CC BY
31
УДК 621.396.98.004.1 Затучный Д.А.
Московский государственный технический университет гражданской авиации, Москва, Россия
К ВОПРОСУ О ДОСТОВЕРНОСТИ ПЕРЕДАВАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ В РЕЖИМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАВИСИМОГО НАБЛЮДЕНИЯ
В данной статье рассматриваются проблемы достоверной передачи информации при переходе к перспективному режиму наблюдения за воздушным судном — автоматическому зависимому наблюдению. Приведены характеристики и описание приложений линии передачи данных — основы для функционирования режима автоматического зависимого наблюдения. Подробно проанализированы различные погрешности, которые могут возникнуть при передаче информации по линии передачи данных и приведены возможности их устранения. Определено понятие отказа линии передачи данных не только в физическом смысле, но и в виде совокупности неравенств. Сформулирована задача по оценке вероятности достоверной передачи информации такой системой. Ключевые слова:
автоматическое зависимое наблюдение, достоверность передачи информации, погрешность передачи информации, отказ линии передачи данных.
Перспектива перехода к новому методу наблюдения в гражданской авиации - режиму автоматическому зависимому наблюдения вызвано тенденцией к повышению интенсивности воздушного движения в мире вообще и в Российской Федерации в частности. Таким образом, повышаются требования к точности и достоверности информации, передаваемой с борта воздушного судна. Полные преимущества АЗН Требования к характеристикам приложений
могут быть реализованы при использовании дополнительной двусторонней линии передачи данных и/или речевой связи между экипажем и диспетчером (речевая связь предусматривается, по крайней мере, в аварийных и нестандартных ситуациях).
Требования к характеристикам приложений линии передачи данных представлены в таблице 1.
линии передачи данных
Таблица 1
Приложение Готовность (%) Целостность Надёжность (%) Непрерывность (%)
DLIS 99,9 10 99,9 99,9
ADS 99, 996 10 99, 996 99, 996
CPDLC 99,99 10 -7 99,99 99,99
FIS 99,9 10 ~6 99,9 99,9
AIDS 99, 996 10 ~7 99,9 99,9
FIS (Flight Information Service - Полётно-информационное обслуживание) обеспечивает повышение уровня безопасности полёта и улучшение информированности пилота об обстановке. В настоящее время полётно-информационное обслуживание ВС осуществляется в основном через каналы речевой связи. Приложение линии передачи данных FIS (DFIS) позволяет пилоту запрашивать и получать услуги FIS от наземных систем через линию передачи данных.
Приложение DLIS реализует механизм обмена информацией, необходимой для установления линии передачи данных между бортовой системой и наземной системой УВД. Данное приложение инициируется бортовой системой.
Приложение AIDS предусматривает обмен данными между органами ОВД с целью поддержки критических функций по УВД, включая уведомление о полётах, приближающихся к границе района полётной информации, координацию условий пересечения границы и передачу управления.
Приложение Controller Pilot Data Link Communications - информационная линия передачи рутинных сообщений (CPDLC) представляет собой средство связи между диспетчером и пилотом. Применение CPDLC позволит устранить ряд ограничений речевой связи, таких, как перегруженность речевого канала, неправильное понимание и/или неправильная интерпретация информации.
В качестве линии передачи данных рассматривается система, состоящая из приёмной, передающей аппаратуры и среды распространения сигнала. В процессе передачи данных возможны погрешности, связанные с:
работой передающей аппаратуры; работой приёмной аппаратуры; cредой распространения сигнала. Для устранения этих трёх видов ошибок используют:
1) Резервное оборудование. В случае, если устройство, передающее сигнал, перестаёт отвечать требуемым характеристикам происходит переключение на другой приёмник.
2) Коды, обнаруживающие ошибки и коды, исправляющие ошибки. Для использования кодов, исправляющих ошибки, необходимо задействовать достаточно сложные устройства, требующие больших
экономических затрат. Поэтому чаще находят применение коды, обнаруживающие ошибки. К недостаткам систем, использующих подобные коды, относится то, что в процессе передачи информации возможно обнаружить только 1-2 ошибки. Помимо этого следует отметить, что повторная передача информации требует дополнительных временных затрат, что не всегда приемлемо, так как навигационные данные за это время могут измениться. Также в этом случае не получается квитирование, т.е. подтверждение о правильной передаче информации. Дополнительной проблемой, возникающей при передаче данных, является синхронизация начала и конца передачи. Для этого используют:
1) ^нхронизацию по отдельному каналу;
2) ^нхронизацию самого сигнала.
Недостатком первого метода является то, что в
этом случае задействуется дополнительный частотный ресурс. Недостатком второго метода является то, что в этом случае задействуется дополнительный временной ресурс. Также необходимо время на то, чтобы войти в канал связи по синхронизации.
Таким образом, возникает оптимизационная задача: выбрать систему, которая максимально правильно передаёт навигационную информацию в заданное время и удовлетворяет требованиям экономичности.
Отказ линии передачи данных в ОВЧ-диапазоне определим как событие, заключающееся в невыполнении совокупности неравенств:
Дхляпг , (1)
где лхазн
tпер — tдоп ,
максимально допустимая ошибка при
передаче данных,
пер
время передачи данных,
(доп - допустимое время передачи данных.
Поскольку линия передачи данных представляет собой сложную многофункциональную систему со структурной и функциональной избыточностью, то появление отказов в каких-либо элементах системы не обязательно приводит к отказу всей системы в целом. При наличии отказов функциональная задача выполняется, но с пониженным качеством.
В процессе эксплуатации линия передачи данных подвержена воздействию различных дестабилизирующих факторов и помех. Это приводит к отклонениям параметров от номинальных значений и возникновению отказов. Для конкретного полёта отклонения параметров от номинальных значений будем считать случайными величинами, а возникающие отказы - внезапными.
Для оценки вероятности достоверной передачи информации необходимо иметь статистику по использованию составляющих линии передачи данных. Такая информация может быть получена из экспериментальных данных при проектировании приёмной и передающей аппаратуры, а также при использовании этих элементов линии передачи данных на различных воздушных судах. Следует отметить, что для точной оценки этого показателя проблематично использовать статистические данные по отказам исследуемой линии передачи данных, полученных во время её испытаний, так как объём этой статистики ограничен временным ресурсом, отведённым на испытания.
Следует заметить, что под отказом понимается ошибка при передаче или приёме информации вследствие воздействия внешних источников помех на передатчик или приёмник.
ЛИТЕРАТУРА
1. Юрков Н.К., Андреев П.Г., Жумабаева А.С. Проблема обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. - Труды Международного Симпозиума «Надёжность и качество», 2015, Т.1, с.2 01-2 03.
2. Бростилов С.А., Бростилова Т.Ю., Юрков Н.К., Горячев Н.В., Трусов В.А., Баннов В.Я., Бекба-улиев А.О. Исследование программных пакетов моделирования влияния электромагнитных воздействий на изделия радиоэлектронных средств. - Труды Международного Симпозиума «Надёжность и качество», 2015,
Т.1, с.206-209.
3. Акиншин Р.Н., Ушаков В.А., Морозов Д.В. Методика оценки эффективности автоматизированных радиолокационных систем контроля в зоне ответственности // Научный вестник МГТУ гражданской авиации. №16 8(6). -2011. Стр.66-76.
4. Северцев Н.А. Системный анализ определения параметров состояния и параметры наблюдения объекта для обеспечения безопасности //Надежность и качество сложных систем. 2013. № 1. С. 4-10.
5. Затучный Д.А. Оценка вероятности безотказной работы при передаче информации. - Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации, 2013, №198, с.88-90.
Для оценки вероятности достоверной передачи информации такой системой сформулируем задачу. Пусть у нас имеется система связи, состоящая из приёмной аппаратуры, передающей аппаратуры и среды распространения сигнала. Введём величину Р , характеризующую параметр надёжности i-го типа элемента ( вероятность того, что не произойдёт отказ, в течение полёта ВС), i = 1,...,3 . Среду распространения сигнала будем условно считать "элементом" системы, по которому собрана статистика, например, по передаче данных с борта ВС в горных или городских районах. Вероятность безотказной работы всей системы связи характеризуется функцией R(p) - вероятности того, что вся система не откажет в течение полёта ВС. Требуется с заданной вероятностью оценки у оценить R(p) , т.е. найти величину R , такую что R = min R(p) при всех значениях параметров надёжности элементов, составляющих линию передачи данных.
УДК 621.396.98.004.1 Затучный Д.А.
Московский государственный технический университет гражданской авиации, Москва, Россия
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОЦЕНКИ ДОСТОВЕРНОСТИ ИНФОРМАЦИИ, ПЕРЕДАВАЕМОЙ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ ЗАВИСИМОМ НАБЛЮДЕНИИ, НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА КАЧЕСТВА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДАННЫХ
Предложен модернизированный метод оценки достоверности передаваемой при автоматическом зависимом наблюдении информации на основе полученных данных о соотношении между параметрами надёжности элементов линии передачи данных. Введён показатель качества использования дополнительной информации. Проанализирована эффективность использования данного метода для различных случаев. Сделаны выводы о том, в каких ситуациях использование подобной информации даёт преимущество при оценке достоверности.
Ключевые слова:
автоматическое зависимое наблюдение, достоверность информации, линия передачи данных, показатель качества использования дополнительной информации
Переход к режиму автоматического зависимого наблюдения предполагает передачу достоверной информации по линии передачи данных. В некоторых случаях при оценке достоверности передаваемой информации может возникнуть предположение о том, какой тип элемента надёжнее. Данные такого рода происходят из информации, где и когда произведён тот или другой элемент или использования его в других системах [1].
В этом случае задача нахождения оценки вероятности безотказной работы линии передачи данных с борта ВС заключается в нахождении максимума
функции /) по области, заданной ограничениями:
т
< А , (1)
г=1
I'
Zi < Z2 <... < zm , Zi > 0 , m = 3 .
(2)
Максимум функции, характеризующей отказ линии передачи данных [2], находится в одной из следующих точек:
A
A
\\
Nm-1 + Nm ) l Nm-1 + Nm
A 1 Г A
..N1 + ... + Ыт ) { N1 + ... + Ыт ,,
Верхняя оценка вероятности этого события
(обозначим её ^ ) будет находиться следующим образом [3]:
й =max{ 1^-1 ,
Nm-1 + Nm
N1 + ...Nm
Nm-1 + Nm
+... +
N1 + ... + Nm
» т у 11... 1 а, т у
В качестве показателя качества использования дополнительной информации при оценке вероятности
n
n
n
m-1
m
+
n
n
