CC BY
21
Solodkov Ivan Nikolaevich, employee, i-solodkov1987@yandex.ru, Russia, Orel, Academy of the FSO of Russia,
Androsov Alexey Yurevich, candidate of technical sciences, i-solodkov1987@yandex.ru, Russia, Orel, Academy of FSO of Russia
УДК 007.51; 658.52.011.56
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-99-103
НЕКОТОРЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЛИКА ТРЕНАЖЕРНЫХ И МОДЕЛИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ СПЕЦИАЛИСТОВ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
О.Н. Акиншин, Е.В. Мамонтов, А.И. Ковинько, К.А. Хомяков
В статье рассмотрены вопросы, связанные с обоснование технического облика перспективных тренажерных и моделирующих комплексов специалистов управления воздушным движением. Определены некоторые направления совершенствования технического облика технических средств подготовки должностных лиц группы руководства полетами с учетом условий их деятельности. Предпринята попытка обобщить имеющийся опыт и теоретические основы разработки тренажерных и моделирующих комплексов подготовки авиационных диспетчеров.
Ключевые слова: технический облик, тренажерный, моделирующий комплекс, специалист управления воздушным движением.
При обосновании технического облика перспективного тренажерного и моделирующего комплекса внешние программно-имитационные воздействия использовались в качестве входных для программно-воспроизведенного алгоритма работы типовой системы управления воздушным движением (УВД). Следует отметить, что структурное сходство запрограммированной модели с реальной системой УВД, позволяет использовать ее совместно с реальной аппаратурой на этапе обоснования и разработки технического облика.
В модель помимо, имитации движения воздушных судов (ВС), моделей радиолокационных станций и аэродромов, могут быть включены реальные индикаторные устройства и органы управления [1]. В связи с этим, комплекс позволит не только разрабатывать, но и проводить исследования в широком диапазоне изменения условий деятельности специалистов УВД, а также осуществлять оптимизацию структуры, состава и характеристик моделируемой перспективной системы.
В рамках проведенных исследований типовая модель строилась на основе анализа существующих и перспективных систем УВД наземных и корабельных пунктов управления авиацией.
На первом этапе моделирования допускались разумные ограничения. В дальнейшем, на основе статистических экспериментов осуществлялась оценка характеристик, уточнение модели.
Таким образом был организован замкнутый цикл моделирования, в процессе которого достигался компромисс между суммарными затратами на моделирование и затратами на корректировку модели.
В конечном итоге был обоснован комплекс технических средств и специальное программное обеспечение (СПО), которое предполагается позволит формировать совокупность качеств, определяющих готовность специалистов УВД выполнять возложенные на них функции в широком диапазоне условий их деятельности [2].
При разработке технических решений, направленных на развитие тренажерных и моделирующих комплексов (ТМК), главной целью было создание ряда технических средств, обеспечивающего полную реализацию модели каждой категории специалистов УВД и логическую последовательность их подготовки. При этом было стремление к разумному компромиссу между точностью воспроизведения и сложностью необходимых для этого средств, то есть для обоснования облика проводилась аппроксимация функции описания более простой функцией моделью.
Аналогия между построением модели типовой системы (облика ТМК) и аппроксимацией функции, позволяет дать трактовку процессу обоснования технического облика ТМК на основе геометрического представления функционального анализа. Различие а(с,и) между реальной системой с и моделью выразим ¡и
и) = \<2Ю~ , (1)
где - скалярный показатель, выбранный для сравнения (например, пропускная способность, количество обслуживаемых зон и т.п.); - соответствующий показатель модели - ТМК.
Аналогично определяем различие двух моделей ¡1Х и ¡2.
(2)
а ¡и) = - 0и2
То есть, мера а (с, ¡) может рассматриваться как расстояние при объединении моделей в один класс. Структура проектируемого ТМК была определена. Выходом проектируемой модели была выбрана совокупность реальных параметров, воспроизводимых моделью (ТМК), обозначенная скаляром у , зависимого от входных (управляющих) воздействий (имитации движения ВС, работы РЛС и т.п.) (вектора X) и возмущающих неуправляемых воздействий 2 по соотношению
у = с( X, г), (3)
где с - функция, определяемая структурой ТМК.
Модель (ТМК) представляет собой зависимость у от х аппроксимирующую соотношение (2) и создаваемую по результатам наблюдений X^,у^,/ = 1,2,3,...,N , входных воздействий
и выхода, выполненных на реальной системе с ограничениями, предусмотренными для ТМК. Вид зависимости
у = и( х,а), (4)
где и - заданная функция;а = Ца1,а2,а3,...,аГ!Ц - неизвестные параметры.
Тогда отличия ТМК от описания реальной системы можно охарактеризовать величиной [1]
N
р(с и) = X Су - и( х, а))2 (5)
1=\
Формула (5) определяет расстояние в N - мерном пространстве описаний (наблюдений х{ суть значения аргумента функции описания и функции модели) между точкой с и точкой с координатами ц(х{ ,а),/ = 1,2,...,N .
При этом построение ТМК как модели реальной системы, наилучшим образом согласованной с описанием, сводится к решению математической задачи по оценке параметров (а) методом наименьших квадратов. Формализация решения задачи достигается за счет того, что расстояние р(с, и) можно рассчитать по формуле (5) на основе результатов натурных испытаний, проведенных на реальной системе с ограничениями, предусмотренными для ТМК
(х, уг).
С другой стороны, разработка проекта ТМК (модели реальной системы) можно рассматривать как модель проектируемой системы, собственно ТМК. В отличие от функционирующей системы описание проектируемой системы (технического облика ТМК) задает предполагаемую структуру с помощью схем, пояснительных записок, логических и математических соотношений, моделирующих работу элементов системы и воздействие внешних факторов. С этой позиции обоснование технического облика сводилось к упрощению намеченной структуры до степени, обеспечивающей получение выходных параметров не хуже, чем в реальной системе, с учетом предусмотренных ограничений для ТМК. В связи с этим периодически осуществлялись проверки соответствия модели и и исходного описания проектируемого ТМК с
. Поскольку точный расчет различия а (с, и) = — невозможен, так как относится к
несуществующей системе (проектируемому ТМК), оно было оценено приближенно, путем
параллельного исследования модели и и проекта ТМК (полной модели и( ), наиболее адекватно воспроизводящей описание ( . На основе изложенного метода был обоснован и оптимизирован технический облик ТМК.
Метод в настоящее время трудно формализуем, поэтому он был лишь упорядочен на основании эвристических рекомендаций, полученных обобщением практического опыта разработки тренажеров для специалистов УВД.
Состав и методология построения ряда технических средств подготовки должны обеспечивать полную реализацию модели специалиста УВД и соответствовать логической последовательности его подготовки [3]. В связи с этим основными компонентами такого ряда должны быть средства обеспечения теоретической и практической подготовки.
Требования к теоретическим знаниям и практическим навыкам являются исходной базой для постановки задач, связанных с разработкой средств обучения, которые, в свою очередь, предопределяют последующий выбор структур построения технических средств подготовки (ТПС), обеспечивающих эффективное обучение и тренировки при минимальных затратах.
Сложность разработки и внедрения ТСП в процесс подготовки обусловлена спецификой деятельности специалистов УВД государственной авиации, заключающейся в необходимости при руководстве полетами решать, как типовые, так и нетиповые задачи. Такая деятельность трудно формализуется, хотя при тщательном анализе, можно выделить действия и задачи, декомпозиция которых позволяет определить элементарные типовые операции (действия) приемлемые для оценки.
Оценка таких элементов, как правило, зависит от скорости и точности действий, осуществляемых в целях обеспечения своевременного выполнения полетных заданий и безопасности полетов. Многофакторность и инвариантность функционирования должностных лиц группы руководства полетами (ГРП), оснащенности аэродромов радиотехническими средствами (РТС), особенностей руководства полетами в различных авиационных частях и на кораблях определяют состав и структуру средств связи и радиотехнического обеспечения полетов, структуру зон ответственности и ограничения в использовании воздушного пространства.
Важной особенностью является то, что для каждого аэродрома разрабатывается своя инструкция по производству полетов в районе аэродрома. В инструкции излагаются: порядок производства полетов с данного аэродрома; границы и характеристика района аэродрома; схемы воздушного движения в районе аэродрома и захода на посадку в различных метеоусловиях; данные о средствах связи и радиотехнического обеспечения полетов (РТО) полетов; минимумы аэродрома; основные положения по управлению и выполнению полетов; меры безопасности и другие положения.
Район аэродрома, аэродромные зоны (пилотажные, полетов на малых и предельно-малых высотах, полетов со сверхзвуковой скоростью (разгона) и для набора потолка, групповых полетов, ожидания и другие зоны), их размеры, расположение и назначение определяются, исходя из потребностей базирующихся авиационных предприятий и возможностей по их удовлетворению в данном районе.
Количество и размеры зон ответственности должностных лиц ГРП, рубежи передачи руководства устанавливаются инструкцией по производству полетов в районе аэродрома в зависимости от состава и структуры средств РТО, условий базирования и характера выполняемых полетов. Передача (прием) руководства с одного пункта управления на другой между лицами ГРП осуществляется на границах зон ответственности (рубежах) по установленным каналам связи.
Таким образом, задачи ГРП различных авиационных предприятий имеют специфические особенности [4]. Они обусловливают особенности решения задач по повышению безопасности полетов и эффективного использования воздушного пространства. Однако в ходе проведенных исследований было установлено, что повышение уровня безопасности полетов и эффективности использования воздушного пространства во всех авиационных предприятиях невозможно без кардинального улучшения качества подготовки авиационных диспетчеров. Эту задачу можно решить на основе внедрения в этот процесс современных ТМК, адаптированных на специфические особенности конкретных авиационных предприятий. Перспективные ТМК должны обладать функциональными возможностями по адаптации к моделируемым структурам воздушного пространства, к моделируемым аэродромам и перспективным тактическим тренажерам.
Список литературы
1. Ахутин В.М., Нафтульев А.И. Математическое моделирование деятельности человека-оператора при разработке эргатических систем. В кн. Человек и общество. Вып. XI.-Л.: ЛГУ, 1972. С. 245-254.
2. Айвазян С.А. Статистическое исследование зависимостей. М.: Металлургия. 1968.
227 с.
3. Вельмисов И.А. Некоторые подходы к определению функциональной надежности специалистов управления воздушным движением // Прикладная математика и механика. 2009. №8. С. 45-54.
4. Вельмисов И.А. Контроль параметров деятельности авиационных диспетчеров путем инструментальных измерений на тренажере // Вопросы радиоэлектроники. 2009.
Акиншин Олег Николаевич, канд. техн. наук, начальник отдела, nakinshin@yandex.ru, Россия, Тула, АО ЦКБА,
Мамонтов Евгений Вячеславович, канд. техн. наук, начальник отдела, mamon-tov_evgenij@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, АО «НПО «Прибор»,
Ковинько Андрей Иванович, заместитель начальника отдела, nakinshin@yandex.ru, Россия, Москва, Главное управление вооружения МО РФ,
Хомяков Кирилл Александрович, начальник отдела, inf@cdbae.ru, Россия, Тула, АО ЦКБА
SOME AREAS OF IMPROVEMENT OF THE TECHNICAL APPEARANCE OF TRAINING AND MODELING COMPLEXES OF AIR TRAFFIC CONTROL SPECIALISTS
O.N. Akinshin, E.V. Mamontov, A.I. Kovinko, K.A. Khomyakov
The article deals with issues related to the justification of the technical appearance of promising training and modeling complexes of air traffic control specialists. Some areas of improvement of the technical appearance of the technical means of training officials of the flight management group, taking into account the conditions of their activities, have been identified. An attempt has been made to generalize the existing experience and theoretical foundations of the development of simulator and simulation complexes for the training of aviation dispatchers.
Key words: technical appearance, training, modeling complex, air traffic control specialist.
Akinshin Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciences, head of the department, cdbae@cdbae.ru, Russia, Tula, JSC CDBA,
Mamontov Evgeny Vyacheslavovich, candidate of technical sciences, head of department, mamontov_evgenii@mail.ru, Russia, Saint Petersburg, JSC NPO Pribor,
Kovinko Andrey Ivanovich, deputy. head of department, cdbae@cdbae.ru, Russia, Moscow, Main Directorate of Armament of the Ministry of Defense of the Russian Federation,
Khomyakov Kirill Alexandrovich, head of department, inf@cdbae.ru, Russia, Tula, JSC
CDBA
