CC BY
23
STOP
О CHI f
CHI- 5.00U/
Рис. 7. Осциллограмма частичных разрядов, зарегистрированных антенной, нижняя кривая - спектр сигнала, масштаб: ось Х -125 МГц/дел, ось Y - 500 мВ/дел
Рис. 8. Осциллограмма частичных разрядов в фарфоровом изоляторе, зарегистрированная антенной, нижняя кривая - спектр сигнала, масштаб: ось Х -12,5 МГц/дел, ось У - 2 мВ/дел
После этого были проведены измерения частичных разрядов в фарфоровом изоляторе при питании от высоковольтного трансформатора напряжением частотой 50 Гц. На одном изоляторе зарегистрирована осциллограмма, представленная на рис. 6. В спектре сигнала антенны резко выделяется гармоника 37 МГц. Это близко к знакомому нам резонансу. На другом
изоляторе получен результат, представленный на рис. 7. В спектре этого сигнала нет сколько-нибудь заметной резонансной гармоники.
На рис. 8 фиксируется случай, представляющий смесь различных отражений. Антенна находится на расстоянии 70 см от пробойного промежутка.
На исследуемые изоляторы подавалось напряжение в пределах 15-18 кВ.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
1. При анализе сигналов частичных разрядов в условиях, когда возможны отражения от проводящих поверхностей, необходимо учитывать искажающее влияние отражённых сигналов на результаты экспериментов.
2. В течение времени до прохождения сигнала от антенны до отражающего объекта и обратно антенна фиксирует неискажённый сигнал.
Библиографический список
1. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979. 224с.
2. Вдовико В.П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования. Новосибирск: Наука, 2007. 155 с.
3. Сви П.М. Контроль изоляции оборудования высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1988. 128 с.
4. Овсянников А.Г. Пространственно - временные и энергетические характеристики частичных разрядов в воздушных полостях твердых диэлектриков // Научный вестник НГТУ. 1999. № 2 (5). С.123-136.
5. Параметры частичных разрядов в высоковольтных изоляторах Муратов В.И. [и др.] // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. Т.13, №4. С. 55-59.
6. Kutsenko S.M. Complex remote diagnostics of linear isolation of a contact network of an alternating current of the electrified railways / S.M. Kutsenko, N.N. Klimov, V.I. Muratov // Innovation & Sustainability of Modern Railway Proceedings of ISMR'2008. - Beijing: China Railway Publishing House. - 2008. - P. 512 - 515.
7. Куценко С.М. Способ дистанционной акустоэлектромаг-нитной диагностики состояния линейной изоляции контактной сети переменного тока железнодорожного транспорта / С.М.Куценко [и др.]; RU 2365928, 27.08.2009.
УДК 621.396.96
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОСАДКИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ НА ОСНОВЕ СИНХРОННОЙ СИСТЕМЫ ОБМЕНА ДАННЫМИ
О.Н.Скрыпник1
Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации, 664047, г. Иркутск, ул. Коммунаров, 3.
Рассмотрен способ выполнения посадки на некатегорированный аэродром на основе синхронной системы обмена данными. Исследованы точностные характеристики определения координат воздушного судна при посадке. Ил.4. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: бортовые и наземные системы навигации и управления воздушным движением; средства обеспечения информацией систем навигации и УВД; системы управления и организации процессов навигации и УВД.
1Скрыпник Олег Николаевич, кандидат технических наук, профессор, заместитель директора по учебно-научной работе, соискатель ученой степени доктора технических наук, тел.: (3952)794543, e-mail: skripnikon@yandex.ru
Skrypnik Oleg Nikolaevich, a candidate of technical sciences, a professor, a deputy director on educational and scientific work, a competitor for a scientific degree of a doctor of technical sciences, tel.: (3952)794543, e-mail: skripnikon@yandex.ru
SECURING OF AIRCRAFTS LANDING BASED ON SYNCHRONOUS SYSTEM OF DATA EXCHANGE O.N.Skrypnik
Irkutsk branch of Moscow state technical university of civil aviation
3 Kommunary St., Irkutsk, 664047
The author examines the method of landing on the noncategorized aerodrome based on the synchronous system of data exchange. He studies accuracy characteristics of determination of aircraft coordinates when landing.
4 figures. 3 sources.
Key words: board and land-based systems of navigation and control of air movement; information support for navigation systems and ATC transponder; systems to control and organize navigation processes and ATC transponder.
Посадка воздушного судна (ВС) - завершающий и наиболее ответственный этап полета. Статистика свидетельствует о том, что на этот этап приходится значительная, а порой и наибольшая доля летных происшествий. Это определяет высокие требования, предъявляемые к целостности, точности и доступности систем, обеспечивающих посадку ВС.
Наиболее сложной задачей является посадка на некатегорированные аэродромы. Для некатегориро-ванного захода на посадку точность измерений координат ВС установлена на уровне 50-70 метров, что, безусловно, является недостаточным для обеспечения безопасности полетов и в условиях значительного ухудшения метеоусловий делает невозможным совершение посадочного маневра.
Решение данной проблемы возможно путем модернизации системы посадки. Предлагается оснастить аэродром посадки посадочными навигационными опорными точками (НОТ), оборудованными терминалами синхронной системы обмена данными (ССОД). В ССОД происходит обмен навигационной информацией о текущих координатах местоположения и измеряются взаимные дальности между ВС и НОТ, что позволяет определять координаты ВС на основе даль-номерного или псевдодальномерного методов.
В бортовом навигационно-посадочном комплексе оборудования производится оценка координат ВС и составляющих его путевой скорости в локальной системе координат (ЛСК), связанной с ВПП аэродрома (рис.1). Начало ЛСК - точка О( В0, Ь0, Н0) находится в точке касания ВС с ВПП в процессе посадки, ось ОХ направлена вдоль оси ВПП и составляет угол А (азимут ВПП) с геодезическим меридианом, проходящим через начало ЛСК, ось О2 направлена вертикально вверх по геодезической нормали, ОУ перпендикулярна оси ОХ и дополняет ЛСК до правой тройки. НОТ размещены в районе ВПП, и их координаты известны с геодезической точностью.
Оценка координат ВС осуществляется на основе комплексной обработки информации, поступающей от бортовой системы счисления и терминала ССОД. При этом используется алгоритм расширенного фильтра Калмана [1].
ССОД является многопозиционной системой, использующей для определения координат метод линий положения. Следовательно, точность навигационно-временных определений ВС в ЛСК зависит от взаимного расположения ВС и посадочных НОТ.
Характеристикой, определяющей влияние взаимного положения ВС и НОТ на точность навигационных определений в многопозиционной радиотехнической
системе, является коэффициент геометрии КГ.
КГ = \tr
(HTH Г
(1)
где Н- матрица направляющих косинусов линий дальности в ЛСК.
Коэффициент геометрии КГ может быть представлен в виде
КГ = Кгл + К1л , (2)
где КГП = + + ]"2 1 ^ ; КГ= ®А, 1 - со-
ответственно пространственный и временной коэффициенты.
Пространственный коэффициент геометрии, в свою очередь, можно разделить на две составляющие, характеризующие точность определения положения ВС в горизонтальной и вертикальной плоскостях
КГ.П = К.Г + КГВ , (3)
где Кгг = 2 + °2У ]112 I °дал ; КГ.В = Ъ 1 ^ - соответственно горизонтальный и вертикальный коэффициенты.
В качестве показателя точности оценивания координат при применении алгоритмов комплексной оптимальной обработки информации также принимают функцию «мера наблюдаемости» [2]:
Г = НТН А,. (4)
Чем больше величина 6в{(Н(и)тН(и)), тем выше обусловленность матрицы Г, и следовательно, выше точность оценки параметров движения ВС.
Для достижения наилучших точностных характеристик в заданных точках посадочной траектории ВС необходимо решить задачу рационального размещения НОТ. Эта задача может быть решена с использованием методов теории оптимального управления.
Введем т-мерный вектор управления
й =(й1,й2,..,йт)Т, под которым будем полагать
вектор управления размещением (координатами) посадочных НОТ, где т-число НОТ, размещение которых подлежит оптимизации, й =(х1,)- координаты
размещения нй НОТ. За показатель качества системы примем максимум функции «меры наблюдаемости» (4) в фиксированной точке траектории ВС.
Оптимальное управление ц, на каждом шаге находится из условия максимума функции det(H(йу)ТН(йу)), т.е. максимума «меры наблюдаемости» [3]:
u = arg max(det(H(uv) H(uv))). (5)
Выражение (5) определяет решающее правило для метода локальной оптимизации.
Для нахождения оптимального управления целесообразно воспользоваться градиентным методом [3] (позволяет значительно ускорить процесс нахождения оптимального управления).
Решим задачу оптимального размещения НОТ для ситуации, представленной на рис. 1.
Север
Ь Восток
Рис. 1. Размещение НОТ в локальной системе координат
Пусть ВС в процессе совершения посадки производит навигационные определения по совокупности НОТ№1, НОТ№2, НОТ№3. Рассмотрим два случая: 1) произвольное размещение посадочных НОТ и 2) оптимальное размещение посадочных НОТ в соответствии с выбранным критерием. В качестве точки траектории ВС, относительно которой решается задача оптимального размещения, выберем точку принятия решения (ТПР) или точку уверенной визуальной видимости, расположенную на незначительном удалении от порога ВПП.
Cr, М
15
C 1 10
с 2
0
4000 3000 2000 1000 0 г, М
Рис. 2. Погрешности определения местоположения воздушных судов
На рис. 2 представлено изменение среднеквадра-тической радиальной погрешности определения плановых координат ВС при его движении по посадочной
для рассматриваемых случаев. Оптимизация проводилась при заданной траектории ВС и заданном пространственном положении НОТ№1 и НОТ№3, т.е. осуществлялось управление положением НОТ №2.
Г П Гх
Г
Xopt
0
4000 3000 2000 1000
Рис. 3. Мера наблюдаемости
r, м
На рис. 3 и рис. 4 показано изменение «меры наблюдаемости» Г, а также ее составляющих по координатам г (кривая Гг), х (кривая Гх) , координате х для оптимального размещения НОТ (кривая Гхор) и изменение горизонтального геометрического фактора КГГ, КГГоР1 соответственно для случаев 1 и 2.
КГГ 2
Krr opt
4000
3000
2000
1000
0 r, М
Рис. 4. Геометрический фактор
Из анализа графиков следует, что система посадки на основе ССОД позволяет определять посадочные параметры с достаточно высокой точностью. Оптимальное размещение посадочных НОТ обеспечивает точность определения координат в горизонтальной плоскости, близкую к системе посадки I категории.
Библиографический список
1. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. М.: Радио и связь, 1982.
2. Карапетян Р.М. Алгоритмы оценки качества и синтеза линейных систем управления. Рига, 1989.
3. Гуткин Л.С. Оптимизация радиоэлектронных устройств по совокупности показателей качества. М.: Сов. Радио, 1975.
2
0
3
1
0
5
