CC BY
26APRIL 27-28, 2023
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АЭРОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ 1Эшмурадов Дилшод Эльмурадович, 2Джумамуратов Бехзод Акрамджанович,3
Тураева Насиба Мирхамидовна,
1 кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Системы энергообеспечения» Ташкентского университета информационных технологий имени
Мухаммада аль-Хоразмий 2докторант кафедры "Метрология, техническое регулирование, стандартизация и сертификация" Ташкентского государственного технического университета 3преподаватель Узбекского государственного университета физической культуры и спорта
https://doi.org/10.5281/zenodo.7866550
Аннотация. Аэронавигационные системы - это комплекс технических средств, которые обеспечивают навигационное обслуживание воздушных судов во время полета. Они позволяют определить точное местонахождение, ориентацию и скорость самолета, а также получать информацию о погоде, состоянии аэропортов и других объектах на земле.
Сегодня аэронавигационные системы имеют ключевое значение для безопасности полетов и эффективного управления воздушным транспортом. Но развитие технологий и изменение требований к авиации создают новые вызовы для этих систем. В статье рассмотрены перспективы развития аэронавигационных систем.
Ключевые слова: аэронавигационные системы, навигационное обслуживание, спутниковые системы, точность, надежность, управление полетами.
Использование спутниковых систем позволит улучшить точность навигации и обеспечить более надежную работу систем автоматического управления в различных областях, таких как авиация, мореплавание, автомобильный транспорт и т.д. [1].
Спутниковые системы, такие как GPS (Глобальная система позиционирования), ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система), Galileo и BeiDou, используются для определения местоположения объектов на земле и в небе. Эти системы работают на основе передачи сигналов от спутников до приемника в объекте, который затем обрабатывает эти данные и определяет свое местоположение.
Использование спутниковых систем позволяет улучшить точность навигации до нескольких метров, что является критически важным для безопасности и эффективности работы автоматических систем управления [2]. Например, в авиации использование GPS позволяет точно определять местоположение самолета и следить за его движением на карте, что помогает пилотам принимать правильные решения во время полета.
Одной из главных тенденций в развитии аэронавигации является переход от радиотехнических навигационных систем к спутниковым [3-4]. Система GPS уже давно используется в авиации для определения координат и ориентации самолета, но появляются новые спутниковые системы, такие как российская ГЛОНАСС и европейская Galileo. Их использование позволит улучшить точность навигации и обеспечить более надежную работу систем автоматического управления, таких как автопилоты, навигационные компьютеры и другие. Также спутниковые системы могут использоваться для отслеживания перемещения объектов, контроля за погодными условиями и
APRIL 27-28, 2023
предупреждения о надвигающихся стихийных бедствиях. Они также могут быть использованы для коммуникаций и передачи данных в реальном времени. Кроме того, спутниковые системы могут помочь в улучшении безопасности на дорогах и воздушном транспорте за счет точной навигации и обнаружения опасных условий на маршруте.
Навигационный приемник получает сигналы от спутниковых систем глобального позиционирования (GPS), а также других навигационных систем, например, главного компаса. Эти данные используются для определения текущего местоположения воздушного судна [5].
Современные высокоточные системы навигации базируются на использовании инерциальных навигационных систем, которые могут быть дополнены как системами спутниковой коррекции, так и системами навигации по геофизическим полям Земли. Так, например, автоматическая бортовая система управления (АБСУ) полетом самолета Airbus 320 включает в себя семь компьютеров управления полетом - два ELAC (Elevator Aileron Computer), три SEC (Spoilers Elevator Computer) и два FAC (Flight Augmentation Computers). В общей сложности АБСУ содержит свыше 130 компонентов [6].
Кроме того, эти компоненты получают информацию из многочисленных источников, включая боковые педали и педали руля, инерциальные опорные блоки воздушных данных (ADIRU), интерфейсные блоки управления шасси (LGCIU), компьютеры управления закрылками (SFCC), компьютеры управления полетом (FMGC) и акселерометр и т. д. При такой сложности от того, насколько надежно работает АБСУ, в значительной степени зависит объем нагрузки на экипаж и безопасность полетов в целом. В подобных условиях возникает необходимость интеграции аэронавигационных составляющих различных систем, которая позволит обеспечивать функционирование автоматизированных систем управления, улучшать мобильное реагирование на изменение обстановки, достигать функциональной устойчивости пилотажно-навигационного комплекса летательного аппарата на отдельных режимах полета, а также обеспечить более точное и безопасное управление воздушным транспортом [7].
Не подлежит сомнению тот факт, что данная задача может быть решена за счет использования инструментов и комплексов автоматической обработки аэронавигационной информации.
Для интеграции аэронавигационных составляющих различных систем необходимо использовать стандартные протоколы передачи данных и обмена информацией. Например, протоколы ARINC (Aeronautical Radio Incorporated) используются для передачи данных в авиации, включая данные о погоде, навигации, полетном плане и других параметрах полета. Эти протоколы могут быть использованы для интеграции различных систем автоматизированного управления [8].
Другой способ интеграции состоит в использовании единой платформы управления полетом, которая объединяет все аэронавигационные системы. Это позволяет снизить риск ошибок при передаче данных между различными системами и упрощает процесс управления летательным аппаратом.
Интеграция аэронавигационных составляющих также может включать использование навигационных средств и других систем спутниковой навигации. Эти
APRIL 27-28, 2023
системы позволяют более точно определять местоположение воздушного судна и обеспечивать точность навигации в различных условиях полета.
В целом, интеграция аэронавигационных составляющих систем является важным шагом в развитии авиации и обеспечивает более безопасное и эффективное управление воздушным транспортом.
Она позволяет более точно определять местоположение воздушных судов, улучшать качество связи и обмена информацией между ними и контрольно-диспетчерскими службами, а также повышать уровень автоматизации процессов управления полетом.
Интеграция аэронавигационных систем также способствует сокращению времени полета, оптимизации маршрутов, экономии топлива и снижению нагрузки на окружающую среду. Она позволяет авиакомпаниям повысить свою конкурентоспособность и обеспечить более высокий уровень комфорта для пассажиров.
Однако, интеграция аэронавигационных систем требует значительных затрат на разработку, модернизацию и обслуживание технических средств, а также требует высокой квалификации персонала. Поэтому ее внедрение должно осуществляться постепенно и в соответствии с возможностями авиакомпаний и государственных органов регулирования авиации.
Кроме того, необходимо учитывать существующие различия между национальными системами навигации и стандартами, что может вызвать проблемы при использовании общей системы. Поэтому важно организовать координацию и согласование между различными странами и авиакомпаниями для достижения эффективной интеграции аэронавигационных систем.
^k_I Ш
Расхождение -100- 3000 м
Рис.1. Отслеживание линии пути двумя радиолокаторами
Если координаты наземного радиолокационного навигационного средства определяются с использованием двух или более различных опорных геодезических основ,
APRIL 27-28, 2023
то при установлении горизонтального местоположения воздушного судна будут получены два или более различных совокупностей значений широты и долготы. Расхождение в местоположении воздушного судна может составить в метрических единицах несколько сот метров при одновременном определении его местоположения и отслеживании линии пути двумя радиолокаторами: радиолокатором 1 и радиолокатором 2, привязанными к двум различным геодезическим основам.
Указанное на рис.1 расхождение может привести к ситуации, когда воздушное судно, находящееся недалеко от границы между двумя государствами, использующими различные опорные геодезические основы, на экранах радиолокаторов двух государств будет иметь различное местоположение, что может привести к неправильной интерпретации интервала эшелонирования между воздушными судами и расстояния от зоны ограничения полетов [9].
Кроме того, необходимо обеспечить безопасность воздушного движения и защиту от возможных кибератак на систему.
Для обеспечения безопасности воздушного движения и защиты от возможных кибератак на аэронавигационных систем принимаются следующие меры:
1. Установить современные системы защиты информации и контроля доступа к базам данных. Это позволит защитить информацию о полетах, пассажирах и экипаже.
2. Проводить регулярную проверку наличия уязвимостей в системе и исправлять их своевременно.
3. Обучать персонал компании правилам безопасности информации и распознаванию потенциальных угроз.
4. Не допускать использование нелицензионного программного обеспечения или устройств, которые могут стать причиной нарушения работы системы.
5. Регулярно проводить тестирование на проникновение (penetration testing) для выявления возможных слабых мест в системе.
6. Использовать средства шифрования данных для передачи информации по сети.
7. Вести постоянный мониторинг состояния системы, чтобы оперативно реагировать на любые аномалии.
8. Соблюдать все требования законодательства в области защиты данных и конфиденциальности.
Эти меры помогут обеспечить безопасность воздушного движения и защиту от возможных кибератак на систему.
В целом, интеграция аэронавигационных систем является важным шагом в развитии авиации, но требует серьезной подготовки и координации действий всех заинтересованных сторон.
Важным направлением развития аэронавигационных систем является также использование новых технологий для обработки данных. Большое количество информации, поступающей с различных датчиков и систем, требует эффективного анализа и обработки. Применение искусственного интеллекта и машинного обучения может существенно улучшить работу систем навигации.
APRIL 27-28, 2023
Например, алгоритмы машинного обучения могут помочь оптимизировать маршруты полетов, прогнозировать погодные условия и состояние воздушного пространства, а также предсказывать возможные проблемы и аварийные ситуации.
Также важным направлением является разработка более точных и надежных датчиков, которые могут обеспечить высокую точность и стабильность работы систем навигации. Например, использование инерциальных навигационных систем (ИНС) позволяет получить более точную информацию о перемещении объекта в пространстве.
Кроме того, развитие технологий связи и передачи данных может существенно улучшить работу аэронавигационных систем. Большая скорость передачи данных и возможность обмена информацией в режиме реального времени позволяют оперативно реагировать на изменения условий полета и повышать безопасность полетов.
В целом, развитие аэронавигационных систем направлено на повышение безопасности полетов, улучшение эффективности работы авиакомпаний и комфорта для пассажиров, а также сокращение времени перелетов и экономию топлива.
Еще одной тенденцией является автоматизация процессов управления полетами. Системы автоматического управления позволяют следить за полетом, корректировать траекторию и выполнять маневры без участия пилота. Это может значительно повысить безопасность полетов и снизить нагрузку на экипаж.
Наконец, стоит отметить важность развития систем связи. Связь между самолетами и диспетчерскими центрами играет ключевую роль в безопасности полетов. Развитие новых технологий связи позволяет повысить качество связи и расширить ее возможности.
Заключение. Таким образом, перспективы развития аэронавигационных систем связаны с использованием новых технологий и усовершенствованием существующих. Это позволит повысить безопасность полетов, снизить нагрузку на экипаж и обеспечить более эффективное управление воздушным транспортом.
Также ожидается развитие системы контроля за движением воздушных судов. Будут созданы новые методы мониторинга полетов и предотвращения столкновений в воздухе. Это позволит еще больше повысить безопасность полетов.
В целом, перспективы развития аэронавигационных систем очень обнадеживающие. Благодаря использованию новых технологий и улучшению существующих систем мы можем ожидать еще более безопасные и эффективные полеты в будущем.
REFERENCES
1. Скрыпник Олег Николаевич, Соловьева Татьяна Леонидовна Повышение точности навигационных определений в условиях недостаточного количества спутников рабочего созвездия GPS // Научный вестник МГТУ ГА. 2012. №180.
2. Стрелков, С. П. Спутниковые системы и технологии позиционирования [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие / С. П. Стрелков, К. Г. Кондрашин, Е. А. Константинова, З. В. Никифорова. - Электрон. текстовые данные (3,25 Мб). -Астрахань : Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, 2020. - 1 опт. диск (CD-R).
APRIL 27-28, 2023
3. Конин В. В СПУТНИКОВЫЕ СИСТМЫ СВЯЗИ, НАВИГАЦИИ, НАБЛЮДЕНИЯ К.: кафедра АНС, 2007. 350 с.;ил.- Библиограф, 337 - 341.
4. Степаненко Анастасия Сергеевна Развитие навигационных систем в гражданской авиации // Научный вестник МГТУ ГА. 2017. №1.
5. Эшмурадов Дилшод Эльмурадович, Элмурадов Темурмалик Дилшодович ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АЭРОНАВИГАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ // Научный вестник МГТУ ГА. 2020. №5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/postroenie-matematicheskih-modeley-aeronavigatsionnoy-obstanovki (дата обращения: 25.04.2023).
6. Эшмурадов Дилшод Элмурадович, Микрюков Никита Владимирович, Мавлянова Муьтабар Ахролходжаевна Зональная навигация и возможности ее применения в воздушном пространстве Республики Узбекистан // Научный вестник МГТУ ГА. 2016. №226 (4). URL: https://cyberieninka.m/artide/n/zonalnaya-navigatsiya-i-vozmozhnosti-ee-primeneniya-v-vozdushnom-prostranstve-respubliki-uzbekistan (дата обращения: 25.04.2023).
7. Эшмурадов Д. Э., Микрюков Н. В., Арипджанов М. К. Полеты воздушных судов по четырёхмерным пространственно-временным траекториям //Международная научно-практическая конференция «Гражданская авиация: прошлое, настоящее и будущее (Авиатранс-2015). - 2015. - Т. 15.
8. Эшмурадов Д. Э. Зональная навигация в Республике Узбекистан //Монография. Т.: ТГТУ. - 2016.
9. Исмаилов О.М., Мирзахалилов С., Исмаилов М.О. Исследование методов и алгоритмов репликации в системах с распределенной базой данных // Проблемы вычислительной и прикладной математики. - 2023. - №1(46). - С. 116-122.
10. Исмаилов, О. М., А. Ф. Исаков, and Р. К. Маллаев. "Алгоритм быстрого строкового сопоставления сетевых систем обнаружения вторжений." Актуальные проблемы оптимизации и автоматизации технологических процессов и производств 1.1 (2017): 132-137.
