Научная статья на тему 'Повышение эффективности навигационного обеспечения транспортных объектов на основе прогноза точности спутниковой радионавигациогнной системы'

Повышение эффективности навигационного обеспечения транспортных объектов на основе прогноза точности спутниковой радионавигациогнной системы Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
226
43
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГЛОНАСС / ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ФАКТОР / ПОЛЕ ТОЧНОСТИ / СВОБОДНАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ / GLONASS / GEOMETRICAL DILUTION OF PRECISION / FIELD OF ACCURACY / FREE ROUTING

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Скрыпник Олег Николаевич, Марюхненко Виктор Сергеевич

В статье рассматривается проблема улучшения ситуационной осведомленности участников воздушного движения диспетчеров и экипажей воздушных судов о качестве аэронавигационного обеспечения в предоставляемом воздушном пространстве. В качестве основного средства навигации воздушных судов рассматривается система спутниковой навигации ГЛОНАСС. Для улучшения ситуационной осведомленности предлагается осуществлять прогнозирование ожидаемой точности определения координат воздушного судна по данным ГЛОНАСС в предоставляемом воздушном пространстве. Результаты прогноза представляются в виде полей точности ГЛОНАСС в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для построения полей точности используются результаты расчетов значений горизонтального и вертикального геометрических факторов в заданной зоне. Для получения данных о значениях геометрических факторов используется разработанный программный модуль расчета орбитального движения спутников ГЛОНАСС по данным действующего альманаха. Приведены результаты оценки адекватности программного модуля, полученные путем сравнения с данными натурного эксперимента. В качестве примеров приведены поля точности ГЛОНАСС для воздушных трасс Иркутск Красноярск и Иркутск Москва.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Скрыпник Олег Николаевич, Марюхненко Виктор Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INCREASE IN EFFICIENCY OF NAVIGATION SUPPORT OF TRANSPORT OBJECTS ON THE BASIS OF SATELLITE RADIO NAVIGATIONAL SYSTEM ACCURACY FORECAST

Here the problem of improvement of awareness of dispatchers and crews of aircrafts on quality of air navigation providing according to GLONASS in real time is considered (situational awareness). For a solution it is offered to build, on the expected accuracy of determination of the current coordinates of the aircraft, the field of accuracy of GLONASS in the horizontal and vertical planes. Fields of accuracy are calculated by results of calculations of values of horizontal and vertical geometrical factors in the provided airspace. The current values of geometrical factors decide on the help of the developed program module of calculation of the orbital movement of the GLONASS satellites according to the existing almanac. Correctness of operation of the program module is estimated according to a natural experiment. Modeling is executed when using GLONASS on Irkutsk Krasnoyarsk and Irkutsk Moscow airways.

Текст научной работы на тему «Повышение эффективности навигационного обеспечения транспортных объектов на основе прогноза точности спутниковой радионавигациогнной системы»

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

= X = 90°). Угол крена ц можно определить из выражения

Л, ,, Л

ц = arctg

(19)

Преобразование координат точек из картинной системы в предметную проводится, как описано выше.

Заключение

В данной статье получены формулы, позволяющие определить внешние калибровочные параметры камеры - углы поворота относительно координатных осей предметной системы координат и ее смещение относительно начала координат указанной системы. Кроме того, приведены выражения, позволяющие преобразовать координаты точек из картинной системы в предметную. В полученных формулах отсутствуют сложные комбинации тригонометрических функций, что позволяет упростить вычисления и повысить их надежность. Данные соотношения могут быть использованы для определения положения камеры в пространстве, что является необходимым при решении различных задач технического зрения, например при проведении видеосъемки процесса подрастания трещин в изделиях авиационной техники [9].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Калибровка камеры // Википедия : сайт. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Калибровка камеры (Дата обращения: 29.11.2016).

2. Yoshihiko N., Michihiro S., Hiroshi N., Atsushi I. Simple calibration algorithm for high-distortion-lens camera // The IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence. 1992. V. 14, № 11. P.1095-1099.

3. Grosky W., Tamburino L. A. A unified approach to the linear camera calibration problem // The IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence. 1990. V. 12, № 7. P. 663-671.

4. Wang L.-L., Tsai W.-H. Camera calibration by Vanishing Lines for 3-D Computer Vision // The IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence. 1991. V. 13, № 4. P. 370-376.

5. Цыдыпов Ц.Ц. Восстановление формы объектов по полутоновой информации : дис. ... канд. техн. наук. М., 1998. 168 с.

6. Horaud R., Mohr R., Lorecki B. On single-scanline camera calibration // IEEE transactions on robotics and automation. 1993. V. 9. № 1. P. 71-75.

7. Gozbenko V.E., Kargapoltsev S.K., Kornilov D.N., Minaev N.V., Karlina A.I. Definition of the main coordinates of the car with two-level spring suspension. International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Т. 11. № 20. С. 10367-10373.

8. Бохоева Л. А., Курохтин В. Ю. Определение параметров внутренней калибровки камеры системы технического зрения // Механики XXI веку : материалы XV Всерос. науч.-технич. конф. с междунар. участием. Братск, 2016. С.133-138.

9. Бохоева Л. А., Курохтин В. Ю., Жерлова Е. А. Исследование роста трещин в изделиях авиационной техники на основе натурных испытаний // Механика конструкций и материалов : сб. науч. тр. Вып. 1. Улан-Удэ, 2016. С. 57-68.

х

X

D

D

2 /

УДК 621.391:621.396 Скрыпник Олег Николаевич,

д. т. н., профессор, заместитель директора по учебно-научной работе, Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации,

тел./факс 8(3952)54-84-37, е-mail: [email protected] Марюхненко Виктор Сергеевич, д. т. н., профессор, профессор кафедры «Автоматика, телемеханика и связь», Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 89149373090, e-mail: [email protected]

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ПРОГНОЗА ТОЧНОСТИ СПУТНИКОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИОГННОЙ СИСТЕМЫ

O. N. Skrypnik, V. S. Maryukhnenko

INCREASE IN EFFICIENCY OF NAVIGATION SUPPORT OF TRANSPORT OBJECTS ON THE BASIS OF SATELLITE RADIO NAVIGATIONAL SYSTEM ACCURACY FORECAST

Аннотация. В статье рассматривается проблема улучшения ситуационной осведомленности участников воздушного движения - диспетчеров и экипажей воздушных судов о качестве аэронавигационного обеспечения в предоставляемом воздушном пространстве. В качестве основного средства навигации воздушных судов рассматривается система спутниковой навигации ГЛОНАСС. Для улучшения ситуационной осведомленности предлагается осуществлять прогнозирование ожидаемой точ-

ности определения координат воздушного судна по данным ГЛОНАСС в предоставляемом воздушном пространстве. Результаты прогноза представляются в виде полей точности ГЛОНАСС в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для построения полей точности используются результаты расчетов значений горизонтального и вертикального геометрических факторов в заданной зоне. Для получения данных о значениях геометрических факторов используется разработанный программный модуль расчета орбитального движения спутников ГЛОНАСС по данным действующего альманаха. Приведены результаты оценки адекватности программного модуля, полученные путем сравнения с данными натурного эксперимента. В качестве примеров приведены поля точности ГЛОНАСС для воздушных трасс Иркутск - Красноярск и Иркутск - Москва.

Ключевые слова: ГЛОНАСС, геометрический фактор, поле точности, свободная маршрутизация.

Abstract. Here the problem of improvement of awareness of dispatchers and crews of aircrafts on quality ofair navigation providing according to GLONASS in real time is considered (situational awareness). For a solution it is offered to build, on the expected accuracy of determination of the current coordinates of the aircraft, the field of accuracy of GLONASS in the horizontal and vertical planes. Fields of accuracy are calculated by results of calculations of values of horizontal and vertical geometrical factors in the provided airspace. The current values of geometrical factors decide on the help of the developed program module of calculation of the orbital movement of the GLONASS satellites according to the existing almanac. Correctness of operation of the program module is estimated according to a natural experiment. Modeling is executed when using GLONASS on Irkutsk - Krasnoyarsk and Irkutsk - Moscow airways.

Keywords: GLONASS, geometrical dilution ofprecision, field of accuracy, free routing.

Введение

В современных условиях высокая плотность воздушных перевозок требует отказа от традиционного построения маршрутов по выделенным коридорам и внедрения технологий зональной навигации (RNAV), а в перспективе и свободной маршрутизации. Это может быть достигнуто только при высокой эффективности навигационного обеспечения, которая характеризуется точностью, непрерывностью и достоверностью навигационных определений [1, 2].

Реализация RNAV и свободной маршрутизации (рекомендованной ИКАО) базируется на использовании спутниковых систем навигации (ССН) ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США) в качестве основного и самодостаточного средства аэронавигационного обеспечения (АНО) процессов самолетовождения и посадки воздушных судов (ВС) [3].

Организация эффективного использования воздушного пространства, конструирование оптимальных траекторий движения ВС в этих условиях должны осуществляться при условии достаточной ситуационной осведомленности экипажей и диспетчеров о воздушной обстановке в предоставляемом воздушном пространстве. При этом повышение уровня ситуационной осведомленности должно предполагать информирование участников воздушного движения об обеспечиваемой бортовыми средствами навигации точности определения текущего местоположения и, соответственно, точности выдерживания выбираемой траектории движения.

Точность решения навигационной задачи с использованием ССН в значительной степени определяется характеристиками навигационно-времен-ного поля (НВП), создаваемого сигналами навигационных спутников (НС). На характеристики НВП ССН оказывает влияние весьма широкий спектр факторов: точность эфемеридного обеспечения,

условия распространения радиосигналов, конфигурация наблюдаемой группировки НС и др.

Определяющее влияние на точность навигационных определений в ССН, наряду с задержкой сигналов НС при распространении в слоях ионосферы, оказывает так называемый пространственный геометрический фактор (ГФ) PDOP (Position Dilution of Precision). ГФ зависит от взаимного положения ВС и НС, сигналы от которых поступают для обработки в приемнике ССН. При этом

PDOP2 = HDOP2+VDOP2, где HDOP (Horizontal Dilution of Precision) - горизонтальный, VDOP (Vertical Dilution of Precision) -вертикальный ГФ, характеризующие соответственно точность определения местоположения (горизонтальных координат) и высоты ВС в местной горизонтальной системе координат ОХоУОНо (рис. 1)

[4].

Геометрический фактор является изменяющейся, но детерминированной функцией времени. Закономерное движение НС по орбитам с известным периодом обращения позволяет рассчитывать значение ГФ для любого момента времени и для

Almanali GLONASS

1 C:\Users\admin\Desktop\nporpaMMbi спутниковых навигационных t-l

Время ГЛОНАСС

Hour Minut Second dt ГЛОНАСС, s cet.

> 'à ™

[количество циклов|

Удаляемые шутники

параметры движения

широта, град,

долгота, град.

.У104

высота, км

скорость, км/ч

курс, град,

&

:11 в часах

номера вдимых КА

3

4

5

Количество 12

видимых КА 13

13

19

20

0

Средний ГФ

HDOP VDOP

01932234 1,45511

РРОР 1,75995

6D0P 1,97212

Среднеквадратическме отклонения ГФ

CKOHDOP CKOVDOP СКО PDOP СКО GDOP 0,11 0,21 0,20 0,25

Графики изменения геометрических факторов

мотншмм

■ЙМВД'НМ

¡шиишшн*

О 10 20 10 40 50 9) 70 30 90 100 110 120 130 140 150 160 170 130 190 200 210 220 230 240 250 260 270 230 290 I

Time

Рис. 2. Интерфейс программного модуля

любой точки воздушного пространства, используя для этого значения эфемерид, получаемые из альманаха системы. Определение совокупности точек в пространстве, в которых значение ГФ является постоянным или лежит в заданных пределах, позволит построить поля точности (рабочие зоны) ССН в горизонтальной (по ЯВОР) и вертикальной (по УПОР) плоскостях в заданных областях воздушного пространства.

С целью совершенствования АНО и улучшения ситуационной осведомленности участников воздушного движения предлагается методика, основанная на прогнозировании полей точности ССН ГЛОНАСС по выбираемому маршруту полета. Для этого в бортовой вычислительной системе самолетовождения используется модель орбитального движения НС ГЛОНАСС, входными данными которой являются действующий альманах и прогнозируемая траектория полета ВС [5]. Выходная информация в виде полей точности ГЛОРНАСС (областей одинаковых значений ГФ) в вертикальной (по УБОР) и горизонтальной (по ЯВОР) плоскостях выводится на дисплей системы индикации навигационной обстановки (РЕП).

Результаты исследований

Информацию о распределении поля точности ГЛОНАСС в целом для земной поверхности можно получить на сайтах Информационно-аналитического центра ГЛОНАСС [6] или на сайте Российской системы дифференциальной коррекции и мо-

ниторинга [7]. Однако представленная там информация является достаточно грубой (поля точности для целых значений ГФ), что не может использоваться для определения условий навигационного сеанса для конкретной воздушной трассы или области воздушного пространства.

В данной работе для получения и построения полей точности ГЛОНАСС любой степени градации значений ГФ в заданной области воздушного пространства использован авторский программный комплекс математического моделирования орбитального движения НС по данным действующего альманаха [8]. Комплекс позволяет определять НС, находящиеся в зоне видимости потребителя, рассчитывать значения ГФ для любого интервала времени и с любой задаваемой дискретностью (рис. 2). Предусмотрены опции по расчету среднего значения ГФ и его среднеквадратического отклонения (СКО) на заданном интервале времени, возможность исключения из числа видимых любого количества НС.

Адекватность программного комплекса была подтверждена сопоставлением полученных на его основе данных (номера и количество НС, находящихся в зоне видимости, значение ЯПОР и УПОР в моменты отсчетов) с результатами натурных и полунатурных экспериментов, выполненных с использованием авиационного приемника СН-3412 и имитатора сигналов СН-3803М [9].

На рис. 3 показаны графики изменения горизонтального ЯПОР (рис. 3, а) и вертикального

вычислительная техника и управление

VDOP (рис. 3, б) ГФ, полученные при проведении натурного эксперимента (кривые 1) и путем математического моделирования (кривые 2).

Проведенные эксперименты показали хорошее соответствие результатов натурного эксперимента и имитационного математического моделирования, что говорит об адекватности разработанной модели орбитального движения ГЛОНАСС. Некоторые отличия значений ГФ связаны с неустойчивым слежением приемника СН-4312 за сигналами НС в отдельные интервалы времени в процессе натурного эксперимента.

На рис. 4 показаны графики изменения горизонтального и вертикального ГФ для двух точек (Иркутск и Москва) в течение интервала времени с 8:00 (примерно соответствует местному времени вылета регулярных рейсов из Иркутска в Москву) до 14:00 (время их прилета в Москву).

В табл. 1 приведены статистические данные (среднее значение ГФ и его СКО) в рассматриваемых точках.

Проведенные эксперименты показали, что на интервале наблюдения имеют место значительные вариации значений геометрических факторов, в большей степени - вертикального VDOP. Следовательно, точность решения навигационной задачи по данным ГООНАСС будет также изменяться в течение времени и в разных точках маршрута полета ВС.

Рис. 3. Изменение ГФ с течением времени: а) горизонтальный ГФ; б) вертикальный ГФ

Из рисунков видно, что за время полета ВС по маршруту Иркутск - Москва происходят значительные вариации значений ГФ как в точке вылета, так и в точке прибытия. Соответственно этому изменяется и точность определения местоположения и высоты ВС по данным ГЛОНАСС.

б)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Графики изменения горизонтального (а) и вертикального (б) ГФ в начальной и конечной точках воздушной трассы Иркутск - Москва

Т а б л и ц а 1

HDOP VDOP

HDOPсредн ОТБСГ VDOPсредн ОУБСГ

Иркутск 0,989 0,117 1,423 0,213

Москва 0,959 0,113 1,438 0,228

Это указывает на актуальность задачи прогнозирования и построения полей точности ГОР-НАСС для заданных моментов или интервалов времени для заданных областей воздушного пространства. Решение данной задачи позволит оценить ожидаемую точность определения координат ВС при полете по заданному или выбираемому (концепция свободной маршрутизации) маршруту и оптимизировать такие маршруты.

Для построения полей точности ССН необходимо оценить степень изменения геометрического фактора в зависимости от расстояния между анализируемыми точками в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Путем полунатурного моделирования на примере района аэродрома Иркутск были исследованы изменения горизонтального HDOP и вертикального VDOP геометрических факторов для точек входа в глиссаду (высота 700 м над поверхностью ВПП, удаление от ее начала 20 км), точки касания ВПП и на высоте 10000 м над поверхностью ВПП. Исследования показали, что значения геометрических факторов в рассмотренных точках практически одинаковы. Следовательно, для построения полей точности ГЛОНАСС можно анализировать значения геометрических факторов в точках, расположенных на удалениях до 40-50 км друг от друга и на одной высоте.

Методика построения поля точности основывается на разбиении анализируемой области (на заданной карте местности) на ячейки (квадраты) размером 50^50 км, расчете значений горизонтального и вертикального ГФ в центральных точках этих квадратов и выделении ячеек с одинаковыми значениями. Выбор таких размеров ячейки основывается на приведенных выше результатах полунатурных экспериментов, показавших, что для двух точек, удаленных друг от друга на расстояние до 50 км, условия навигационного сеанса (наблюдаемая группировка НС и их положение относительно потребителя) отличаются незначительно.

На рис. 5 показаны поля точности ГЛОНАСС в горизонтальной (рис.5, а) и вертикальной (рис.5, б) плоскостях, построенные на основе математического моделирования с использованием разработанной модели, для зоны воздушного пространства между аэродромами Иркутск и Красноярск. Эксперименты проводились по данным альманаха ГЛОНАСС по состоянию на 21.09.2014 г. для момента времени 00:00 иТС (взлет ВС из аэропорта Иркутск).

Как следует из полученных результатов, вдоль маршрута полета Иркутск - Красноярск поле

значений HDOP меняется в пределах 0,6-1,1, а VDOP - 1,3-1,9, причем в точке вылета точность поля в горизонтальной и вертикальной плоскостях хуже, чем в точке прилета. ухудшения. При этом в целом по маршруту горизонтальный ГФ близок к наилучшему, обеспечиваемому ГЛОНАСС при данном составе орбитальной группировки.

ИБОР = 0,6 00,9

Красноярск

ш

шж

Иркутск

тШШ

ИБОР = 0,9 01,0

ИБОР = =1,1 01,4

а)

ИБОР = 1,7 01,8

ИБОР = 1,8 01,9

ИБОР = 1,3 01,4

ИБОР = 1,4 01,5

-а.

ИБОР = 1,6 01,7

зйЯЯ

Иркутск

б)

Рис. 5. Поля точности ГЛОНАСС в горизонтальной (а) и вертикальной (б) плоскостях

Предложенная методика может быть использована при планировании полетов, а также в бортовых системах самолетовождения для улучшения ситуационной осведомленности экипажей ВС при выполнении полетов по технологиям RNAV.

На рис. 6 показаны поля точности ГЛОНАСС в горизонтальной (рис. 6, а) и вертикальной (рис. 6, б) плоскостях, рассчитанные для маршрута полета Иркутск - Москва. В модели орбитального движения использовался альманах ГЛОНАСС по состоянию на 02.03.2015. Моделирование проводилось для момента времени с 0:00 иТС.

вычислительная техника и управление

Рис. 6. Поля точности ГЛОНАСС в горизонтальной (а)

и в вертикальной (б) плоскостях на маршруте Москва - Иркутск

Как видно из полученных результатов, поле точности для большой зоны воздушного пространства будет весьма неоднородным. При этом существуют области, в которых наблюдается значительное (до 50-60 %) снижение точности определения как горизонтальных координат, так и высоты. Очевидно, что конструирование траекторий полета при использовании технологий свободной маршрутизации должно учитывать такие ситуации.

Заключение

Предложенная методика прогнозирования и построения полей точности ГЛОНАСС может использоваться в бортовой системе самолетовождения современного ВС для повышения уровня ситуационной осведомленности экипажей об аэронавигационной обстановке в предоставляемом воздушном пространстве. Это позволит выбирать траектории, обеспечивающие требуемую точность самолетовождения, а значит - повысить эффективность использования воздушного пространства и уровень безопасности полетов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК

1. Информационное обеспечение подвижных транспортных средств на основе интегрированных навигационных систем / под ред. В.С. Ма-рюхненко. Новосибирск : Наука, 2014. 256 с.

2. Оценка эффективности типовой комплексной системы навигации / В.С. Марюхненко и др. // Полет. 2012. № 9. С. 29-28.

3. Скрыпник О.Н. Радионавигационные системы воздушных судов. М. : Инфра-М, 2014. 348 с.

4. Скрыпник О.Н., Арефьев Р.О., Астраханцева Н.Г. Методика построения и анализ полей точности ГЛОНАСС в заданной зоне воздушного пространства // Научный вестник МГТУ ГА. 2015. № 221 (11). С. 43-50.

5. Скрыпник О.Н., Ерохин В.В. Исследование параметров рабочего созвездия ГЛОНАСС на основе моделирования орбитальной группировки // Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 180. С.70-77.

6. Информационно-аналитический центр коорди-натно-временного и навигационного обеспечения ФГУП ЦНИИмаш [электронный ресурс]. URL: http://glonass-iac.ru/. (Дата обращения: 11.11.2016).

7. Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) [электронный ресурс]. URL: http://www.sdcm.ru/. (Дата обращения: 11.11.2016).

8. Свидетельство 2016617951 Расчет характеристик навигационного сеанса системы ГЛО-НАСС / О.Н. Скрыпник, Р.О. Арефьев, Н.Г. Арефьева ; зарегистр. 19.07.2016.

9. Скрыпник О.Н., Нечаев Е.Е., Арефьев Р.О. Построение и анализ полей точности GPS на основе программно-аппаратных средств NI GPS SIMULA-TION TOOLKIT // МГТУ ГА. 2014. № 209. С. 5-12.

10. Information support for mobile vehicles on the basis of integrated navigation systems / ed. VS Maryuhnenko. Novosibirsk : Nauka, 2014. 256 p.

11. Maryuhnenko V.S. Evaluating the effectiveness of type-howling integrated navigation system / V.S. Maryuh-Nenko, Y.F. Muhopad, EI Antipin, SV Turin-ant // Flight. 2012. № 9. Р. 29-28.

12. Skrypnik O. N. Radio navigational systems of air-crafts. М. : INFRA-М, 2014. 348 p.

13. Skrypnik O.N., Arefev R.O., Astrakhanceva N.G. Technique of construction and analysis of fields of accuracy GLONASS in the set zone of airspace. Scientific bulletin of the Moscow state technical university of civil aviation. 2015. № 221 (11). P.p. 43-49.

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

14. Skrypnik O. N., Erohin V.V. Research of parameters of working constellation GLONASS on the basis of modeling of orbital grouping. Scientific bulletin of the Moscow state technical university of civil aviation. 2012. № 180. P.p. 70-77.

15. Информационно -аналитический центр КВНО ФГУП ЦНИИмаш. Прикладной потребительский центр ГЛОНАСС. : сайт. URL: http://glonass-iac.ru/. (Дата обращения 16.12.2016).

16. Текущее состояние орбитальной группировки ГЛОНАСС // Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) сайт.

URL: http://www.sdcm.ru/ (Дата обращения 16.12.2016).

17. Skrypnik O.N., Arefev R.O., Arefeva N.G. The calculation of the navigation session of the GLONASS system. Certificate of state registration of computer programs RU 2016617951 from 19.07.2016.

18. Skrypnik O.N., Nechaev E.E., Arefev R.O. Construction and analysis of GPS accuracy fields on the basis of hardware-software means NI GPS SIMULATION TOOLKIT. Scientific bulletin of the Moscow state technical university of civil aviation. 2014. № 209. P.p. 5-12.

УДК 681.: 656.25 Мухопад Юрий Федорович,

заслуженный деятель науки РФ, д. т. н., профессор, Иркутский государственный университет путей сообщения,

е-mail: [email protected] Пунсык-Намжилов Даба Цыренович, к. т. н., генеральный директор ООО «Химтех Юкос», Томск,

е-mail: [email protected]

ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АДРЕСНОЙ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПОДСИСТЕМ

В СРЕДСТВАХ АВТОМАТИЗАЦИИ

Yu. F. Mukhopad, D. Ts. Punsik-Namgilov

THE ORGANIZATION OF INTERACTION OF THE ADDRESS AND OPERATING SUBSYSTEMS IN THE AUTOMATION EQUIPMENT

Аннотация. Рассматриваются вопросы структурной организации спецпроцессоров по системной пятикомпонентной модели. Показано, что структурная организация аналого-цифровых систем определяется по модели в виде полного графа, вершины которого соответствуют функциональной (Ф), информационной (И), логической (Л), адресной (А) и управляющей (У) подсистемам. Объединение функций Ф и Л, а также А и У подсистем в базовой структуре с микроконтроллером не обеспечивает требуемого быстродействия средств автоматизации технологических процессов. На основе анализа граф-схемы алгоритма управления и матрицы связности операторов формализована процедура организации непосредственных связей функциональных преобразователей с частичным обращением к данным через общую шину. Сравнительный анализ по количеству обращений к общей шине подтверждает эффективность методики синтеза с повышением быстродействия средств автоматизации в несколько раз. Структуры информационно-управляющих систем с динамически перестраиваемыми связями наиболее эффективны для средств автоматизации технологических процессов и сложных технических систем с оперативным контролем функционирования и интеллектуальными спецпроцессорами.

Ключевые слова: алгоритм, информационно-управляющие системы, средства автоматизации, матрица связности, граф, графсхема, общая шина.

Abstract. Matters of the structural organization of special processors for system five-component model are considered. It is shown that the structural organization of analog-digital systems is determined by model presented in the form of the complete graph whose tops correspond to functional (F), information (I), logical (L), address (A) and control (C) subsystems. Unification offunctions F and L, and also that of A and C subsystems in basic structure with the microcontroller doesn't provide the required speed of automation equipment. Analysis based on flowchart scheme of a control algorithm and a matrix of operators connectivity with the partial addressing data via the general tire is formalized. The comparative analysis based on the number of appeals to the general tire confirms efficiency of a synthesis technique marked by a repeated speed increase. Structures of information control systems with dynamically reconstructed communications are the most effective for the automation equipment of technological processes and difficult technical systems with operating functioning control and special intelligent processors.

Keywords: algorithm, information and control systems, means of automation, connectivity matrix, graph, graph-diagram, general

bus.

Введение

Аналого-цифровые системы чаще всего организуются через цифровые блоки с предварительным преобразованием аналоговой информации в цифровой код и с последующей обработкой через микроконтроллер.

В аналого-цифровых системах микроконтроллер выполняет функции центрального про-

цессора и устройства управления. На основе анализа граф-схемы алгоритма управления и матрицы связности операторов формализована процедура организации непосредственных связей функциональных преобразователей с частичным обращением к данным через общую шину.

В системе в целом реализуются пять основных функций:

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.