CC BY
8
Figure 6 - Displaying the process of performing work through the UAV
CONCLUSION
Unmanned manned aircraft is very effective. Economic losses from all aircraft are cheaper and do not require any costs due to unmanned flight, and the performance of work on the task will be fast and high-quality. When remote earth exploration (OSO) provides high -quality shooting. In accordance with the task of the work, a large role is assigned in scientific research,
in the field of defense, in the field of weather, archiological history, as well as in the exploration of emergency situations in nature Because you can load more space on Board where a person is sitting. Restrictions on the volume of unmanned vehicles are not allowed. And the most important advantage is that you can fly up to a distance that a where person can't move.
REFERENCES
1. Rusakov K. Transport cargo ship "Progress-M1" (pyc.) // Space news. — 2000. — T. 10, release 207, № 4. — C. 16. — ISSN 1561-1078.
2. Asif Siddiqui, Sputnik and the Soviet space challenge, University press of Florida, 2003,ISBN 081302627X, P. 96.
3. Berger, Brian. NASA passes the x-37 project to DARPA // Space.com, September 15, 2004.
4. K.Moldamurat.,U.C. Kolbay., A. Y. Zhakupova., «Model of ATMega328P microcontroller software under server control of unmanned manned aircraft» № 588, November 19, 2018.
5. U.C. Kolbay., A. Y. Zhakupova., «Relevance of unmanned spacecraft» Kostanai named after academician Zulkarnai Aldamzhar social and technical University Bulletin of technical Sciences Registration No. 15806-Zh, Kostanay, 2018, no. 4. 3-5 S.
6. Dmitriev A., Panas A., Starkov S. Experiments on speech and music signals transmission using chaos // Int. Journal of Bifurcation and Chaos, 1995, v. 5. - P. 371.
7. Cuomo K.M., Oppenheim A.V. Circuit implementation of synchronized chaos with applications to communications //Phys. Rew. Lett. 1993. 71. 1. P. 65-68.
8. Lorenz E.N. Deterministic Nonperiodic Flow. J. Athmos.Sci.2 0, 130.
9. Schneier B. Applied cryptography. Protocols, algorithms, and source code in C. - M.: TRIUMPH, 2011. - 816 P.
10. Boev N. M. Analysis of the command and telemetry radio link with unmanned aerial vehicles // Bulletin of the Siberian state aerospace University named after academician M. F. Reshetnev. Release 2 (42) / editor-in-chief, doctor of technical Sciences, I. V. Kovalev. - Krasnoyarsk: SibGAU, 2012. - P.86-91.
11. Fedorov L: P: Approximate methods for optimizing the characteristics of aircraft climb sections / / Proceedings of the TSAGI. - 1987. - Vol. Two 2366
12. https://bitly.su/7og1Ye
13. https://pandia.ru/text/77/416/94 994.php
14. Tulegulov A.D., Yergaliyev D.S., Ongarkyzy A., Artykbayev K.S. The importance of researching the satelittes with the purpose of solving problems. Reliability and quality-2 013: international Symposium.- Penza, 2013., volume 1. - Pp. 135-138.
15. Moldamurat K., Yergaliyev D., Moldamurat A., Moldan A. Use of the mode-RN microcontro-LLERS in radio engineering devices. Reliability and quality. Proceedings of the international Symposium. Penza, Russia-may 22 -31, 2017, no. 2, P. 32-34.
УДК 621.396.98.004.1 Затучный Д.А., Головина Д.П.
ФГОУ ВО «Московский государственный технический университет гражданской авиации», Москва, Россия РАЗРАБОТКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ
В данной статье были приведены алгоритмы выбора наилучших вычислительных блоков, используемых для полётов воздушных судов в зоне Крайнего Севера. Введён показатель, характеризующий надёжность вычислительного блока с учётом выполнения им нескольких функций. При этом учитывается степень угрозы от невыполнения той или иной задачи. Разработан алгоритм выбора наилучшего вычислительного блока и приведена его блок-схема. Разработан алгоритм выбора наилучшего вычислительного блока для моделирования пространственного движения вертолёта, которые часто используются для перевозок людей и грузов в арктической зоне. При этом был предложен критерий выбора, учитывающий объём вычислительного блока (количество вычислительных машин), параметры надёжности и максимально возможное количество операционных усилителей в вычислительной машине.
Ключевые слова:
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК, ПОКАЗАТЕЛЬ НАДЁЖНОСТИ, ВЕРТОЛЁТ, ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Введение
Выполнение требований к точности и надёжности вычислительных операций в технических системах вообще и, в гражданской авиации в частности, являются одной из основных задач настоящего времени. С учётом тенденции перехода основных навигационных, связных и радиолокационных комплексов, используемых для обеспечения безопасности
полётов воздушных судов гражданской авиации, на автоматизированный режим работы, т.е. предусматривающий минимальное вмешательство человека, любая ошибка или перерыв в работе вычислительных комплексов может привести к тяжёлым последствиям. Повышение надёжности вычислительных систем известными методами, связанными, например,
с излишним резервированием, может привести к появлению громоздких и высоких по стоимости систем, которые сложно использовать в гражданской авиации. Следовательно, возникает проблема построения вычислительных блоков, основанных на разработке методов оптимизации по критериям надёжности. Особенно актуально решение этой проблемы при выполнении полётов в арктической зоне, c учётом её большой протяжённости и слабой обеспеченности наземными средствами радиотехнического обеспечения полётов.
Построение алгоритма выбора наилучшего вычислительного блока с
учётом выполнения нескольких функций На сегодняшний день вычислительные системы, используемые в гражданской авиации, выполняют следующие задачи [1]:
прием и комплексная обработка по совокупности параметров
сигналов спутниковых радионавигационных навигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС и GPS;
2) ввод, хранение и использование действующей полётной информации;
3) расчёт возможных траекторий полёта;
4) отображение цифровой карты местности с возможностью управления объемом отображаемой информации и масштабом отображения;
5) выдача информации в сопрягаемые системы. Введём следующие обозначения:
Pi - вероятность выполнения i-й задачи, i=1,..,5.
m;- весовой коэффициент, показывающий степень возможной угрозы при невыполнении i-й задачи, i=1,..,5.
При этом необходимо учитывать и возможные ошибки 1 и 2 рода, которые возникают при оценке выполнения каждой из задач:
принято решение, что задача выполнена, хотя, на самом деле, это не так (обозначим её вероятность £j);
принято решение, что задача не выполнена, хотя, на самом деле, она решена (обозначим её вероятность 5;).
Введём показатель, характеризующий надёжность вычислительного блока с учётом выполнения нескольких функций:
£=£5=2™^ + $ (1)
Если этот показатель превышает некоторое предельное значение D, то принимается решение о возможности использования этого вычислительного блока, в противном случае даётся отказ в его использовании.
Введём величину f, которая может принимать одно из возможных дискретных значений 0 или 1:
0 - вычислительный блок годен для использования;
1 - выдаётся отказ для его использования. Таким образом, условие использования вычислительного блока можно записать следующим образом:
L > D, то •••/ = 0 / = 1, в ... противном случае (2)
Если имеется несколько вычислительных блоков с показателями надёжности ..., то наилуч-
ший блок выбирается с наивысшим показателем надёжности, т.е.
Каил. = тах(Ь1,...,Ь„) (3)
На рис.1 приведена граф-схема алгоритма проверки годности вычислительного блока и выбора наилучшего блока с точки зрения выполнения всех функций.
В таблице 1 приведено сравнение двух вычислительных блоков по предложенному алгоритму -бортовой многофункциональной системы (БМС) [3] и вычислительного блока 21 - Т341, установленного на воздушном судне «Сухой Суперджет - 100» [2,3].
Эти вычислительные блоки приведены на рис. 2 и 3.
Ввод исходных данных для нового исследуемого вычислительного блока: вероятности выполнения задачи,
весовые коэффициенты, вероятности ошибки 1 и 2 рода, предельное значение показателя надёжности
I
Расчёт показателя надёжности
Сравнение вычислительных блоков по наибольшему показателю надёжности
- 1
Выбор наилучшего вычислительного блока
I
Конец работы алгоритма
Рисунок 1 - Блок-схема алгоритма проверки годности вычислительного блока и выбора наилучшего блока с точки зрения выполнения всех функций
Построение наилучшего вычислительного блока для моделирования пространственного движения вертолёта
В настоящее время вертолёты являются одним из основных средств для обеспечения перевозок воздушным путём в регионе Крайнего Севера.
На сегодняшний день имеется два различных подхода для создания бортовых вычислителей, устанавливаемых на вертолётах.
Название вычислительного блока Вероятности выполнения задачи Весовые коэффициенты Ошибки 1 и 2 рода Показатель надёжности, предельно допустимый показатель, вывод о годности вычислительного блока Наилучший вычислительный блок
БМС р1 = 0,999 р2 = 0,999 р3 = 0,995 р4 = 0,99 p5 = 0,991 m2 = 2 m2 = 1,7 m3 = 1,5 m4 = 1,2 m5 = 1,3 = 0,01 = 0,015 Ь1 = 7,68, Б=5,5 Блок пригоден для использования в гражданской авиации тах(Ь17 Ь2) = 7,68. Следовательно, наилучшим вычислительным блоком является в данном случае БМС
21 - Т3 41 p1 = 0,999 p2 = 0,992 P2 = 0,995 p4 = 0,991 p5 = 0,99 m2 = 2 m2 = 1,7 m3 = 1,5 m4 = 1,2 m5 = 1,3 = 0,01 = 0,015 Ь2 = 7,67, Б=5,5 Блок пригоден для использования в гражданской авиации
Таблица 1
Сравнение по предложенному алгоритму БМС и вычислительного блока 21 - Т3 41
Рисунок 2 - Бортовая многофункциональная система (БМС)
Рисунок 3 - Функциональная схема вычислительного блока 21 - Т3 41
Суть первой концепции основана на применении элементов с максимально высокой надёжностью, при этом избегая дополнительных структурных связей между этими элементами, т.е. исключая лишнее резервирование.
Тем не менее, в настоящее время получил большое распространение и подход к построению бортовых вычислителей, основанный на избыточности структуры, предполагающий дополнительный резерв
элементов, требования к вероятности безотказной работы каждого из которых заключается в превышении некоторого предельного нижнего значения. При этом бортовые вычислители, построенные на основе этого подхода, обладают определёнными недостатками [4,5]:
значительное увеличение массы и объёма аппаратуры, что имеет
при размещении на
различные
тем эле-
принципиальное значение борту воздушного судна;
в элементах могут присутствовать виды отказов, чем больше
элементов присутствует в структуре, больше вероятность отказа хотя бы одного мента;
отказы могут случаться и при переключении резервных элементов.
Своевременное выявление отказа в вычислительном блоке, находящемся на борту воздушного судна гражданской авиации, также является довольно большой проблемой, так как, помимо наличия точной, надёжной, а, иногда, и дорогостоящей диагностической аппаратуры, в данной ситуации её приходится применять в условиях ограниченного временного ресурса.
В настоящее время вертолёты применяются повсеместно в гражданской авиации для полётов в труднодоступные районы, перевозке вахт для работы на буровых вышках, которые, иногда, располагаются в морской акватории, а также для проведения работ на побережье.
При этом перед бортовыми вычислителями, установленными на борту вертолёта, встаёт задача моделирования его пространственного движения [6,7].
Маршрут по трассе для вертолётов может достигать 500 км. При полёте по трассе могут быть сложные метеоусловия, например, высокая облачность, а также маршрут полёта вертолёта может проходить в горной местности. Помимо этого, следует учитывать и тот факт, что вертолёт более чем самолёт чувствителен к боковому ветру.
Подобная задача решается путём использования одной или нескольких вычислительных машин типа МН - 17М. В каждой из них может находиться до 300 операционных усилителей.
Предлагается следующий критерий выбора блока, составленного из совокупности вычислительных машин типа МН-17М:
V ^ min, R>Y, (4)
n<N,
где V- это объём вычислительного блока (количество вычислительных машин типа МН-17М), R- функция надёжности, у - предельно допустимое значение функции надёжности (в данном случае у= 0,999), n - количество операционных усилителей в вычислительной машине, N - предельно возможное число этих операционных усилителей.
Следует отметить, что, в зависимости от типа вертолёта, модификация наилучшего вычислительного блока может меняться.
При этом данный вычислительный блок должен быть совместим с другими системами и устройствами, находящимися на борту вертолёта, а также отвечать требованиям отечественных и международных государственных документов и стандартов.
Заключение
В данной работе были получены следующие результаты:
Введён показатель, характеризующий надёжность вычислительного блока с
учётом выполнения нескольких функций при осуществлении полётов в арктической зоне;
Разработан алгоритм проверки годности вычислительного блока и выбора
наилучшего блока с точки зрения выполнения всех функций;
Приведено сравнение двух вычислительных блоков по предложенному
алгоритму - бортовой многофункциональной системы (БМС) и вычислительного блока 21- Т341, установленного на воздушном судне «Сухой Супер-джет - 100»;
На рис. 4 приведена графическая блок-схема алгоритма, реализующего этот критерий.
Рисунок 4 - Блок-схема алгоритма построения наилучшего вычислительного блока для моделирования пространственного движения вертолёта
выбора блока, составлен-
Предложен критерий ного из совокупности
вычислительных машин для моделирования пространственного движения вертолёта;
Разработан алгоритм построения наилучшего вычислительного блока
для моделирования пространственного движения вертолёта. ЛИТЕРАТУРА
1. Затучный Д.А., Головина Д.П. Программа выбора наилучшей системы из разнотипных элементов по критерию надёжности (ПВС КН). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 20196654 66. Дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ 22 ноября 2019 г.
2. Затучный Д.А., Головина Д.П. Построение наилучшего вычислительного блока для воздушного судна гражданской авиации. - Журнал «Информатизация и связь», №4, 2019, стр. 102-106.
3. БМС-индикатор. Руководство по технической эксплуатации. НГТК. 4 61531.001-18 РЭ.
4. SUKHOY. PPJ-96. Руководство по технической эксплуатации. 2 017.
5. О.А. Евтушенко, Д.А. Затучный. Исследование зависимости между ограниченной мощностью бортового вычислителя и точностью навигационных определений с использованием аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем. - Труды Международного симпозиума "Надёжность и качество", 2015, том 1, стр. 68-70.
6. Затучный Д.А. К вопросу о достоверности передаваемой информации в режиме автоматического зависимого наблюдения. - Труды Международного симпозиума Надёжность и качество, Том 1, 2016, стр. 225-226.
7. Затучный Д.А., Колодий П.П. Метод оценки достоверности передаваемой информации при помощи видеосистем в гражданской авиации. - Труды Международного симпозиума Надёжность и качество, Том 1, 2008, стр. 309-312.
