CC BY
397
смесях при помощи следящих сетей. Это дает возможность предсказать эволюцию таких процессов.
Список литературы: 1. Гора Н.Н. Уравнения процесса формирования многокомпонентных смесей / / АСУ и приборы автоматики. 2006. Вып. 133. С. 124-130. 2. Гора Н.Н., Вовк А.В. Вывод системы дифференциальных уравнений, описывающей процесс обработки многокомпонентной смеси // Вестник НТУ ХПИ, тематический выпуск «Информатика и моделирование», В23, 2006. С. 19-28. 3. Кнорре Д.Г., Крилова Л.Ф., Музыкантов В.С. Физическая химия. М.: Высшая школа, 1990, 416с. 4. ЛандауЛ.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: В 10 т. Т.6: Гидродинамика - 4-е изд., стереотип. М.: Наука, 1986. 736с.
Поступила в редколлегию 04.02.2008 Вовк Александр Владимирович, аспирант кафедры «Прикладной математики» ХНУРЭ. Научные интересы: теория вероятностей, случайные процессы. Адрес: Украина, 61100, Харьков, пр. Маршала Жукова, 45, кв. 16, тел. 716-16-88.
УДК 681.396
А.Н. ГОРА, В.И. КОРТУНОВ, С.Н. ВАСИЛЬЕВ
СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ЛА И ПЕРЕДАЧИ ПОЛЕТНЫХ ДАННЫХ. ОБЗОР И ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ
Излагаются вопросы применения глобальной системы безопасности полетов и передачи полетных данных. Приводится анализ современных систем мониторинга ЛА и передачи полетных данных, выявляются недостатки этих систем. Предложена и подробно рассмотрена структура глобальной системы передачи полетных данных, которая способна увеличить авиационную безопасность. Формулируются задачи для разработки и создания глобальной системы передачи полетных данных. При значительном увеличении объема передаваемых данных делается акцент на задачах выбора и сжатия данных, так как это определяет применимость и эффективность системы.
Введение
Необходимость принятия мер по повышению безопасности полетов связана с рекомендациями Международной организации гражданской авиации, а также с тяжелыми катастрофами, произошедшими в последние годы. Сложилась даже своеобразная «норма» мировой аварийности - 1-3 самолета в месяц [1].
Современный авиационный комплекс, каким бы он ни был совершенным с технической точки зрения, еще не дает гарантию его высокоэффективного использования. Эффективность зависит от свойств системы «человек-машина». Иначе говоря, технические решения должны учитывать возможности человека. Это касается информационных и управляющих систем авиационной техники, в ней должны быть учтены закономерности функционирования человеческой психики по восприятию, переработке информации, принятию решений и управляющим действиям летчика.
Безопасность полетов - это система мер, проводимых всеми авиационными службами, направленная на обеспечение успешного завершения полета, предотвращения и предупреждения авиационного происшествия [2]. Безопасность полета воздушного судна (ВС) -это основное свойство авиационно-транспортной системы. Оно формируется на этапе создания авиационной техники [2]. Авиационно-транспортная система (АТС) включает в себя следующие звенья: воздушное судно, экипаж, службы подготовки полетов, службы обеспечения полетов, управление воздушным движением [3]. Аварии и катастрофы, которые время от времени происходят с ВС, являются следствием сбоев в работе звеньев АТС. Анализ статистики катастроф по регионам мира показывает, что уровень безопасности полетов самолетов зависит, прежде всего, от структуры подсистемы АТС и их взаимодействия [3].
В плане безопасности полета необходимо обеспечить:
1. Непрерывный автоматический контроль параметров полета, состояния средств жизнеобеспечения, дееспособности летчика и правильности применения им способов защиты в экстремальных условиях высотного, маневренного или длительного полета.
2. Выдачу летчику речевой информации о возникновении нештатной ситуации.
3. Оценку правильности и своевременности действий летчика по устранению нештатной ситуации.
4. Принятие решения о передаче функции управления ЛА автоматике, реализующей несколько вариантов программ вывода самолета на безопасный режим полета в тех случаях, когда реагирование летчика на предупредительную информацию неадекватно;
5. Регистрацию на средствах объективного контроля данных о состоянии средств обеспечения жизнедеятельности и функционального состояния летчика при возникновении нештатных ситуаций в полете.
6. Автоматическую выдачу в эфир информации группе руководства полетами об опасном состоянии экипажа или его восстановлении.
Совершенствование капиталоемкой системы, какой является Единая Система Обслуживания Воздушного Движения (ЕС ОВД), а также взаимодействующих с ней систем требует больших усилий и значительных материальных затрат. Основу технического обеспечения ЕС ОВД составляют морально и физически устаревшие традиционные гражданские и военные радиотехнические системы, ограниченные по своим функциональным и техническим возможностям. Их использование малоэффективно на низких высотах полета, в условиях обеспечения воздушного движения над населенными пунктами, большими водными пространствами, малонаселенной и труднодоступной местностью. Системы, выработавшие свой технический ресурс и требующие замены, составляют по различным типам от 56 до 85%, а 70% эксплуатируемого самолетного парка вообще имеет бортовые аэронавигационные системы и другие комплексы, не удовлетворяющие современным требованиям [4].
Для повышения уровня безопасности полетов необходима современная система - глобальная система передачи полетных данных (ГСППД). Она позволит повысить уровень безопасности полетов и эффективности авиационного комплекса путем непрерывного мониторинга технического состояния бортовых систем самолета и нормального функционирования экипажа, его интеллектуальной поддержки в опасных ситуациях. В современных условиях ГСППД должна:
1. Проводить анализ полученных бортовых данных ЛА и немедленно реагировать при возникновении нештатной ситуации.
2. Создавать технический паспорт ЛА и пополнять его информацией на протяжении всей эксплуатации вплоть до утилизации.
3. Давать возможность отслеживать и предсказывать аварийные ситуации, что позволяет увеличить скорость реагирования на нештатные ситуации в воздухе; облегчать и ускорять процесс расследования в случае аварии или авиакатастрофы.
Такой перечень функций ни одна из существующих систем не реализует. Новая система должна функционировать совместно с существующими системами радиолокации и голосовой связи. Учитывая сложность решаемых задач, система должна состоять из наземной, бортовой и космической подсистем.
При разработке ГСППД необходимо также обеспечить совместимость всех ее элементов при соблюдении соответствующих международных и отечественных стандартов. Основу технической базы составят спутниковые системы, линии передачи цифровых данных, наземные и бортовые комплексы высокого уровня автоматизации, системы автоматического зависимого наблюдения, наземные и бортовые системы обнаружения и разрешения конфликтных ситуаций.
Для создания опытной системы необходимо проанализировать современные системы мониторинга ЛА и системы передачи полетных данных, а также рассмотреть принципы функционирования, выделить и сформулировать задачи для обеспечения безопасности полетов.
1. Обзор современных систем передачи полетных данных
Современные системы обеспечения полетной безопасности разнообразны по своему назначению. Их можно разделить на системы мониторинга ЛА, мониторинга жизнедеятельности экипажа, передачи информации ЛА, управления воздушным движением.
Подробно остановимся на системах мониторинга ЛА и передачи полетных данных.
1.1. Бортовая система сбора, контроля и регистрации полетной информации КАРАТ
«КАРАТ» (рис.1) обеспечивает прием, обработку информации, поступающей по цифровым, аналоговым и дискретным линиям связи от бортовых систем, самолетного переговорного устройства, ее регистрацию на твердотельный накопитель и сохранение в случае летного происшествия. Обработка полетной информации осуществляется наземной системой. Система может быть адаптирована под любой самолет за счет наращивания числа входов, выходов и увеличения производительности вычислительных средств [5].
Рис. 1.
Технические характеристики бортовой системы «КАРАТ»: регистрация параметрической информации в течение 25 часов; запись речевой информации в течение 4 часов; объем защищенной памяти до 256 Мбайт; встроенный контроль.
При обслуживании «КАРАТ» наземной системой обработки обеспечивается: проведение технологических и градировочных работ на объекте; экспресс-анализ полетной информации; воспроизведение речевой информации; тест-контроль системы Карат в составе самолета; мониторинг процессов сбора и обработки информации в режиме реального времени; подготовка файла градуировочных характеристик и запись его в память системы «Карат»; перезапись зарегистрированной полетной информации, документирование результатов ее обработки [6].
«Карат» позволяет собирать и анализировать заданную информацию с борта ЛА, но не имеет возможности ее передавать на землю в реальном масштабе времени. Такая система может входить в состав ГСППД и обеспечивать решение задач сбора и оценки параметров ЛА.
1.2. Авиационные комплексы передачи полетных данных
Рассмотрим два комплекса передачи данных: наземный «Рубин-М» и бортовой комплекс авиационной аппаратуры автоматизированного обмена данными «Брик» [7].
Наземный комплекс передачи данных «Рубин-М» (рис.2) предназначен для автоматизированного обмена данными между диспетчерами УВД и воздушными судами по каналам радиосвязи метрового диапазона по АЯШС 618, 620, 622.
Комплекс обеспечивает прием и передачу информации, в том числе автоматического зависимого наблюдения в составе "Самолетной системы связи, адресации и донесений" (АСАЯ^), передачу данных в радиолинию "пилот-диспетчер" в метровом диапазоне, обмен полетными данными и передачу коммерческой информации в интересах аэродромных служб и авиакомпаний. В состав комплекса входят: модуль обработки данных, МВ радиостанция, МВ антенна наземная и программное обеспечение.
К основным техническим характеристикам можно отнести число одновременно обслуживаемых воздушных судов - 30, скорость обмена данными по радиоканалу "воздух-земля" - 2400 бит/с, рабочий диапазон частот - 118-137 МГц, средний срок службы - 10 лет [7].
Бортовой комплекс авиационной аппаратуры автоматизированного обмена данными «Брик» (рис.3) предназначен для автоматизированного обмена данными между экипажем воздушного судна, бортовым электронным цифровым оборудованием и наземными службами гражданской авиации в МВ и ДМВ диапазонах по АКШС-618, 622 [8].
Комплекс обеспечивает взаимодействие с бортовыми системами по АК!КС-429, передачу пилотажно-навигационной, эксплуатационно-технической, метеорологической и коммерческой информации и работу с существующими зарубежными наземными системами связи.
К основным характеристикам этого комплекса можно отнести скорость обмена по МВ каналу - 2,4 кбит/с [8].
Недостатком данных комплексов является то, что их работа возможна только в зонах радиовидимости, а не в любой точке. Существенным недостатком комплексов также является ограниченность количества одновременно обслуживающих бортов.
2. Глобальная система передачи полетных данных
Глобальная система передачи полетных данных - это составляющая безопасности полетов, которая состоит из множества систем сбора, обработки информации, радарных и голосовых систем, метеорологических и диспетчерских служб.
Такая система предназначается для обеспечения безопасности полетов летательных аппаратов гражданской авиации с использованием автономной системы спутниковой навигации GPS и системы спутниковой связи Inmarsat. Система должна работать без привязки к специализированным техническим средствам навигации и при нахождении ЛА в любой точке земного шара. ГСППД должна состоять из наземной и бортовой части. Наземная часть располагаться на диспетчерских пунктах и должна обеспечивать обработку и хранение полетной информации. Бортовая часть подключается к бортовой шине системы контроля ЛА и позволяет без участия экипажа передавать значения параметров работы систем ЛА и параметров полета наземным службам в реальном масштабе времени с заданной периодичностью. Структурная схема ГСППД представлена на рис.4.
В основу системы положена клиент-серверная технология для сохранения, обработки и передачи данных. Координаты летательного аппарата должны определяться с помощью сети геостационарных спутников GPS. В качестве приложения предполагается использовать электронные карты компании Environmental Systems Research Institute (ESRI). Передача данных между мобильным клиентом (ЛА) и наземными службами осуществляться через систему спутниковой связи Inmarsat и наземную сеть Internet.
2.1. Бортовая подсистема ГСППД
Бортовая аппаратура предназначена для приема информационных сигналов от датчиков самолета по ARINC, обработки (анализа, выбора необходимой информации, последующего сжатия) и передачи через систему спутниковой связи Iridium. Структурная схема бортового оборудования представлена на рис. 5.
Рис. 2.
Рис. 3.
Микрокомпьютер представляет собой одноплатный компьютер РС-104 со стандартом передачи ISA. Он обеспечивает получение выборки необходимых данных из потока данных шины данных ЛА, GPS приемника и переносимого персонального компьютера, расположенного непосредственно у пилотов, и ее обработки.
Рис. 4.
GPS приемник должен обеспечивать определенные точностные характеристики - определение координат положения ЛА в режиме взлет/посадка не хуже 30 см.
Преобразователи ARINC и RS-232 преобразовывают исходный сигнал в сигнал стандарта ISA. Для обеспечения быстродействия системы время передачи 1 байта через преобразователи не должно превышать 10-4 секунды.
Контролер каналов USB должен обеспечивать непрерывную связь двух компьютеров в дуплексном режиме со скоростью соединения не ниже 5 Мбайт/с.
Блок питания должен работать от бортовой сети и обеспечивать беспрерывное энергообеспечение основных узлов бортового оборудования.
Устройство согласования должно согласовывать сигнал от микрокомпьютера стандарта ISA с пультом экстренных сообщений и сигнализации.
Бортовая аппаратура должна быть выполнена в соответствии с международными техническими требованиями ARINC. Технические требования определяют электрические характеристики, характеристики данных и протоколы, которые они используют. ARINC применяет систему однонаправленной ширины данных, известную как Mark 33 - Система передачи цифровой информации (DITS). Сообщения передаются с двоичной скоростью передачи данных, которая составляет 12,5 или 100 кбит/с, на другие элементы системы, контролирующие канал сообщений [9].
2.2. Космическая подсистема ГСППД
Все современные спутниковые системы поддерживают не только качественную голосовую связь, но и позволяют эффективно вести обмен данными. Космическая подсистема ГСППД должна обеспечивать:
1. Ретрансляцию полученной информации в реальном масштабе времени от ЛА к наземной подсистеме и обратно без потери качества.
2. Голосовую связь.
Важнейшие параметры этой подсистемы: скорость передачи данных, зоны покрытия. Немаловажным параметром остается стоимость передаваемой информации. Наилучшим решением для ГСППД является применение спутниковой системы Iridium.
Рис. 5.
2.2.1. Общие сведения о системы Iridium
Система Iridium - это беспроводная телефонная сеть мобильной персональной связи, работающая на низкоорбитальных спутниках и разработанная для предоставления набора стандартных телефонных услуг - голосовая связь, передача факсимильных сообщений и компьютерных данных.
Iridium управляет группировкой из 66 основных и 6 запасных спутников, расположенных в 6-ти орбитальных плоскостях с углом наклона 86,4 градуса. Орбитальный период составляет 100 минут 28 секунд, высота орбиты 780 км. Каждый спутник покрывает зону шириной в 4000 км. В связи с высокой скоростью пролета спутников (приблизительно 1 оборот вокруг Земли в час) сигнал абонента Iridium передается от спутника к спутнику, не вызывая прерывания. Наземные станции сопряжения связаны одновременно как минимум с двумя спутниками из группировки [10].
Общие характеристики системы: вес спутника - 700 кг; зональные лучи - 48 на каждом спутнике; срок службы - 5-8 лет.
Используемые частоты: спутник - телефон Iridium 1616-1626,5 МГц; спутник - спутник 23,18-23,38 ГГц; спутник - наземная станция сопряжения 19,4-19,6 ГГц; наземная станция сопряжения - спутник 29,1-29,3 ГГц.
2.2.2. Зона покрытия Iridium
Система Iridium обеспечивает 100% глобальное покрытие всей территории земного шара (рис.6). В особых случаях из зоны обслуживания системы могут быть исключены определенные территории (зоны боевых действий, "горячие точки"), в которых ограничена возможность использования спутниковых телефонов.
Рис. 6.
2.2.3. Оборудование системы Iridium
Оборудование спутниковой системы можно разделить на стационарное и мобильное. Типичными представителями оборудования являются:
1) Авиационный комплект Motorola BSL Kit-2. Он предназначен для оснащения авиационных транспортных средств. Комплект состоит из телефонного аппарата Motorola 9505, одноканальной внешней антенны, коаксиальных антенных кабелей и антенного адаптера. Питание аппарата может осуществляться как от штатной аккумуляторной батареи, так и от бортовой сети транспортного средства. Комплект может быть оснащен дополнительно наушниками с шумоподавлением, устройствами громкой связи, персональным компьютером для передачи данных и прочими внешними устройствами. Крепление трубки аппарата осуществляется при помощи специального устройства в любом удобном месте внутри салона. Возможно использование телефонного аппарата отдельно от комплекта в мобильном варианте.
2) Настольная офисная база Iridium Motorola 9570. Предназначена для удобства использования мобильных телефонных аппаратов Iridium Motorola 9500 и Iridium Motorola 9505 в стационарном варианте.
3) Комплект для передачи данных. Предназначен для подключения телефонных аппаратов Iridium Motorola 9500 и Iridium Motorola 9505 к персональному компьютеру для передачи данных на скорости 2,4 Кбит/с.
Использование широкополосной спутниковой сети Iridium обеспечивает низкоскоростную передачу данных на скоростях 9.6 кбит/с и высокоскоростную передачу данных на скоростях до 492 кбит/с, высококачественную телефонную связь, а также прием/передачу факсимильных сообщений. Тарификация осуществляется за переданные объемы информации, а стоимость 1 мегабайта составляет около $ 5. В качестве абонентских терминалов используются компактные устройства размером, не превышающим половину ноутбука и весом около 2 кг.
2.3. Наземная подсистема ГСППД
Наземная подсистема должна обеспечивать получение данных в реальном масштабе времени нескольким потребителям одновременно. Кроме того, она должна обеспечить хранение, резервирование и анализ всех данных. Использование на наземных элементах системы ресурсов сети Internet позволяет осуществлять наблюдение за полетом в нескольких наземных пунктах одновременно, разделять нагрузку авиадиспетчеров, технических служб и служб безопасности, а также контролировать параметры полета, например, владельцем ЛА независимо от диспетчерских служб аэропортов. В связи с этим предложена следующая структурная схема наземной подсистемы ГСППД (рис. 7). Такая структура позволит выполнить все требования к наземной системе: анализ, хранение, резервирование данных, доступ к данным с различных, разнесенных географически, объектов.
[НИ] Наземный центр
ija]
Наземный центр
Рис. 7.
3. Перечень решаемых задач при создании ГСППД
Для повышения летной безопасности глобальная система передачи полетных данных должна решать следующие дополнительные задачи:
Iridium шлюз
Сервер хранения и
резервиро вания данных
Сервер обработки данных
1 Дополнительный контроль параметров борта ЛА непрерывно в реальном масштабе времени. Бортовое оборудование производит логический анализ принятых данных и в случае появления предаварийного или аварийного значения параметров оповещает экипаж ЛА. Также принимает решение о переводе системы в ускоренный режим передачи данных на землю в целях глубокого анализа сложившийся ситуации и проведения соответствующих работ наземными службами.
2 Обмен текстовыми сообщениями и данными между пользователями системы. Это позволит отображать погодные условия для любой точки земного шара в текстовом и графическом виде на мониторе оператора мобильного комплекта для экипажа.
3 Обеспечение голосовой связи. Эта связь организуется между оператором мобильного комплекта и абонентом телефонной проводной или сотовой связи (диспетчерские службы, аварийно-летные бригады и другие пользователи системы, имеющие соответствующий доступ). Такой вид связи используется как резервный.
4 Информирование пользователей системы. В качестве пользователей предполагаются производители, разработчики ЛА и его систем, владельцы компаний и другие заинтересованные лица, имеющие допуск к информации о состоянии летательного аппарата. Это позволяет производить мониторинг ЛА различными службами одновременно, что повышает скорость реагирования и принятия решений в нештатных ситуациях. Система выдает аварийно-предупредительный сигнал для диспетчера при потере связи, неисправности мобильного комплекта. ГСППД частично дублирует существующие системы мониторинга и решает задачу оповещения в ситуациях, которые не предусмотрены существующими системами.
Для реализации перечисленных задач на этапе проектирования необходимо выполнить такие задачи:
1. Обоснование перечня требуемых параметров, необходимых при оперативном принятии решений и согласованных с наземными службами. Определение такого перечня параметров связано с выбором параметров ЛА, необходимых для повышения летной безопасности. Например, диспетчерским службам необходима навигационная информация, для инженерных служб - информация о состоянии работоспособности борта, для разработчиков - интерес представляет подробная информация о конкретном узле ЛА.
2. «Отбор» параметров на борту ЛА. «Отбор» параметров применяется для анализа, обработки и передачи в спутниковый канал связи с ограниченными возможностями.
3. Разработка методик анализа полетных данных на «критичность». Задача анализа данных на «критичность» позволит ГСППД независимо от других систем производить мониторинг и оповещать как летный экипаж, так и наземные службы о различных чрезвычайных ситуациях для немедленного реагирования и вывода ЛА из режима нештатной ситуации. Такое дублирование поможет выявить отказы в штатном оборудовании мониторинга и принять необходимые решения для нормального функционирования.
4. Сжатие полетных данных. Сжатие передаваемых данных имеет двухкритериальное значение - сжатие в целях экономии материальных ресурсов, затрачиваемых на оплату услуг связи спутниковой системы Iridium, и сжатие в целях увеличения передаваемых параметров или количества наблюдаемых ЛА.
5. Организация передачи данных по спутниковому каналу связи с борта ЛА на наземный internet-шлюз. Передача данных по спутниковому каналу связи предположительно должна выполняться с помощью стандартных средств передачи данных (спутниковый модем на борту ЛА и стационарная спутниковая аппаратура на наземных пунктах). Это позволит увеличить зону видимости ЛА до 100% и количество обслуживаемых бортов.
6. Хранение, архивация и резервирование данных. Резервирование и хранение данных позволит проводить более глубокий анализ причин возникновения чрезвычайных ситуаций, находить причины нештатных ситуаций и облегчать вывод ЛА из нештатной ситуации, за счет всех имеющихся данных с момента его создания и до возникновения нештатной ситуации (глубокий анализ).
7. Организация передачи данных по наземным линиям связи от internet-шлюза до потребителя. Это позволит получить многоабонентский доступ к ресурсам системы.
8. Обработка и визуализация полетных данных на диспетчерских пунктах. Обработка данных на наземных пунктах требуется для выявления неполадок ЛА, предсказания чрезвычайных ситуаций, реагирования наземными диспетчерскими службами и повышения эффективности борьбы с нештатными ситуациями. Визуализация полученных данных используется исключительно для увеличения продуктивности работы диспетчерских, инженерных бригад.
Различные режимы полета ЛА обусловливают разрешение различных задач, так в режиме взлет/посадка резко увеличивается объем необходимых данных, в связи с чем возникает задача сжатия информации или выбора ограниченного перечня параметров. Ограничение перечня параметров может привести к нецелесообразности использования системы. В таком режиме высока нагрузка на летный экипаж и наземные диспетчерские службы, а для уменьшения нагрузки необходимо ее разделить между наземными службами и визуализировать в приемлемом для них виде.
В целом ГСППД должна обеспечивать:
- повышение безопасности полетов;
- сокращение времени ликвидации чрезвычайных и аварийных ситуаций за счет оперативного оповещения об их возникновении;
- повышение эффективности управления транспортным парком авиапредприятия;
- повышение исполнительской дисциплины персонала авиапредприятия.
При решении всех поставленных задач ГСППД должна существенно повысить уровень авиационной безопасности.
4. Разрешение нештатной ситуации с помощью ГСППД
Глобальная система передачи полетных данных должна значительно повысить уровень безопасности полетов. В случае выхода хотя бы одного параметра за пределы допуска (нештатная ситуация) система должна подавать аварийный звуковой сигнал членам экипажа и автоматически переходить в режим ускоренной трансляции диспетчеру параметров работы бортовых систем. Летательные аппараты с нештатными ситуациями на борту автоматически выделяются на картах навигационной обстановки диспетчерских пультов. При этом диспетчер совместно с пилотом решает проблему или может вызвать инженерно-летную бригаду. Инженерно-летная бригада дает летному составу рекомендации для вывода ЛА из нештатной ситуации в безопасный режим, что невозможно при использовании других систем. Такой режим работы удобен при длительных рейсах, к тому же он значительно снижает нагрузку на экипаж, особенно в стрессовых ситуациях.
Использование на наземных элементах системы ресурсов сети internet позволяет осуществлять наблюдение за полетом в нескольких наземных пунктах одновременно, т.е. разделить нагрузку авиадиспетчеров, технических служб и служб безопасности, а также контролировать параметры полета, например, владельцем ЛА, производителями составных частей ЛА независимо от диспетчерских служб аэропортов. Такой технической возможности на сегодняшний день нет ни у одной системы.
При возникновении нештатной ситуации экипаж ЛА связывается с наземными диспетчерскими службами, которые дают рекомендации для вывода ЛА в штатный режим. Диспетчерские службы узнают о ситуации на ЛА только со слов экипажа (радиосвязь), кроме того, не вся информация, собираемая на борту, поступает в кабину экипажа, что затрудняет вывод ЛА в штатный режим. ГСППД позволит провести более глубокий анализ сложившейся ситуации, выдать правильные и своевременные рекомендации на борт ЛА. Например, об отказе двигателя экипаж ЛА может узнать по потере тяги, самовыключению двигателя, колебанию оборотов двигателя, но это не все параметры, которые снимаются датчиками двигателя. Этой информации явно недостаточно для принятия верных действий для вывода ЛА в штатный режим и безопасной посадки. ГСППД позволит использовать не только всю текущую информацию со всех имеющихся датчиков на борту, но и данные о ЛА, полученные ранее. Имея такие данные, наземные службы могу практически безошибочно выдать правильные указания на борта ЛА. В случае, если затрудняется принятие решения вследствие возникновения каких-либо осложняющих факторов, диспетчерская служба может подключить к решению проблемы производителей данных
комплектующих частей. Представитель производителя может получить всю необходимую информацию, находясь в любой точке земли, и помочь в разрешении возникшей ситуации.
ГСППД позволит разрешать большинство ситуаций, связанных с отказами двигателей, гидросистем, радиоаппаратуры, отказы в работе шасси, позволит многократно облегчить пилотирование «вслепую». Пример нештатных ситуаций, способа их разрешения и возможностей ГСППД представлен в таблице. Немаловажным достоинством системы является своевременное реагирование, т.е. анализируя параметры ЛА, можно обнаружить проблемы еще до появления нештатной ситуации. Немаловажно и то, что система способна обнаруживать нарушения курсовых параметров на этапах взлет/посадка. При правильном реагировании наземных служб появляется возможность избежать авиакатастроф на данном этапе полета ЛА. В таблице приведен перечень нештатных ситуаций, разрешаемых ГСППД.
Разрешение нештатной ситуации с помощью ГСППД
Режимы полета Отказы Решения Возможности ГСППД
Взлет/посадка Отказ двигателя Нестабильность работы двигателя Отказ в топливной системе Пожар Быстрый анализ данных. Вынужденная посадка (с возможностью «слепой» посадки) Выдает аварийный сигнал диспетчеру и экипажу. На мониторе диспетчера выделяется данный ЛА. Система выдает диспетчеру всю необходимую информацию
Отказ радиоаппаратуры и аппаратуры навигации Быстрый анализ данных. Посадка ЛА «вслепую» Выдает аварийный сигнал диспетчеру и экипажу. На мониторе диспетчера выделяется данный ЛА. Система обеспечивает резервной голосовой и текстовой связью, выдает диспетчеру всю необходимую навигационную информацию
Отказ шасси, систем закрылок, гидросистемы Быстрый анализ данных. Выдача диспетчером первичных рекомендаций (заход на второй круг, вынужденная посадка). Глубокий анализ, выдача рекомендаций Выдает аварийный сигнал диспетчеру и экипажу. На мониторе диспетчера выделяется данный ЛА. Обнаружение предаварийной ситуации. Система выдает диспетчеру всю необходимую информацию
В полете Отказ двигателя Нестабильность работы двигателя Отказ в топливной системе Пожар Быстрый анализ данных. Первичные рекомендации. Проведение глубокого анализа, принятие решения, возможно с подключением представителей производителя Выдает аварийный сигнал диспетчеру и экипажу. На мониторе диспетчера выделяется данный ЛА. Выдает наземным службам всю необходимую информацию о ЛА
Отказ радиоаппаратуры и аппаратуры навигации Быстрый анализ данных. Первичные рекомендации через резервную систему связи ГСППД в голосовом или текстовом виде. Глубокий анализ, выдача рекомендаций
Оперативность проведения глубокого анализа не соизмерима с длительностью процесса взлет/посадка, вследствие чего глубокий анализ не может применяться при данном режиме.
Главной отличительной особенностью системы является возможность глубокого анализа и декомпозиции сложившейся ситуации, что дает возможность своевременно и практически безошибочно реагировать.
Заключение
На основании проведенного сравнительного анализа систем передачи полетных данных, систем мониторинга ЛА было установлено, что существующие системы не позволяют обеспечивать полетную безопасность на требуемом уровне. Существующие системы разделены на мониторинг и на передачу полетных данных, но даже при работе в едином комплексе они не обеспечивают желаемой скорости, объема необходимой передаваемой информации.
Они не работают в реальном масштабе времени с требуемыми скоростями и не проводят анализ полученной информации в автоматическом режиме. Предложена структура глобальной системы передачи полетных данных и мониторинга ЛА, которая должна обеспечить повышение уровня безопасности полетов и надежную работу всех подсистем ГСППД.
Проанализирован принцип работы ГСППД, показано целесообразность применения системы, сформулированы необходимые решаемые задачи для ее создания. Уделено внимание задачам выбора передаваемых параметров и сжатия данных, первая задача определяет применимость системы, а вторая - ее стоимость и эффективность. Применимость и эффективность системы связана с быстродействием всей системы в целом и объема передаваемых и анализируемых параметров. ГСППД позволит резко сократить количество нештатных ситуаций, заканчивающихся трагедиями: за счет наблюдения за ЛА в любой точке земного шара, непрерывного мониторинга и корректирующих действий наземных служб. ГСППД позволит увеличить скорость обнаружения причин случившихся авиакатастроф и устранить аналогичные недостатки на других бортах, ускорить спасательно-розыскные работы.
В итоге предложенная система позволит повысить общий уровень полетной безопасности, выйдя на новый уровень ее обеспечения, что даст возможность сохранить колоссальные человеческие и материальные ресурсы.
Список литературы: 1. LENTARU издание Rambler Media Group режим доступа http://www.lenta.ru/news/ 2007/01/03/crashes/ 2. Дьяченко А.А. Летательные аппараты и безопасность полета М.: ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1987. 625с. 3. Бабич О.А., Боднер В.А., Козлов М.С., Потапов М. Д., Селезнев В.П. Авиационные приборы и навигационное оборудование М.:ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского 1986. 639с. 4AVIA. RU Российский авиационно-космический портал / Модернизация и пути повышения эффективности системы организации воздушного движения. Б. Михайлов режим доступа http://www.avia.ru/inter/ 96/ 5. КоровинМ.А. Авиационные средства связи: учебное пособие. Ворошиловград: ВВАУШ, 1990. 94с. 6. ОКБ. Авиавтоматика. Прибор. ОАО. Аварийно-эксплуатационные системы сбора и регистрации полетной информации (Карат), режим доступа http://www.airshow.ru/expo/347/prod_1199_r.htm 7. Федеральное государственное унитарное предприятие "Полет". Продукция Рубин-М, режим доступа http:// www.polyot.atnn.ru/prod/prod_03_01.phtml 8. Федеральное государственное унитарное предприятие "Полет". Продукция Брик, режим доступа http://www.polyot.atnn.ru/prod/prod_02_04.phtml 9. ARINC DEDICATION BEYOND EXPECTATION режим доступа Web-сайт www.arinc.com 10. Камнев В.Е. Спутниковые сети связи: Учеб. пособие/ М.: Альпина Паблишер, 2004. 536с.
Поступила в редколлегию 15.03.2008 Гора Александр Николаевич, аспирант кафедры приема, передачи и обработки сигналов Национального аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». Кортунов Вячеслав Иванович, д-р тех. наук, профессор кафедры приема, передачи и обработки сигналов Национального аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского «ХАИ».
Васильев Сергей Николаевич, 1-й заместитель Главного конструктора особого конструкторского бюро Государственного предприятия "Харьковский приборостроительный завод им. Т.Г. Шевченко".
УДК 519.21
В.А. ДИКАРЕВ, Н.С. ПОДГОРБУНСКИЙ, И.С. АГАПОВА
ЭВОЛЮЦИЯ СКАЧКОВ И ИЗЛОМОВ ИМПУЛЬСОВ ПРИ ИХ РАСПРОСТРАНЕНИИ В ИНФОРМАЦИОННОМ КАНАЛЕ
Предлагается процесс эволюции характеристик импульсов в одномодовых и много-модовых информационных каналах. Описывается метод, дающий возможность определить эволюцию скачков импульса и эволюцию скачков его производных по времени при распространении импульса в канале.
