Спутниковые системы посадки гражданской авиации WAAS и LaaS Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

высоты и азимуты светил, наблюдаемых с объекта;

- путем непрерывного вычисления линии движения (траектории) по данным о векторе скорости и координатах начальной точки движения.

На первом способе основаны методы ближней и дальней радионавигации, спутниковой навигации, а также определение местоположения самолета по данным, получаемым от бортовых оптических или радиолокационных станций о направлении и дальности до наземного ориентира, координаты которого известны. На втором способе основаны инерциальные системы навигации. Разнообразие применяемого оборудования является причиной того, что при разработке навигационного комплекса и создании его алгоритмического обеспечения приходится пользоваться достижениями различных областей науки и техники. К ним, прежде всего, следует отнести: теорию фигуры Земли, теорию гироскопических устройств, теорию радионавигации и теорию фильтрации случайных процессов. При разработке алгоритмов обработки информации возникают две основные группы задач:

Первые - это геометрические задачи вычисления текущих координат самолета по сигналам позиционных навигационных датчиков, таких как РСБН. РСДН. БРЛС и др. и задачи счисления по показаниям измерителей скоростей и курсовертикалей.

Вторые - это задачи фильтрации погрешностей датчиков. Для решения второй группы задач необходимо располагать математическими моделями погрешностей навигационных датчиков. Геометрические задачи первой группы могут быть решены в отрыве от конкретного технического устройства измерителей. Задачи второй группы, напротив, могут быть решены только с учетом их конкретного устройства [2].

На основе языка блок-диаграмм в 70-х годах был создан и в последующем адаптирован к ПК широко используемый в настоящее время для моделирования большого класса систем язык и система моделирова-

ния GPSS (General Purpose Simulation System - Система моделирования общего назначения).

Язык GPSS представляет собой интерпретирующую языковую систему, применяющуюся для описания пространственного движения объектов. Такие динамические объекты в GPSS называются транзак-тами и представляют собой элементы потока. В процессе имитации транзакты «создаются» и «уничтожаются». Функцию каждого из них можно представить как движение через модель с поочередным воздействием на ее блоки.

Модели на GPSS компактны, часто состоят из меньшего числа операторов, чем такие же модели, написанные на процедурных языках (например, на Паскале или Си). Это объясняется тем, что в GPSS встроено максимально возможное число логических программ, необходимых для моделирующих систем. В него также входят специальные средства для описания динамического поведения систем, меняющихся во времени, причем изменение состояний происходит в дискретные моменты времени. GPSS очень удобен при программировании, поскольку моделирующая часть системы GPSS многие функции выполняет автоматически

В настоящий момент работа находится на этапе поиска оптимального алгоритма обработки информации для применения в современных навигационных комплексах.

Библиографические ссылки

1. Чернов В. Ю., Никитин В. Г., Иванов Ю. П. Надежность авиационных приборов и измерительно-вычислительных комплексов : учеб. пособие / СПбГУАП. СПб., 2004. 96 с.

2. Бабич О. А. Обработка информации в навигационных комплексах. М. : Машиностроение, 1991. 512 с.

© Орленко А. С., 2012

УДК 621.396.932.1

Л. В. Прусс Научный руководитель - М. В. Тюпкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ ПОСАДКИ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ WAAS И LAAS

Спутниковая система навигации - комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

GPS: Принадлежит министерству обороны США. Этот факт, по мнению некоторых государств, является её главным недостатком. Устройства, поддерживающие навигацию по GPS, являются самыми распространёнными в мире [1].

Для повышения точности спутниковой навигационной системы GPS и возможности ее использования на всех этапах полета, включая посадку, в США была

создана региональная вспомогательная система Wide Area Augmentation System (WAAS),включающая в себя сеть наземных станций (Wide Area Reference Stations) на материковой части США и Гавайских островах. Сигналы, принимаемые станциями, обрабатываются, проводится вычисление ошибок, а затем корректирующая информация передается на геостационарные спутники и оттуда ретранслируются пользо-

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

вателям. При совместной работе GPS и WAAS точность определения местоположения повышается с 15 до 7,6 м в 95 % случаев, а на практике и выше, что позволяет использовать систему GPS при выполнении посадок по 1-й категории [2].

Система WAAS содержит более 20 базовых станции (WRS), расположенных на всей территории Соединенных Штатов. Каждая из станций оборудована GPS аппаратурой и специальным программным обеспечением, предназначенным для приема GPS сигналов, анализа полученных измерений, вычисления ошибок ионосферы, отклонений траекторий и часов спутников [3].

В конце 2009 года начались испытания местной вспомогательной системы Local Area Augmentation System (LAAS), которая предназначена для обеспечения посадки воздушных судов в сложных метеоусловиях и повышения эффективности управления воздушным движением в радиусе до 50 км от аэропортов [3].

Local Area Augmentation System (LAAS). Эта система подобна WAAS, но передача информации происходит не со спутника, а с наземной станции, вблизи которой требуется повышенная точность (например, аэропорт). Основное преимущество LAAS - экономия средств. Ей можно заменить систему ILS. Если крупные аэропорты имеют несколько взлетно-посадочных полос, а, следовательно, и несколько систем ILS, то

одна система Local Area Augmentation System может сразу обслуживать несколько взлетно-посадочных полос [4].

Так же Федеральное авиационное управление(FAA) предлагает устанавливать полный набор навигационного оборудования на борту воздушного судна, включая WAAS и LAAS, что приведет к снижению первоначальной стоимости и обслуживания самолета. Так один общий приемник может заменить несколько приемников систем навигации и посадки, включающих аппаратуру DME,VOR,ILS,MLS и GPS [5].

Библиографические ссылки

1. URL:. http://ru.wikipedia.org/ Спутниковаясис-теманавигации (дата обращения: 23.03.2012)

2. Журнал Мировая авиация. Вып. 86. Файл 878. Лист 5.

3. URL: http://www.gps-profi.ru/waas-gpsportal.php (дата обращения: 23.03.2012).

4. URL.

http://www.paramountbusinessjets.com/charterterms/laas .php (дата обращения: 24.03.2012).

5. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Local_Area_Au-gmentation_System (дата обращения: 24.03.2012).

© Прусс Л. В., 2012

УДК 669.713.7

М. В. Рожков Научный руководитель - А. В. Кацура Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

АСТРОНОМИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА САМОЛЕТА

Одной из важнейших задач авиации является определение пилотажно-навигационных параметров летательного аппарата.

Обычно определение пилотажно-навигационных параметров летательного аппарата выполняется при помощи инерциальных навигационных систем (ИНС), сущность, которых состоит в определении ускорения объекта и его угловых скоростей с помощью установленных на движущемся объекте приборов и устройств [1]. По этим данным находят местоположение этого объекта, его курс, скорость, пройденный путь и др., а также в определяют параметры, необходимые для стабилизации объекта и автоматического управления его движением. Тем не менее, любые ИНС обладают недостатком - ошибка в определении навигационных параметров накапливается с течением времени, а точность выходной информации зависит от точности чувствительных элементов. В качестве чувствительных элементов применяются прецизионные дорогостоящие гироскопы и акселерометры, которые сильно усложняют и удорожают систему. Для повышения долговременной точности необходимо периодически корректировать данные ИНС по показаниям внешних приборов.

Системы спутниковой навигации, такие как GPS/ГЛОНАСС не накапливают ошибок в определе-

нии навигационных параметров, но их нельзя считать автономными. Также общим недостатком использования любой радионавигационной системы является то, что при определённых условиях сигнал может не доходить до приёмника, или приходить со значительными искажениями или задержками. Так как рабочая частота GPS лежит в дециметровом диапазоне радиоволн, уровень приёма сигнала от спутников может серьёзно ухудшиться из-за очень большой облачности. Нормальному приёму сигналов GPS могут повредить помехи от многих наземных радиоисточников, а также от магнитных бурь, либо преднамеренно создаваемые «глушилками». Невысокое наклонение орбит GPS (примерно 55) серьёзно ухудшает точность в приполярных районах Земли, так как спутники GPS невысоко поднимаются над горизонтом. По этим причинам требуется разработка альтернативных средств автономной коррекции ошибок ИНС, при помощи небесных светил.

До появления глобальных радионавигационных систем с мощной наземной поддержкой в авиации в ракетно-космической технике широко использовались