Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Анализ возможности и разработка методов использования высокоточных средств трассовой навигации для обеспечения захода на посадку, посадки воздушных судов и при проведении специальных работ, связанных с необходимостью точного местоопределения на малых высотах Зайцев, Алексей Николаевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Зайцев, Алексей Николаевич. Анализ возможности и разработка методов использования высокоточных средств трассовой навигации для обеспечения захода на посадку, посадки воздушных судов и при проведении специальных работ, связанных с необходимостью точного местоопределения на малых высотах : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.22.13.- 0, 1996.- 44 с.: ил.

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ .Современный этап развития Гравданской виацик характеризуется возрастанием ее роля в народном хозяйстве траны, постоянным ростом интенсивности и плотности воздушного вижения, расширением диапазонов высот полета.воздушных судов (ВС), этих условиях все большую роль играет требование обеспечения езопасности воздушного движения при сохранении высокого уровня кономичности и регулярности полетов. При этом все возрастающую эль, в особенности для обеспечения полетов на воздушных линиях, ало оснащенных наземными средствами УВД, пролегающих в монаселенных районах Сибири и Крайнего Севера, приобретают зстично или полностью автоматизированные навигационные комплексы, сличающие в себя высокоточные бортовые радиотехнические средства )ассовой навигации, (позиционные корректоры), в частности, жемоиндакаторы спутниковых радаонавигациошшх систем (СРЇЇС) типа Іавстар" и Тлояасс", а также ггриемоиндикаторы радиотехнических юдств дальней навигации (РСДН) типа РСДН-20, РСДН-3 и их ірубежвнх аналогов.

Стремление обеспечить полеты ВС в экономически выгодных жимах, то-ость по ортодромическим траекториям и на оптимальных я каждого тшіа ВС эшелонах, приводит к повышению плотности здушного движения, что вызывает необходимость сокращения здушных коридоров. При этом требования безопасности воздушного ижения и экономичности полетов ВС вступают в определенное отиворечие.

Совершенствование бортовых средств навигации и повнтанке их

-4-точности позволяет в автоматическом режиме ( так называемом режимі автоматического зависимого наблюдения) или по запросу диспетчері УВД осуществлять цифровую передачу в центр УВД данных ( местоположении ВС либо об отклонении действительного местоположение ВС от текущего плана при пролете контрольных пунктов.

При этом имеет место место комплексное использование средст навигации, радиосвязи и посадки в процессе решения зада^ оперативного УВД, включающих, в себя процессы текущего планирования, управления по траектории текущего-, плана и управления с экстраполяцией.

Дальнейшим шагом в напралении расширения функциональных возможностей высокоточных средств трассовой навигации является создание с использованием их бесконфликтных пространственно--временных траекторий в районах аэродромов в связи с внедрением аэродромных автоматизированных систем УВД (АС УВД).Применение таких "жестких" траекторий при взлете и заходе на посажу позволяет максимально использовать пропускную способность взлетно-посадочной полосы (ВПП) при одновременном обеспечении высоких показателей безопасности полетов. Высокие потенциальные возможности точног< местоопределения, обеспечиваемые комплексным использованием высокоточных средств трассовой навигации, в первую очередь цриемоиндакагоров СРНС, и средств радиосвязи делает актуальным исследование возможности решения с помощью указанных средств задачи посадки ВС, являющейся наиболее ответственным с точки зрения требований по безопасности этапом полета. При решении этой задачи, в принципе, возможны комплексное решение задачи обеспечения самолетовождения на всех этапах полета с использованием высокоточных средств трассовой навигации и, соответственно,

-5-минимизация затрат. Если учесть однако реальную ситуацию и то, что состав оборудования, обеспечивающего самолетововдение на различных этапах, в том числе этапе посадки, регламентирован соответствующими документами, в частности, документами ИКАО, то решение нетрадиционных задач, в частности, задач посадки с использованием высокоточных средств трассовой навигации, следует рассматривать как резервный вариант, обеспечивающий повышение безопасности полетов.

При этом следует иметь в виду, что при нетрадиционном использовании средств трассовой навигации для целей посадки ВС последние должеш функционировать в особых условиях эксплуатации, а именно: при малых высотах полета,вблизи подстилающей поверхности, оказывающей существенное влияние на точность местоопределения. Поэтому необходимо исследование механизма этого влияния и его степень. Кроме того, поскольку при использовании средств трассовой навигации для обеспечения захода ВС на посадку и посадки, речь идет о точностях, близких к потенциально возможным, необходим учет влияния таких эксплуатационных факторов, как переотраженив сигнала от элементов конструкции ВС,которыми при традиционном использовании средств трассовой навигации можно пренебречь.

Несмотря на неоспоримые преимущества CFHC с точки зрения реализуемых точностей местоопределения перед РСДН.с учетом того,что в настоящее время приемоиндикаторами РСДН типа "Омега" и "Лоран-С" и их отечственныш аналогами оснащен значительный парк ВС, з также с учетом существенного ухудшения качества функционирования ЗРНС из-за влияния горных образований, что имеет место при проведении специальных работ в гористой местности, остается актуальным поиск путей улучшения точностных характеристик

-e-приемоиндакаторов РСДії за счет более полного учета реальных условк эксплуатации на этапах проектирования, испытаний и развертнванн; системы, а такай за счет кошлэксирования со средствами радиосвязі с целью реализации дифференциального или относительного режимо] работы. При этом исследованию подлежат вопросы повышена эффективности комплексного использования средств дальней навигадш и радиосвязи, а именно: использования их помимо прямого назначение для решения задачи захода ВС на посадку.

Таким образом, из проведенного анализа можно сделать выво/ об актуальности и целесообразности проведения исследований по теме диссертации.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАОДШКОИ РАБОТЫ. С учетом пришденногс вше обоснования актуальности проблемы целью работы является расширение функциональных возможностей высокоточных средств трассовой навигации путем использования их для захода на посадку и посадки воздушных судов и решения народно-хозяйственных задач, связанных с необходимостью точного местоопределения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решение следующих задач:

I. Анализ факторов, влияющих на точностные и динамические характеристики приемоиндикаторов СРНС при малых высотах полета ВО.

Z. Разработка модели помех приемоиндикаторам СРНС при малых высотах полета ВС за счет переотражений от подстилающих поверхностей с различными характеристиками.

3. Анализ влияния мешающих воздействий от подстилающей поверхности на точностные и динамические характеристики приемоиндикатров СРНС.

  1. Разработка методов совершенствования первичной и вторичной обработки сигналов в приемоиндикаторе СРНС для улучшения его точностных и динамических характеристик при малых высотах полета ВС.

  2. Анализ возможности решения задачи посадки ВС методами относительных навигационных измерений в СРНС.

  3. Разработка методов обеспечения требуемой точности измерений радионавигационных параметров при дифференциальном и относительном режимах работы СРНС для решения задач захода на посадку и посадки ВС и путей внедрения перспективных методов обработки информации в приемоиндикаторе СРНС и на контрольной станции.

  4. Анализ влияния несущего винта и других элементов конструкции на качество функционирования приемоиндикатора СРНС, размещаемого на вертолете.

8. Разработка методов швшения достоверности передачи
навигацйонн ых поправок по каналам радиосвязи при реализации
дифференциального и относительного режимов работы приемоиндикаторов
РНС.

9. Разработка методов улучшения системы синхронизации
цифровых средств связи за счет навигационной поддержки от
приемоиндикатора СРНС.

10. Разработка концепции комплексирования СРНС и РСДН с
целью сохранения целостности навигационного обеспечения ВС в
условиях неполного развертования СРНС или затенения спутников при
золетах в гористой местности и разработка методов улучшения
точности месгоопредел8НИя по сигналам РСДН при развертывании
системы в гористой местности-

-8-II. Разработка методов улучшения точностных характеристик приемоиндикаторов РСДН на основе совершенствования методики ш испытаний, звключакщегося в учете реальной помеховой обстановки имевдей место в эксплуатуцш.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.' Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые проведен системный анализ особенностей функционирования высокоточных средств трассовой навигации в особых условиях эксплуатации - при малых высотах полета ВС и теоретически обоснована возмоаность использования их е в комплексе со средствами радиосвязи для решения задач захода на посадку и посадки ВС, а такаю для решения народно-хозяйственных задач, связанных с необходимостью высокоточного местоопределения, на малых высотах, в частности, задач топогеодезш.

Разработанные в диссертации теоретические положения содержат следукиие основные научные результаты:

разработаны модели влияния подстилающей поверхности с различными характеристиками (холмистой местности, лесных покровов различных видов, гористой местности) на качество функционирования приемоиндикатора СРНС при малых высотах полета;

разработаны модели влияния параметров движения ВС (высоты и угла крена) и динамики полета, а также геометрии космического сектора СРНС на точность местоопределения при малых высотах полета;

разработаны алгоритм определения относительных координа' ВС и ВИЛ и углового положения ВС при неизвестных глобальных координатах ВІШ;

проведен сравнительный анализ эффективности различных методов повышения точности местоопределения с использованием СРНС

-9-(относительного и дифференциального);

разработаны технические продлояе ния по комплексному использованию СРНС и средств радиосвязи для роптания задач захода на посадку и посадки BG и определены размеры рабочей зоны и технические требования к наземному и бортовому оборудованию;

предлокены методы улучшения характеристик канала передачи данных,основанные ва использовании навигационной поддержки связного приемника и повышении помехоустойчивости канала передачи навигационных поправок;

разработана методика учета влияния элементов конструкции вертолета на качество функционирования размещаемого на нем приедаиндикатора СРНС;

разработаны технические предложения по комплексному использованию СРНС и РСДН для сохранения целостности навигационного обеспечения ВС в условиях неполного развертывания СРНС или затенения спутников при полетах в условиях гористой местности;

разработаны модель учета влияния гористой местности на качество функционирования приемоиндикаторв РСДН и рекомендации по уменьшению этого влияния;

- разработаны методика моделирования комплекса помех
приемоиндакаторам РСДН, имеющих место в эксплуатации, и метода
улучшения навигационного обеспечения ВС на основе этой методики.

На защиту выносятся:

I. Методы оценки мшащего влияния пероотражений от гтодстилащей поверхности с различннми характеристшсами на точность иестоопределения в СРНС.

2. Методы оценки влияния параметров движения и динамики полета ВС на малых высотах на точность местоопределения в СРНС.

3 Метод оценки влияния несущего винта и других элементов конструкции вертолета на качество функционироваїшя размещаемого на нем приемоиндикатора СРНС.

  1. Метод оптимизации выбора рабочего созвездия космического сектора СРНС при малых высотах полета ВС.

  2. Методика моделирования комплекса помех приеыоиндикаторам СРНС при малых высотах полета ВС.

б.Методы улучшения точности синхронизации в канале передачи данных за счет навигационной поддержки связного приемника и повышения помехоустойчивости цифрового канала передачи навш'ационных поправок.

7. Алгоритм оценки относительных координат ВС и ВПП при неизвестных глобальных координатах ВПП.

8 методика моделирования комплекса помех приешиндикаторам РСДН, имеющих место в реальных условиях эксплуатации, в том числе при наличии в рабочей зоне системы горных образований.

9. Алгоритмы оптимальной обработки . сигналов в приемоиндикаторах РСДН в условиях действия реального комплекса помех.

  1. Рекомендации по комплексному использованию высокоточных средств трассовой навигации и радиосвязи при решении задач захода на посадку и посадки ВС и решении специальных задач, связанных с необходимость!) точного местоопределения на малых высотах.

  2. Рекомендации по комплексному использованию ОРШ и РСДН при решении задач захода на посадку и посадки ВС.

-II-

Полученные в работе результаты позволяют :

  1. Расширить функциональные возможности приемоиндикатора СИЮ, исяользуя его помимо основного назначения - трассовой навигащш для захода ВС на посадку и в качестве резервного средства для посадки ВС, благодаря чему повышается безопасность на наиболее ответственном этапе полета.

  2. Улучшить эконошческяо показатели при применении авиации в народном хозяйстве (ІШХ) за счет возмояности более широкого использования ее для решения задач, связанных с необходимостью точного местоопределения при малых высотах полета ВС, в частности, задач топогеодезии, потаротушения и др.

3. Повысить эффективность использования и улучшить
:арактеристикм связного оборудования путем коАШдексирования его с
>адюнавигацаонЕкм оборудованием при решении задач захода ВС нэ
гасадку и посадки и при ПАНХ.

  1. Устанавливать ограничения на допустимые параметры движения ри маневрировании ВС, оборудованного приемоиндикатором СРНС, на алых высотах с учетом влияния их на точноствыо характеристики риемоиндикатора.

  2. Учитывать алияниэ несущего винта и других элементов онструкции на качество фуішционвроваяия приемоиндикатора СРНС при азмещении его на вертолете.

  3. Расширить функциональные возможности приемоиндикатора ЗДН, используя его в комплексе с приежкшднкатором СРНС и эедствами радиосвязи для решения задачи захода на посадку.

~I2~ 7. При эксплуатации приешиядикаторов СРНС и РСДН на воздушных трассах, пролегающих в гористой местности, выбирать воздушные трассы и размещать наземные станции РСДН с учетом влияния гор на точность местоопределения.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. Основные результаты работы

докладывались и обсуждались ва Мевдународной научно-технической
конференции "Наука и техника гравданской авиации на современном
этане" ( Москва, МГТУ ГА, 1994г.); Всесоюзной научно-технической
конференции "Инненерно-ашационное обеспечение безопасности полетов"
<МШГА, Москва, 1935г. ); Всесоюзной научно-технической

конференции, дасвещенной 60-ти лети» Аэрофлота "Проблемы повышения
эффективности воздушного транспорта в народном хозяйстве" (ШИТА,
Москва, 1983г.); внутривузовской конференции "Эффективность и
оптимизация систем и процессов ГА и информационное обеспечение
безопасности полетов" ( ШИПА, Москва, 1984г.); научно-технической
семинаре "Электромагнитная совместимость радиоэлектронных
систем и устройств" (НТОРЭС им.А.С. Попова.Шсква,1981г. >; научно-
техническом семинаре "Актуальные задачи повышения
помехоустойчивости радиоприемных устройств" (НТОРЭС им. А.С.Попова,
Москва, 1973г.); научно-техническом семинаре "Электромагнитная
совместимоть радиоэлектронных средств" ( НТОРЭС им. А.С. Попова,
Москва, 1978г.).В полном объеме материаш диссертации докладывались
на международном семинаре в Академии Гражданской авиации (Санкт-
-Петербург,1996г.).

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. Основные результаты диссертацтонной работы использовались при проведении НИР "Тунгуска", "Поправка",

-13-"Поправка-2", "Дифсоррекция", "Посадка", "Интегратор", в ОКР "Квиток-2", "Поправка", "Лаборатория", "Квиток -СУ" и "Эллегия" и проводимых в соответствии с планами проведения исслодований Московского конструкторского бюро "КОМПАС", Опытного конструкторского бюро "КОМПАС-М" и НТЦ "ИЖЕРНАВИГАЦИЯ". Отдельные научные результаты работы внедрены в самолетных приемоиндикаторах А-723, А-727, А-735, а также в изделиях АПС-5-23, ЭРП5-723, ЭРП5-735, разрабатывавшихся в рамках ОКР,.проводимых в МКВ "КОМПАС" и серийно выпускаемых на фірме МРЗ "ТЕШ", что подтверждено соответствующими актами.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в сорока научных трудах, из них: девять статей в центральных научных журналах, двадцать шесть статей в отраслевых изданиях, н одно авторское свидетельства на изобретение.

СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заклэчения, списка использованной литературы из 105 наименований и содержит 267 страниц машинописного текста, 118 рисунков и 19 таблиц.