Введение к работе
Актуальность работы
Исследования отечественных и зарубежных ученых в области прикладной теории УВД показали, что наибольшей сложностью отличается воздушная обстановка в районах аэродромов и аэроузлов, где происходит слияние потоков ВС. прибывающих с различных направлений, и формирование потоков ВС, убывающих в тех-же и других направлениях. Как прибывающие, так и убывающие ВС значительную часть времени нахождения в воздушном пространстве районов аэродромов и аэроузлов следуют с переменным профилем полета.
Аэродромные системы управления воздушным движением (АС УВД) были одним из предметов наиболее существенного отставания от мирового уровня в области аэронавигационного обслуживания полетов в воздушном пространстве страны. Из 74 магистральных аэропортов гражданской авиации бывшего СССР всего 10 были оборудованы автоматизированными системами УВД "Старт" и 3 - автоматизированными системами УВД "Теркас". Единственный, Ленинградский аэродромный узел, был оборудован аэроузловой автоматизированной системой УВД "Спектр". Другие аэропорты были оборудованы диспетчерскими радиолокаторами ДРЛ-7СМ с встроенными вторичными каналами, сопряженными с аппаратурой отображения радиолокационной информации "Знак" и "Строка-Б".
"Перестройка" и переход на рыночные отношения, вместо ликвидации, еще более усугубили отставание. Разрушение сложившихся экономических связей республик бывшего СССР, децентрализация управления промышленностью и транспортом, спонтанное изменение форм собственности привели к глубокому экономическому кризису. Проявлениями кризиса в авиационной транспортной системе страны стали: резкое снижение объема перевозок пассажиров и грузов, заметное шение показателей безопасности полетов. Среди конкретных причин этих явлений выделяется автономизация предприятий и служб, составлявших ранее единый авиационный транспортный комплекс. Вследствие кризиса существенно снизились объемы государственной поддержки организаций и учреждений гражданской авиации, закладываемые в бюджете страны. В то же время значительно возросли: стоимость энергоносителей, оплата труда специалистов, отчисления в
различные бюджетные и внебюджетные фонды. Все это привело к снижению выделяемых ассигнований, по отношению к затратам необходимым для поддержания успешного функционирования системы организации воздушного движения и ее давно назревшую модернизацию.
Одной из причин отставания явилась ограниченность возможностей организаций и предприятий промышленности, традиционно специализировавшихся в области разработки и серийного выпуска технических средств АС УВД. Конверсия оборонной промышленности создала, на основе уже существующего научно-технического задела, благоприятные условия для быстрого создания отечественных высокоэффективных технических средств систем управления воздушным движением. Однако, потребности предприятий оборонной промышленности, находящихся в кризисе, в значительных финансовых ассигнованиях оказались несоизмеримыми с ресурсами, имеющимися в распоряжении Департамента воздушного транспорта, Росаэронавигации и региональных транспортных предприятий.
С недавнего времени отечественные рынки .авиационных перевозок и организации воздушного движения оказались открытыми и для иностранных компаний. Ведущие авиаперевозчики мира проявили заинтересованность в прокладывании транзитных трасс из Европы на Дальний Восток в Америку и Азию через воздушное пространство России. Крупные финансово-промышленные кампании США, Франции, Великобритании, Германии и Италии, специализирующиеся в области создания сложных радиоэлектронных систем, заявили о готовности участвовать в работах по модернизации системы ОВД России, поставив этим аналогичные отечественные предприятия и организации в условия жесткой конкуренции.
Несмотря на ограниченные финансовые ресурсы, федеральная программа модернизации Единой системы организации воздушного движения Российской федерации на период до 2005 года, разработанная ГосНИИ "Аэронавигация" на основании Постановления Совета Министров - Правительства РФ от 30 апреля 1993 года, предусматривает внедрение 49 автоматизированных комплексов оборудования диспетчеров УВД, а также ряда новых автоматизированных систем: 10 интегрированных аэродромно-районных; 7 аэродромных и аэроузловых.
Представленные выше, сложные экономические условия реализации программы модернизации системы организации воздушного движения России, обуславливают возрастание актуальности оперативного,
полного, достоверного и точного решения задач технико-экономического анализа эффективности оборудования, техники и проектных решений.
Одним из важнейших элементов каждой системы УВД является радиолокационный комплекс, поскольку для диспетчеров службы движения он является основным источником информации о динамической воздушной обстановке в зоне ответственности. До 2000 года в создаваемых системах и комплексах оборудования УВД планируется внедрить 45 трассовых радиолокационных комплексов, 16 аэродромных радиолокационных комплексов, 30 автономных моноимпульсных радиолокаторов и 30 традиционных автономных вторичных радиолокаторов.
Целью диссертационной работы является совершенствование методов обоснования тактико-технических требований к радиолокационным комплексам аэродромных систем УВД на основе формальной спецификации функционирования контура управления движением ВС, имитационного моделирования процесса сбора и обработки информации о воздушной обстановке и аналитического моделирования первичного и вторичного радиолокационных каналов.
Достижение поставленной цели осуществляется путем решения следующих основных задач: 1). Анализа недостатков традиционных методов обоснования требований к радиолокационным комплексам аэродромных систем УВД. 2). Выбора показателей эффективности радиолокационных комплексов в процессе управления воздушным движением в районе аэродрома (РА). 3). Формализованного описания функционирования аэродромной системы УВД на этапе непосредственного управления полетами. 4). Аналитического моделирования первичного и вторичного каналов
аэродромного радиолокационного комплекса. 5). Имитационного моделирования управляемой воздушной обстановки
в районе аэродрома. 6). Получения оценок эффективности аэродромной системы УВД при использовании различных вариантов радиолокационных комплексов на основе комплекса имитационной модели ВО и аналитической модели РЛС.
Научная новизна работы заключается в применении для оценки зависимости эффективности АС УВД от характеристик входящего в ее
состав РЛК имитационной модели простейшего контура УВД. реализованной на языке высокого уровня GPSS , полученной с помощью аппарата оценивающих сетей Петри на основе единого формализованного описания различных иерархических уровней аэродромной системы УВД методами структурного анализа.
На защиту выносятся:
1). Концепция обоснования требований к радиолокационным комплексам аэродромных систем УВД.
2). Формализованное описание процесса сбора и обработки радиолокационной информации о динамической воздушной обстановке в контуре управления аэродромной системы УВД.
3). Имитационная модель сбора и обработки радиолокационной информации в контуре управления аэродромной системы УВД.
4). Аналитическая модель первичного и вторичного каналов радиолокационного комплекса.
Практическая ценность работы определяется тем, что полученные результаты позволяют:
-
Рекомендовать технический облик радиолокационного комплекса, в наибольшей степени соответствующего условиям применения в каждом контуре управления воздушным движением конкретного района аэродрома, а также сформулировать, определяющую этот облик, совокупность связанных между собой тактико-технических характеристик.
-
Выбрать единый методологический аппарат, обеспечивающий однозначное, целостное и внутренне согласованное концептуальное
ние аэродромных систем управления воздушным движением, приешіпмое для обеспечения работы различных специалистов, связанных с разными этапами жизненного цикла радиолокационных комплексов.
3. Объективно оценивать на всех этапах жизненного цикла радиоло
кационного комплекса (от задания тактико-технических требований
на разработку перспективного РЛК, до принятия решения о замене РЛК) влияние характеристик аппаратуры и условий развертывания на эффективность аэродромных систем УВД.
-
Использовать имитационную модель сбора и обработки радиолокационной информации о воздушной обстановке в районе аэродрома, разработанную в диссертации, для исследования эффективности и других элементов контура управления воздушным движением, например, аппаратуры связи и обмена данными.
-
Прогнозировать реальные характеристики РЛК в конкретных условиях эксплуатации, поскольку аналитическая модель радиолокационного канала учитывает влияние на качество обнаружения целей и измерения их координат большинства факторов влияния внешней среды.
Результаты работы внедрены в практику работы научно-исследовательских организаций и заказывающих учреждений ведомственной авиации, а также предприятий промышленности, о чем свидетельствуют акты реализации. Промежуточные результаты работы были использованы при разработке тактико-технических заданий на новые образцы радиолокационных систем посадки Е-547 и Е-549, а также подсистемы наблюдения за воздушной обстановкой и контроля ЛА в зоне посадки перспективного комплекса управления полетами на аэродромах ведомственной авиации.
Аппробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на Международной научно-технической конференции "Наука и техника гражданской авиации на современном этапе" (г. Москва, МГТУ ГА, март 1994 г.);
на XVI и XVII конференциях молодых ученых войсковой части 48230 (апрель 1993 г. и май 1994 г.);
на заседаниях научно-технического совета войсковой части 18353;
на заседаниях кафедры ТЭТР МГТУ ГА;
на семинарах кафедры общих проблем управления механико-математического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов и заключения, изложенных на 135 страницах, а также содержит 28 таблиц. 31 рисунков, список литературы из 249 наименований и 10 приложений.
