Дипломний проект (пояснювальна записка) випускника освітньо-кваліфікаційного рівня "Спеціаліст" Тема: Система гарантованого розв’язання конфліктів повітряних кораблів Спеціальність



Скачати 161.63 Kb.
Дата конвертації12.04.2016
Розмір161.63 Kb.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Національний авіаційний університет

Кафедра аеронавігаційних систем


ДОПУСТИТИ ДО ЗАХИСТУ

Завідувач кафедри

Харченко В.П.

"___"_________ 2013 р.

ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

(ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА)

ВИПУСКНИКА ОСВІТНЬО-КВАЛІФІКАЦІЙНОГО РІВНЯ

“Спеціаліст”


Тема: Система гарантованого розв’язання конфліктів повітряних кораблів
Спеціальність:

7.07010203 “Системи аеронавігаційного обслуговування”
Виконав: Мезенцев В.С
Керівник: В.І.Чепіженко

Консультант з розділу «Охорона праці» А.В. Русаловський

Консультант з розділу «Охорона навколишнього середовища» О.Л.Матвеєва

Консультант з розділу «Управляння безпекою польотів» Ю.В.Чинченко


Нормоконтролер по ЄСКД: В. Ларін

Київ-2013

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Інститут Аеронавігації

Кафедра Аеронавігаційних систем

Спеціальність:7.07010203 Системи аеронавігаційного обслуговування
ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри

проф. Харченко В.П.

___________________

«____» лютого 2013 р.

ЗАВДАННЯ

на виконання дипломного проекту спеціаліста

_____Мезенцева Вячеслава Сергійовича______

1. Тема дипломногопроекту: «Система гарантованого розв’язання конфліктів повітряних кораблів»____ _______________________________________

затверджена наказом ректора від "30" серпня 2012 р. № 1625/ст.

2. Термін виконання проекту: 29.10.2012 –10.02.2013.

3. Вихідні дані до проекту: документи по системам розв’язання конфліктів, наукова та технічна інформація.

4. Зміст пояснювальної записки: аналіз систем спостереження та попередження зіткнень повітряних кораблів у аеронавігаційному просторі, аналіз існуючих методів розв’язання конфліктів, моделювання рішень конфліктів з використанням ЕПМ та розробка структури системи гарантованого розв’язання конфліктів ПК.

5. Перелік обов'язкового графічного (ілюстративного) матеріалу: графіки, таблиці, формули.

6. Календарний план-графік

№ пор.

Завдання

Термін

виконання



Відмітка про виконання



Підготовка та написання 1 розділу «Аналіз систем спостереження та попередження зіткнень повітряних кораблів у аеронавігаційному просторі»

31.10.12-21.11.12

виконано



Підготовка та написання 2 розділу «Аналіз існуючих методів розв’язання конфліктів»

22.11.12-12.12.12

виконано



Підготовка та написання 3 розділу

«Розробка структури системи гарантованого розв’язання конфліктів ПК»



13.12.12-13.01.13

виконано



Підготовка презентації та доповіді

14.01.13-25.01.13

виконано

7. Консультанти з окремих розділів

Розділ

Консультант

(посада, П.І.Б.)



Дата, підпис

Завдання видав

Завдання

прийняв


Керування безпекою польотів в аеронавігаційній системі

доц, к.т.н.

Чинченко Ю.В.










Охорона праці

доц, к.т.н.

Русаловський А.В..










Охорона навколишнього середовища


проф.к.т.н.

Матвеєва О.Л.








8. Дата видачі завдання: 30.10. 2012 р.


Керівник дипломної роботи _____________________________ Чепіженко В.І.

(підпис керівника) (П.І.Б.)


Завдання прийняв до виконання __________________________Мезенцев В.С.

(підпис випускника) (П.І.Б.)



РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка до дипломної роботи “ ”: 96 сторінок, 35 рисунків, 3 таблиці, 32 використаних джерел.

Об’єкт дослідження – система розв’язання конфліктів

Предмет дослідження – методи розв’язання конфліктів між повітряними кораблямі .

Мета роботи – розробка системи гарантованого розв’язання конфліктів повітряних кораблів.

Метод дослідження – енергетико-потенціальний метод рішення конфліктів.

Розвиток сучасної авіації та збільшення учасників повітряного руху призвів до виникнення та розвитку принципово нових методів розв’язання конфліктів повітряних кораблів, що дозволяють забезпечити меньшу вірогідність появи конфліктів. Реалізація та практичне застосування розробленої системи гарантованого розв’язання конфліктів дозволить зменшити появу конфліктів та час на їх розв’язання.




ПК, ADS-B, MLAT, CNS/ATM, КОНФЛІКТ, РОЗВЯЗАНЯ, ЕПМ, ДИСПЕТЧЕР, ПІЛОТ, АС КПР

ЗМІСТ

ПК, ADS-B, MLAT, CNS/ATM, КОНФЛІКТ, РОЗВЯЗАНЯ, ЕПМ, ДИСПЕТЧЕР, ПІЛОТ, АС КПР………………………………………………………………………………………...................

5

Перелік умовних позначень………………………………………………………………….

7

1.

Аналіз систем спостереження та попередження зіткнень повітряних кораблів.............

10 

1.1.

Класифікація систем спостереження за повітряною обстановкою………………….

10 

1.1.1.

Спостереження на основі передачі мовних повідомлень………………………….

11 

1.1.2.

Автоматичне залежне спостереження ADS………………………………………..

12 

1.1.3.

Спостереження на основі використання первинних радіолокаторів……………..

18 

1.1.4.

Спостереження на основі використання вторинних оглядових радіолокаторів…

19 

  1.1.5.

Спостереження на основі використання дискретно-адресних систем вторинної радіолокації……………………………………………………………………………

21 

 1.1.6.

Спостереження на основі використання системи всебічних пасивних радіомаяків……

23 

1.1.7

Multilateration – MLAT………………………………………………………………

25

1.2.

Система відображення повітряної обстановки і запобігання зіткнень літаків у повітрі……………………………………………………………………………………

27 

2.

Застосування енергетико-потенційного методу для гарантованого розв’язання конфліктів повітряних кораблів………………………………………………………….

33 

2.1.

Аналіз існуючих методів розв’язання конфліктів…………………………………….

33 

2.2.

Оптимізаційні методи…………………………………………………………………..

33 

2.3.

Методи жорстких схем маневрів………………………………………………………

35 

2.4.

Імовірносно-статистичні методи………………………………………………………

36 

2.5.

Польові методи………………………………………………………………………….

36 

 2.5.1.

Використання законів гідродинаміки……………………………………………….

38 

2.5.2.

Використання властивостей магнітних полів………………………………………

39 

2.5.3.

Використання властивостей електричних полів…………………………………..

41 

2.5.4.

Емпіричні математичні функції……………………………………………………..

48 

3.

Розробка структури системи гарантованого розвязання конфліктів повітряних кораблів……………………………………………………………………………………..

56 

3.1.

Моделювання рішень конфліктів з використанням ЕПМ……………………….......

56 

3.2.

Структура системи гарантованого розв’язання конфліктів ПК…………………….

63 

4.

Охорона праці………………………………………………………………………………

69 

4.1.

Аналіз умов праці……………………………………………………………………….

69 

4.2.

Розробка заходів з охорони праці……………………………………………………...

70 

4.3.

Пожежна безпека………………………………………………………………………..

74 

5.

Охорона навколишнього середовища……………………………………………….........

77 

 5.1.

Державні санітарні норми випромінювання в Україні, як заходи захисту навколишнього середовища…………………………………………………………….

77 

5.2.

Вплив електромагнітного випромінювання…………………………………………...

78

5.3.

Методи захисту від електромагнітного випромінювання……………………………

82

6.

Керування безпекою польотів в аеронавігаційній системі в разі впровадження системи гарантованого розв’язання конфліктів повітряних кораблів………………….

87

Висновки………………………………………………………………………………………..

91

Список використаної літератури……………………………………………………………...

92

  Додаток А. Лістинг програми

 

Перелік умовних позначень

ПК — повітряний корабель

CNS/ATM — (Communication, Navigation, Surveillance / Air Traffic Management) зв'язок, навігація, спостереження / керування повітряним рухом

ADS-A — (Automatic Dependent Surveillance – Addressable) автоматичне залежне спостереження - адресное

ADS-B — (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast) автоматичне залежне спостереження - віщати

PSR — (Primary Surveillance Radar) первинний оглядовий радіолокатор

SSR — (Secondary Surveillance Radar) вторинний оглядовий радіолокатор

ACASII — (Airborne Collision Avoidance System) бортова система попередження зіткнення

MLAT — (Multilateration) мультілатерація

ТСAS — (Traffic alert and Collision Avoidance System) система попередження зіткнень літаків у повітрі



ВСТУП
У сучасних системах організації повітряного руху відповідальність за підтримання безпеки польоту і ефективну організацію повітряного трафіку покладається на диспетчера, який не тільки дає інструкції пілотам, але і дозволяє (чи забороняє) виконання тих чи інших льотних процедур. Можливості ефективного управління обмежені щільністю повітряного трафіку, і тому в розробці знаходяться альтернативні шляхи і способи організації, відомі як «Концепція вільного польоту »(Airborne Self-separation, або Free Flight) [1, 2, 3]. Концепція вільного польоту має на увазі існування середовища, в якій пілот наділений повноваження вибору маршруту в реальному часі без контролю з боку диспетчера, отже, пілот вже сам несе відповідальність за безпеку і оптимальне проведення польоту. Концепція вільного польоту має відразу дві переваги. З одного боку, це скорочення фінансових витрат за рахунок меншого споживання палива і можливості збільшення повітряного трафіка. Локальна оптимізація, яка проводиться безпосередньо бортом, може бути набагато ефективнішою, ніж глобальна оптимізація, яка проводиться диспетчером [4], - насамперед через те, що критерії оптимальності у разі особистих авіакомпаній можуть розрізнятися. З іншого боку, існуючий централізований підхід, при якому в центрі знаходиться людина-диспетчер, має складності з масштабованістю, яку обов’язково потрібно приймати в розрахунок зважаючи на постійне зростання повітряного трафіка. Концепція вільного польоту може підвищити фінансову віддачу від польоту і разом з тим понизити навантаження на диспетчера, що повинно, здавалося б, призвести до підвищення загальної безпеки повітряних перевезень, для цього як мінімум необхідно упевнитися, що дана концепція дозволяє ефективно розв’язувати конфлікти, що виникають у повітрі.

Одне з неправильних уявлень про концепції вільного польоту укладається в тому, що при збільшенні своїх повноважень пілоти почнуть часто змінювати маршрут без зовнішнього контролю, що негайно призведе всю систему до хаосу, насправді, зникнення одного виду обмежений (допомога в організації польоту зі сторони диспетчера) призведе до появи інших - споживання палива, найменший час польоту, комфорт пасажирів, вплив на навколишнє середовище. І переслідування цих нових цілей знову поверне повітряні кораблі на загальні повітряні шляхи.

Концепція вільного польоту справедливо припускає, що тепер на кожний ПК лягає відповідальність за уникнення конфлікту. У повітряному просторі з малою щільністю дії ПК, які вживає кожний окремо взятий ПК, слабо впливають на дії навколишніх ПК. Зовсім інакше в зонах з великою щільністю ПК: будь-який маневр ПК (для уникнення небезпечного зближення з іншим ПК або просто з метою досягнення більшого значення власної цільової функції) може призвести до ефекту доміно в навколишньому повітряному просторі. Інакше, локальний (для конкретного ПК) оптимальний маневр може надовго увергнути всю систему в смугу тимчасових затримок. Приходимо до того, що в ідеальному випадку вирішення конфлікту повинно не тільки забезпечити безпечний просторовий поділ ПК, але і нести оптимізацію по якомусь загальному для усієї групи оточуючих ПК критерієм. Комбінації цих двох завдань у повітряному просторі з кількома десятками ПК може бути не під силу централізованої системі, якою управляє людина-диспетчер.

Вищезазначені фактори обумовлюють створення у недалекому майбутньому нового глобального аеронавігаційного простору, який буде володіти принципово новими властивостями віртуальності, розподіленості, великої розмірності, керованості і спостереження, автономності та робото-технічної експансії. З іншого боку, сучасні тенденції розвитку авіатранспортної галузі неминуче призводять до підвищення конфліктності між учасниками повітряного руху.



Виходячи із цього розробка системи гарантованого рішення конфліктів ПК є актуальною. При впроваджені цієї системи в загальну систему CNS/ATM дозволить вирішувати можливі появи полі конфліктів у повітряному просторі.


СПИСОК ВИКОРОСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ


  1. Perr T.S.In Search of the Future of Air Traffic Control // IEEE Spectrum. - 1997.- V. 34, N. 8. — P. 18–35.

  2. Nordwall B.D. Free Flight: ATC model for the next 50 years // AviationWeek and Space Technology. — 1995. — V. 143, N. 5. — P. 38–39.

  3. Final Report of the RTCA Task Force 3. — Washington D.C.: RTCA Inc, 1995.

  4. Wolpert D.H., Tumer K. An Introduction to Collective Intelligence // NASA Technical Report. — 2006. — NASAARC- IC-99-63.

  5. Шембель Б. К. У истоков радиолокации в СССР. - Советское радио, 1977, № 5, с. 15-17.

  6. Поляков В. Т. «Посвящение в радиоэлектронику», М., РиС, ISBN 5-256-00077-2

  7. Automatic Dependent Surveillance–Broadcast (ADS–B) Out Performance Requirements to Support air traffic control (ATC) Service" (PDF). Federal Aviation Administration. 2010-05-27.

  8. Kunzi, Fabrice (2009), Development of High User Benefit ADS-B Applications: Conflict Detection for General Aviation, MIT International Center for Air Transportation

  9. "FAA Announces Automatic Dependent Surveillance-Broadcast Architecture" (Press release). FAA Office of Public Affairs. July 1, 2002. APA 27-02. Retrieved 2011-02-21.

  10. Wide Area Multilateration, Report on EATMP TRS 131/04, Version 1.1 Eurocontrol. W.H.L. Neven, T.J. Quilter, R. Weedon, and R.A. Hogendoorn. August 2005.

  11. MLAT Systems Gain Ground Jane’s AIRPORT REVIEW. March, 2007. Volume 19. Issue 2. Page 20.

  12. DO-185A available to all members of RTCA SC-147 during the development of the change 7 specifications used in today's TCAS II / ACAS systems.

  13. Руководство для летчиков по системе TCAS / ACAS II – режим доступу: \ http://dl.avsim.su/dl/ticket/ZmlkPTMyMDQ3JnVpZD0wJmlwPTkzLjc1LjE3NS4yNTEmaGw9/id/3686704568dc81a801005608b881caf751057ea7/16/32047-TKAS.zip

  14. TCAS Safety Study Collision risk due to TCAS safety issues(20 July 2010, EASA, Koeln) Prepared by Stéphan Chabert & Thierry Arino – Режим доступу: \ http://www.eurocontrol.int/msa/gallery/content/public/documents/ acas/TCAS-SAF-T2-D08_v2.0.pdf

  15. Airworthiness Approval of Traffic Alert And Collision Avoidance Systems Versions 7.0 and Associated Mode S Transponders - Режим доступу: \ http://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/AC%2020-151A.pdf

  16. Howard A. Mobile sensor network deployment using potential fields: a distributed, scalable solution to the area coverage / A.Howard, M.J.Mataric, G.S.Sukhatme // Proceedings of the 6th International Symposium on Distributed Autonomous Robotics Systems (DARS02), June 25–27, 2002. – Fukuoka, Japan, 2002.

  17. Louste C. Near optimal robust path planning for mobile robots: the viscous fluid method with friction / C.Louste, A.Liegeois // Journal of Intelligent and Robotic Systems. – 2000. – № 27. – P.99–112.

  18. Sigurd K. UAV trajectory design using total field collision avoidance [Электронный ресурс] / K.Sigurd, J.How. – Режим доступа: \ http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.57.9509&rep=rep1&type=pdf.

  19. Khatib O. Real–time obstacle avoidance for manipulators and mobile robots / O.Khatib // IEEE Int. Conf. Robotics and Automation, 1985. – Р.500–505.

  20. Howard A. Mobile sensor network deployment using potential fields: a distributed, scalable solution to the area coverage / A.Howard, M.J.Mataric, G.S.Sukhatme // Proceedings of the 6th International Symposium on Distributed Autonomous Robotics Systems (DARS02), June 25–27, 2002. – Fukuoka, Japan, 2002.

  21. Duong V. N. Conflict resolution advisory for autonomous airborne separation in low-density airspace / V.N.Duong, K.Zeghal // 36th IEEE Conference on Decision and Control, Dec 10–12, 1997. – San Diego Ca USA, 1997.

  22. Barraci N. Effect of Protection Zone Geometry on Traffic Conflict Resolution based on Artificial Force Fields. [Электронный ресурс] / N.Barraci, U.Klingauf. – Режим доступа: \ http://tubiblio.ulb.tu-darmstadt.de/38719.

  23. Koren Y. Potential field methods and their inherent limitations for mobile robot navigation / Y.Koren, J.Borenstein // IEEE Conference on Robotics and Automation, April 1991. – Sacramento, CA, 1991. – P.1398–1404.

  24. Платонов А.К. Метод потенциалов в задаче выбора пути: история и перспективы [Электронный ресурс]. / А.К.Платонов, А.А.Кирильченко, М.А.Колганов // М: ИПМ им. М.В.Келдыша РАН. – 2001. – Режим доступа: http://www.keldysh.ru/papers/2001/prep40/prep2001_40.html.

  25. Arkin R.C. Motor schema-based mobile robot navigation / R.C.Arkin // The International Journal of Robotics Research. – 1989. – vol 8. – P.92–112.

  26. Walker R.D. IV. Human–robot interaction via haptic manipulation of potential fields. / R.D.IV.Walker, S.B.Andersson, P.E.Dupont – Режим доступу:\ http://peoplebu.edu/sanderss/pubs/WalkerA_IROS_2009.pdf.

  27. Hagelbäck J. A Multi-Agent Potential Field Based Approach for Real-Time Strategy Game Bots / J.Hagelbäck. – Printfabriken, Karlskrona, Sweden, 2009. – 97 р.

  28. Чепіженко В.І., Павлов B.В., Харченко B.П. Енергетико-потенціальне управління повітряним рухом в середовищі CNS/ATM / В.І. Чепіженко, B.В. Павлов, B.П. Харченко/ Вісник НАУ. — 2011. — № 4. — С. 10 – 19.

  29. Векилов Ю.Х. Межатомное взаимодействие и электронная структура твердых тел /Соросовский образовательный журнал, №11, 1996. C. 80 – 86.

  30. Павлова С.В. Понятие «фаза дифференциального конуса включения» нелинейных динамических процессов / С.В. Павлова, В.В. Павлов. // Кибернетика и вычисл. техника. – 2003. – Вып.140. – С. 3–11.

  31. Павлова С.В. Модель конусів руху літального апарату / С.В. Павлова // Вісник НАУ. –2003. – №3-4. – С. 89–92.

  32. DOC 9859 AN/460. Руководство по управлению безопасностью полетов (РУБП). – Монреаль: ІСАО, 2006. – 364 с.





База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка