Функции обработки базовых, комплексных параметров системы и системных констант.

1) Функция центр

Для диспетчерского персонала, информация отображающаяся по исполнении функции центр режима СКП является справочной. Как компонент программной системы она несет дополнительную нагрузку. С помощью этой информации осуществляется контроль вводимых позднее параметров и преобразование географических координат в декартовы.

2) Функция «географические точки»

Этот параметр необходим системе для картографического представления территории УВД. Описание геоточки не должно содержать в себе никакой информации кроме ее положения на земной поверхности.

К геоточкам относятся:

-центр системы

-точки излома границ подсекторов

-навигационные пункты

-аэродромы

-точки траекторий захода на посадку и выхода из зон аэродромов на трассы

-рубежи приема-передачи

-другие особые точки системы.

Географические координаты точек предоставляются в градусах, минутах и секундах.

3) Функция «подсекторы»

Функции обработки комплексных параметров:

Навигационные пункты.

Описание навигац пунктов используется системой для анализа маршрута, построение модели полета и распределения плановой информации.

Аэродромы.

Информация об аэродромах расположенных на территории системы необходима как для анализа маршрута так и для построения пространственно-временной траектории полета

Основные аэродромы.

Функциональное отличие в том что с его помощью в ПО фиксируется сведения об аэродромах, диспетчерский персонал которых обсуживается системой. обычно это аэродром дислокации , центра управления.

Функция обработки системных констант.

К данному типу информации относятся величины, определяемые технологию работы диспетчеров и хранящиеся в системе в виде не связанных между собой констант таких как:

-сезонная разница между московским временем и всемирным

-интервал времени до входа самолета по рассчитанному плану в сектор

-расстояние от границы сектора до навигационного пункта

И так далее…

1. Операционные системы реального времени. Основные определения. Функции операционной системы.

ОС – комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которых организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение приложений.

ОС выступает в роли связующего звена между аппаратурой и выполняемыми программами, также между программами.

Она в значительной степени определяет облик всей вычислительной системы в целом.

Функции ОС:

1) осуществление диалога с пользователем

2) ввод/вывод и управление данными

3) планирование и организация процесса обработки программ

4) распределение ресурсов( памяти, процессора, внешних устройств)

5) запуск программ на выполнение

6) всевозможные вспомогательные операции обслуживания

7) передача информации между различными внутренними устройствами

8) программная поддержка работы периферийных устройств(дисплея, клавиатуры и т.п.)

Для решения этих общих задач используются различные алгоритмы, которые характеризуют облик ОС в целом включая показатели производительности, области применения и пользовательского интерфейса.

Алгоритм управления процессом фактически определяет является ли ОС системой разделения времени или пакетной обработки или реального времени.

Масштаб реального времени обеспечивается как быстродействием (мощностью) процессора, так и соответствующей организацией вычислительного процесса (выбором ОС и протоколами).

Вычислительная мощность зависит от двух основных характеристик ЭВМ:

- производительности

 - емкости оперативной памяти

Производительность ЭВМ – не только функция быстродействия элементной базы, но в значительной мере зависит от архитектуры ЭВМ.

1. Требования к операционным системам реального времени. Свойства операционных систем реального времени.

Требования.

ОС общего назначения ориентирована на оптимальное распределение ресурсов компьютера между пользователями и задачами.

В ОСРВ подобные задачи отходят на второй план. Все подчинено цели вовремя реагировать на события в сложном объекте. Реакция на изменения его состояния должна обеспечивать своевременное прохождение информации, обработку решений, эффективность воздействия на ход управления процессом.

ОС различаются:

- с высокой (жесткой) реактивностью

- с низкой

В жестких ОСРВ неспособность обеспечить реакцию в заданное время ведет к отказам и невозможности выполнения поставленной задачи.

К ним относится АС ОрВД.

К системам мягкого РВ относятся ОСРВ, не попадающие под определение жесткие.

Свойства операционных систем реального времени.

-Время реакции системы на прерывание – параметр, оценивающий выполнение цепочки действий от возникновения запроса на прерывание и до выполнения первой инструкции обработчика. ( в худшей ситуации, когда процессор загружен).

-Размер системы исполнения, объем минимального для работы приложения набора(ядро, системные модули, драйверы) остается важнейшим параметром, и производители ОСРВ стремятся к тому, что бы размеры ядра были не велики.

-Система приоритетов и алгоритмы диспетчеризации. В чистом виде алгоритмы круговой диспетчеризации не применимы для ОСРВ. Основной недостаток – непрерывный квант времени в течение, которого, процессором владеет только один процесс. Нужно иметь возможность сменять процесс еще до истечения установленного кванта.

-Механизмы межзадачного взаимодействия. Для ОСРВ характерна развитость обмена данными и синхронизации процессов. К ним относятся семафоры, мьютексы(взаимное исключение), события, сигналы. В ОСРВ время исполнения системных вызовов почти не зависит от состояния системы и всегда есть по меньшей мере один быстрый механизм передачи данных от процесса к процессу.

-Файловая система – задача состоит в том, что бы обеспечить удобный интерфейс для работы с данными, хранящимися на диске, и совместное и использование файлов несколькими процессами.

Разработчики новых ОС стремятся обеспечить пользователя возможностью работать сразу с несколькими файловыми системами. Для ОСРВ задача сопровождения файлов усложняется тем что ради выполнения основной задачи системы доступ высокоприоритетный функциональных программ к файлам не должен блокироваться даже в процессе их копирования или уплотнения.

1. Методы представления радиолокационной информации в цифровой форме дляАС УВД. Мультисенсорные наблюдения.  

Зачем аналоговый РЛ сигнал преобразуют в цифровой?

Основная причина отцифровки – для того, чтобы передавать РЛ сигнал на большие расстояния.

Отцифровывается азимут и дальность.

РЛ излучает сигнал на 1 ГГц

Амплитудная модуляция используется при радиообмене.

Методы предоставления радиолокационной информации в цифровой форме дляАС УВД.

Основным источником информации о ВО в АС УВД выступают радиолокационные комплексы типа РЛ, РЛК, ВРЛ и т.д.

Рассмотрим процесс обработки и отображения радиолокационной информации(РЛИ) поступающей, например, от обзорного РЛ.

Основные критерии для выбора преобразования РЛИ из аналоговой формы, в цифровую.

-снижение потерь полезной информации при выполнении преобразований.

-минимизация затрат времени

-удобство последующей обработки цифровой информации(например, возможность передачи по каналам связи, запись информации и т.д.

Для передачи информации можно использовать два способа предоставления РЛИ в цифровой форме:

-серверный

-распределенный

Распределенный способ, предполагает заведение аналогового сигнала на каждый радиолокатор, занимающийся обработкой обзорной РЛИ. В этом случаи распределительная обработка позволяет

-управлять режимами цифрового преобразования(изменяя расширительную способность преобразования)

-организовать резервирование серверов на случай их отказа.

Проблемы:

-установка спец. Аппаратуры на каждый компьютер

-отдельно подводить аналоговый сигнал

-увеличение нагрузки, т.е. уменьшается уровень сигнала

-ограничения по дальности передачи аналогового сигнала

-необходимость вариации настроек аппаратуры сопряжения приводит к различному виду получаемого на выходе сигнала.

-при изменении уровня входного сигнала требуется поднастройка аппаратуры на каждом компьютере.

Серверная (групповая) обработка аналогового сигнала РЛИ предполагает ввод сигнала в систему через сервер и дальнейшую передачу цифрового сигнала по каналам связи до конечного потребителя. При этом случаи серверная обработка позволяет:

-цифровой сигнал без искажений на любые расстояния по стандартным цифровым каналам

-удобство настройки и регулировки устройств сопряжения влияет одновременно на отражаемую информацию для всех конечных пользователей.

Проблемы:

-возникает необходимость проведения цифрового преобразовования с максимальной разрешающей способностью.

-Отказ или сбой неправильные настройки серверного оборудования влияют в равной степени на всех конечных пользователей.

При выборе системы надо ориентироваться на конфигурацию данной системы и использовать компромиссные решения.

Мультисенсорная обработка = третичная  – обработка вАС УВД информации от различных источников (GPS, ПРЛ, ВРЛ, ПосРЛ, ОЛП, ОРЛ)

Мультисенсорная обработка берет информацию от всех и формирует одну точку, которая соответствует всем источникам.

Характерно использование от разных источников информации(секторов)

Суть метода состоит в том, что сочетается независимая обработка информации от каждого отдельного источника и совместная обработка результатов, которая интерпретируется как появление дополнительного наблюдения, а именно виртуального радара.

Траектория от каждой РЛС вначале обрабатывается и сглаживается независимо. При этом полагаем, что каждый реальный РЛС на вход мультирадарного устройства подается некоторое число простых траекторий. Каждая простоя траектория содержит информацию о сглаженных координатах и скорости, в какой- то момент времени, что позволяет рассчитать координаты цели в любой другой момент времени. Любая из траекторий имеет свое качество, которое характеризуется точностью и достоверностью оценок координат. Тогда алгоритм мультирадарной обработки предполагает хранение мультирадарных траекторий

В результате мультирадарной обработки создается виртуальный радар, информация от которого выдается потребителям с определенной периодичностью.

1. Алгоритм мультирадарной обработки. Автоматизация принятия решений.

1.Мультирадарная обработка должна обеспечить стабильное сопровождение воздушных целей и формирование картины воздушной обстановки путем анализа информации, поступающей от нескольких источников (радаров). Результатом мультирадарной обработки являются мультирадарные траектории (МРТ), рассчитанные из реальных по специальным алгоритмам.

МРТ может формироваться различными способами как совокупностью нескольких обычных (монорадарных) траекторий, отнесенных к одному и тому же объекту наблюдения (самолету).

Две МРТ, имеющие близкие параметры могут быть «склеены» и объединены в одну.

Алгоритм МРТ:

1. Ищем простые траектории (от реальных радаров), которые не привязаны ни к какой МРТ. Назовем их свободными и для каждой из них заводим МРТ.

2. Перебираем МРТ, время жизни которых не превысило заданное число (10-15) отсчетов. Ищем среди них близкие (расхождение в курсе, местоположении и высоте для которых не превышает заданных ограничений). Если находятся такие траектории, то «склеиваем» их в одну.

3. Для каждой МРТ рассчитываем веса входящих в нее траекторий. За основу берем статистические (ранее назначенные) веса. Для траекторий с плохим качеством (наличием пропусков) веса уменьшаются в соответствии с заранее назначенным коэффициентом.

4. Рассчитываем координаты, скорость и курс цели для МРТ как линейную комбинацию параметров входящих в нее реальных траекторий с соответствующими весами.

5. Выдаем рассчитанные параметры целей потребителями в качестве отсчетов виртуального радара (ВР) для построения траекторий, прогноза и пр.

2. Автоматизация принятия решений.

Необходимое условие автоматизации решения задач УВД состоит в соблюдении существующей технологии действий диспетчера. Она, в свою очередь, сводится к описанию алгоритмов действий диспетчера в сложившейся ситуации. Степень автоматизации АС УВД зависит от количества описанных в системе условий. Реакция системы на сложившиеся условия может быть трех типов:

1) Сигнализация наступления события, которая может сопровождаться выдачей соответствующих расчетов и параметров;

2) Выдача рекомендаций по действиям диспетчера в сложившейся ситуации;

3) Автоматическое действие системы, направленное на расширение сложившейся ситуации.

Для автоматизации принятия решений в ряде современных АС УВД реализованы следующие функции:

· обнаружение и сигнализация конфликтных ситуаций между воздушными судами;

· прогнозирование воздушной обстановки и сигнализация потенциально конфликтных ситуаций между воздушными судами;

· обнаружение и сигнализация достижения минимальной безопасной высоты;

· согласование условий входа/выхода ВС между смежными диспетчерскими пунктами;

· сигнализация прохождения контрольных точек;

· сигнализация пересечения рубежей приема/передачи;

· сигнализация пересечения/попадания в зоны запретов и ограничений;

· расчет и предложение оптимальной очередности захода ВС на посадку;

· сигнализация нарушений параметров установочной траектории при заходе ВС на посадку;

· корректировка плановой информации по фактическим (например, радарным) данным как в рамках одной системы, так и между смежными центрами УВД;

· присвоение/предложение свободных кодов ВРЛ воздушным судам, входящих в зону действия РЛК, для избежания повторяющихся кодов.

1. Об­работка радиолокационной информации. Задачи и средства радиолокационного наблюдения. Принципы радиолокационного наблюдения.

Задачи и средства радиолокационного наблюдения.

Деятельность диспетчера УВД основана на построении и анализе мысленного образа складывающейся в его секторе воздушной обстановки и тенденций ее развития. Для создания такой модели ему необходимо предоставить полноценную исходную информацию, фактическую и прогнозируемую, о местоположении контролируемых ВС, о курсе и скорости движения, об их плановых траекториях, о метеоусловиях. Данные должны отображаться в удобном для восприятия виде и не требовать дополнительных преобразований в процессе решения диспетчером основной задачи.

Для измерения координат и скоростей движущихся ВС используются радиолокационные станции (РЛС) и автоматические радиопеленгаторы (АРП), а также результаты работы бортовой аппаратуры, поступающие в центр и обобщаемые программным обеспечением (ПО) автоматизированных систем (АС) УВД.

В настоящее время основным источником информации о воздушной обстановке являются РЛС.

Основные характеристики радиолокаторов:

· тактические

· эксплуатационные

· технические

А. Тактические характеристики определяют возможности использования РЛС:

1. Назначение, в соответствии с которым ПО сортирует поступающие данные для дальнейшего преобразования и использования;

· аэродромные

· трассовые

· посадочные

· обзора летного поля

· метеорологические

2. Точка стояния, координаты которой необходимы ПОдля преобразования измеренного положения ВС в единую систему отсчета.

3. Зона видимости РЛС, т.е. область воздушного пространства, образуемая вращением диаграммы направленности антенны вокруг вертикальной оси. В этой области станция ведет непрерывное радиолокационное наблюдение.

4. Помехоустойчивость –это свойство РЛС сохранять при воздействии помех заданные тактические характеристики в допустимых пределах.

Б. Эксплуатационные характеристики – показатели надежности, контроля и ремонтопригодности.

Ремонтопригодность – вероятность восстановления РЛС в течение заданного времени и средним временем восстановления. 

В. Технические параметры РЛС задаются для обеспечения тактических и эксплуатационных показателей. Основными являются длина излучаемой волны, методы измерения дальности и угловых координат, форма зондирующего сигнала, длительность и частота повторения импульсов, мощность, форма и ширина диаграммы направленности, метод и скорость обзора пространства, чувствительность приемника и т.д.

Принципы радиолокационного наблюдения.

Радиолокация использует физические принципы отражения, переизлучения или собственные излучения электромагнитных волн для обнаружения материальных объектов, а также для измерения их координат и параметров движения. Процесс последовательного применения этих принципов для определения местоположения объектов с помощью радиометрических средств с учетом накопленной статистики (предыстории) их поведения (движения) представляет собой радиолокационное наблюдение.

Виды наблюдения:

1) ПРЛ – отражение от объектов прямых(зондирующих) сигналов, излучаемых передатчиком РЛС. (координаты, скорость, ускорение, размеры)

+на объекте не нужен источник излучения

-мало информации, трудно отделить полезную информацию от помех

2) ВРЛ - на борту специальный ответчик (ретранслятор) осуществляющий переизлучение сигналов РЛС.

+больше дальность действия и достоверность информации, больше информации

- нужен ответчик, хуже определяет дальность из за задержки

3) пассивная радиолокация – прием сигналов собственного радиоизлучения объектов (маловысотная авиация.).

Расстояние вычисляется путем преобразования измеренного времени прохождения излучаемых волн от РЛС до цели и обратно.( D=ct/2)

Измерение угловых координат – пеленгация – также осуществляется на основе запаздывания принимаемых сигналов, которое зависит от направления на цель. (a=w(omega)*delta t)

1. Принципы обработки радиолокационной информации. Первичная обработка радиолокационной информации.

Первичная – есть ли цель. N по m – если послано m импульсов, а получено не менее n отраженных – цель обнаружена. Вычисляются полярные координаты обнаруженной цели. Вводится сетка квадратов – в каждом квадрате до трех ответственных РЛК – по любому ВС может быть построено до трех траекторий.

Вторичная – построение трека. Автозахват и сопровождение целей отдельно для каждого РЛК.

Третичная – сведение информации от разных РЛС для формирования единой отметки. Для отождествления используются данные ВОИ. Обобщенная информация поступает по диспетчерским секторам.

1. Сортировка и вторичная обработка информации.

Вторичная – построение трека. Автозахват и сопровождение целей отдельно для каждого РЛК.

Вторичная обработка информации призвана устранять недостатки посредством анализа нескольких последовательных измерений , определенно относящихся к одной цели.

Вторичная обработка информации вАС УВД

- идентификация отметок

-оценивание параметров движения

-прогноз воздушной обстановки

-разрешение спорных ситуаций

-экстраполяция и сглаживание траекторий

-сигнализация особых ситуаций