Оценка параметров траектории движения ВС. Обработка информации в сложных условиях наблюдения.

Оценка параметров траектории движения необходима для осуществления процессов наблюдения и управления. Для нее в свою очередь необходимы сведения об их текущем местоположении и параметрах движения.

При УВД наиболее важные задачи:

- построить траекторию движения по результатам отдельных наблюдений

- спрогнозировать траекторию на некоторое время “вперед”

Оценка координаты или параметра движения – величина, находящаяся в некотором соответствии с истинным значением координаты. Построение оценок траекторий называют сглаживанием.

Наблюдение за перемещающимися объектами при помехах и в условиях неопределенности сводится к оцениванию параметров состояния динамической системы. Следует учитывать то, что наблюдение осуществляется без непосредственного контакта с наблюдаемым объектом. Поэтому процесс наблюдения включает передачу, транспортировку сигналов, несущих информацию или сообщения о положении объекта и его изменениях. Источниками информации являются следующие измерительные системы:

- радиолокаторы ПРЛ и ВРЛ

- бортовые навигационные системы БНС

- бортовые навигационные комплексы

- Доплеровские измерители скорости и угла сноса

- системы воздушных сигналов

Алгоритмы построены на анализе измеренной информации о местоположении ВС и вычислении их упрежденных координат. Источники данных обладают известной погрешностью, и для создания общей картины необходимо на каждом шаге наблюдения принимать решение, как построить «равнодействующую» на основе неоднозначных показаний различных инструментов об одном и том же объекте, каким образом осуществить их объединение. В процессе прокладки траектории нужно согласовывать и синхронизировать первичный и вторичный радио локаторы, т.к они измеряют координаты ВС с разной точностью. При построении траектории в момент очередного вычисления упрежденных координат , нужно оценивать параметры движения каждого ВС, чтобы уверенно сопровождать наблюдаемый объект в условиях ложных данных, пропусков измерений, групповых целей, маневров по высоте и курсу. Для оценки параметров прокладки траектории в КП обработки РЛИ предусмотрена программная подсистема анализа качества работы, достигающая вАС УВД разного уровня автоматизации соответствующей степени развития, полноты и достоверности.
В задачи подсистемы входит создание и постоянное обновление массивов показателей качества измерений для всех источников во всех её областях видимости в зависимости от времени и технического состояния, а так же от взаимного положения ВС, участвующих в движении. Алгоритмы анализа качества обрабатывают результаты измерений и сопоставляют измеренные координаты с проложенной траекторией полета.

Обработка информации в сложных условиях наблюдения
В сложной информационной обстановке –пропуски и неоднозначность измерений, ложные измерения, маневрирующие и групповые объекты, помехи- такое сопровождение характеризуется большим числом ложных траекторий, перепутыванием траекторий, срывом сопровождения и пропуском движущихся объектов.
Сигналом обнаружения маневра считается изменение параметров прокладываемой траектории.
Принципиально для определения навигационных параметров движения достаточно двух последовательных отметок. Для повышения точности используется несколько последовательных отметок. Это позволяет усреднить результаты многих наблюдений и уменьшить влияние случайных ошибок. Такое усреднение называют сглаживанием координат. При попадании в определенный строб можно узнать направление и скорость движущегося объекта .

Организация системы планирования полетов в РФ. Задачи автоматизации процессов планирования ВД. 

Организация системы планирования полетов в РФ. 

Существует предварительное, суточное и текущее планирование полетов.
На этапе предварительного планирования производится сглаживание пиков интенсивности движения на аэродромах вылета и посадки, трассах и их пересечениях путем изменения планового времени вылета и маршрутов полета, изучается спрос авиакомпаний на определенные направления (маршруты), проектируются новые трассы, использование которых позволит снизить расходы авиакомпаний и повысить безопасность полетов.
На этапе суточного планирования решаются задачи:                                                                                      Оптимальное распределение ИВП с учетом всех пользователей, подавших заявки.           Проверка лицензий авиакомпаний на выполнение заявленных полетов.                                        Проверка задолженностей авиакомпаний за предоставленное аэронавигационное обслуживание.                                                                                                                                                                                 Проверка запланированного маршрута на попадание в зоны ограничений и режимов                      сглаживание пиков интенсивности воздушного движения в тех или иных регионах в соответствии с поданными заявками.
На основе утвержденных Зональными центрами УВД суточных планов создаются суточные планы аэропортов, которые устанавливают работу служб аэропорта в день полета.
С наступлением новых суток суточный план переходит в текущий. С этого момента времени информация о конкретном рейсе ,его состояние, уточняется на каждом этапе полета.

Для каждого рейса создается флайт-план, в котором содержится время вылета и маршрут полета. Информация передается в центры УВД по маршруту полета и в органы ,осуществляющие контроль воздушного пространства. За соблюдение маршрута ответственные экипаж ВС и диспетчер УВД, контролирующий выполнение полета. Информация о принятии решения на вылет, запуске двигателей, начале руления, маршруте выхода из района аэродрома каждого рейса отображается в формуляре ожидания системы УВД. После взлета и ввода в сопровождение ведется постоянное сравнение планового и фактического маршрутов, причем по мере прохождения контрольных точек маршрута последующие плановые времена корректируются и данные передаются в центр УВД по маршруту полета. Это позволяет достаточно точно формировать списки ожидания. Точность списков ожидания помогает диспетчеру УВД принимать оптимальные решения для управления ВС в своей зоне ответственности. После выполнения полета в системах УВД остаются плановый и фактический маршруты полета для проведения анализа и выработки соответствующих рекомендаций.

Задачи автоматизации процессов планирования ВД. 

Автоматизация функций планирования осуществляется на основе рекомендаций ИКАО, изложенных в Европейском аэронавигационном плане.
Решаются задачи:
Планирование и координирование ИВП РФ и сопредельных государств;                            Устранение перегрузок зон и секторов УВД путем рационального планирования и упрочения потоков ВП;                                                                                                                        Выбор наиболее экономичных маршрутов и профилей полетов с учетом интересов всех пользователей ВП;
Осуществление процессов планирования ВД и расчета аэронавигационных сборов с использованием современных средств связи;
Обмен планами полетов и аэронавигационной информацией между элементами системы планирования ВД РФ, сопредельных государств и органами планирования Европейского региона ИКАО;                                                                                                                                            Создание в перспективе единой центральной системы сбора данных об аэронавигационном обслуживании, расчета и учета аэронавигационных сборов.
решение данных задач определяет построение информационной структуры системы планирования.

Информационная структура системы планирования. Программное и информационное обеспечение

Существует предварительное, суточное и текущее планирование. Рассмотрим суточное и текущее планирование. Рассмотрим автоматизацию процессов. На этапе предварительного планирования производится сглаживание пиков интенсивности движения на аэродроме вылета и посадки, трассах и их пересечениях путем изменения планового времени вылета и маршрутов полета, изучая спрос авиакомпаний на определенные направления, проектируются новые трассы, использование которых позволит снизить расходы авиакомпаний и повысить безопасность полетов. На этапе суточного планирования решаются спец. Задачи:

-оптимальное распределение ИВП с учетом интересов всех пользователей, подавших заявки;

-проверки лицензий авиакомпаний на право выполнения заявленных полетов;

-проверка задолженностей авиакомпаний за предоставленное аэронавигационное обслуживание;

-проверка запланированного маршрута на попадание в зоны ограничений и режимов;

-сглаживание пиков интенсивности ВД в тех или иных регионов в соответствии с поданными заявками.

На основании утвержденных ЗЦ УВД суточных планов создаются планы аэропортов, которые регламентируют работу служб аэропортов в день полета. С наступлением новых суток суточный план переходит в текущий. С этого момента времени информация о состоянии конкретного рейса уточняется на каждом этапе полета. Для каждого рейса выдается флайтплан, содержащий время вылета и маршрут полета. Эта информация передается в центр УВД по маршруту полета и в органы, осуществляющие контроль ВП. Фактический маршрут полета должен соответствовать заявленному в плане (исключения составляют чрезвычайные ситуации). За соблюдением маршрута несут ответственность экипаж ВС и диспетчер УВД, контролирующий выполнение полета. Информация о принятии решения на вылет, запуск двигателей, начале руления, маршруте выхода из района аэродрома каждого рейса отображается в формуляре ожидания системы УВД. После взлета и ввода в сопровождение ведется постоянное сравнение планового и фактического маршрутов, при чем по мере прохождения контрольных точек маршрута последующие плановые времена корректируются и данные передаются в центр УВД по маршруту полета. Это позволяет с достаточной точностью формировать списки ожидания. Точность списков ожидания помогает диспетчеру УВД принимать оптимальные решения для управления ВС в своей зоне ответственности.

После выполнения полета в системах УВД остаются плановый и фактический маршруты полета для проведения соответствующего анализа и выработки рекомендаций.

Задачи автоматизации процессов планирования ВД. Автоматизация функций планирования осуществляется на основе рекомендаций ИКАО, изложенных в Европейском аэронавигационном плане. Для этих целей решаются спец. Задачи:

-планирование и координирование ИВП РФ и сопредельных государств;

-устранение перегрузок зон и секторов УВД путем рационального планирования и упорядочения потоков ВС;

-выбор наиболее экономичных маршрутов и профилей полетом с учетом интересов всех пользователей ВП;

-осуществление процессов планирования ВД и расчета аэронавигационных сборов с использованием современных средств связи;

-обмен планами полетов и аэронавигационной информацией между элементами системы планирования ВД РФ, сопредельных государств и органами планирования Европейского региона ИКАО;

-создание в перспективе единой центральной системы сбора данных об аэронавигационном обслуживании, расчета и учета аэронавигационных сборов.

Необходимость решения указанных выше задач определяет построение информационной структуры системы планирования.

Функции комплекса программ планирования Последовательность этапов планирования: долгосрочное, суточное и текущее.

2.Функции комплекса программ планирования.

Процесс планирования распадается на ряд последовательных этапов: долгосрочный(предварительный), суточный и текущий(краткосрочный). Общая задача оптимального планирования ИВП согласованно решается во взаимодействующих центрах ЕС ОрВД России различного уровня. Таких уровней в иерархии системы четыре. На ее вершине расположен Главный центр планирования и регулирования потоков ВД (ГЦ ППВД). Его основная задача состоит в оптимизации плана ИВП по рейсам, затрагивающим ВП нескольких зон полетной информации. ВП России разделено по критериям пропускной способности и географического положения на семь основных зон и четыре вспомогательные зоны полетной информации. Отдельную зону представляет собой обособленный район УВД Калининград с функциями зонального центра (ЗЦ). Это- второй ярус иерархии оптимизации ИВП. Каждая зона делится в плане на несколько районов УВД. Общее количество районных центров ЕС ОрВД в России составляет 118. План ИВП, созданный в ГЦ, на уровне ЗЦ дополняется рейсами, затрагивающими пространство нескольких РЦ. В подавляющем большинстве случаев каждый район делится на секторы таким образом, чтобы интенсивность полетов в секторах оказалась примерно равной и не превышала бы допустимой нормы загрузки диспетчера. Это- третий уровень иерархии ЕС ОрВД. Общее количество секторов РЦ ГА в РФ равно 282. Юридическую ответственность за обслуживание полетов несут именно диспетчеры секторов, осуществляющие непосредственное управление ВС. Четвертый уровень планирования - аэродромные диспетчерские пункты (АДП). Именно сюда поступают заявки пользователей на ИВП, которые по согласованию с верхними уровнями включаются в свободные планы РА, РЦ, ЗЦ и ГЦ.

Цель этапа долгосрочного планирования полетов состоит в максимальном удовлетворении сезонных потребностей народного хозяйства и населения в авиаперевозках. Учитываются статистика прежних лет и прогноз экономического развития, а также заявки (представления) различных пользователей на выполнения специальных заданий, в том числе, на полеты авиации всех ведомств по маршрутам вне трасс и местным воздушным линиям (МВЛ). Осуществляется сбор и обработка информации о предполагаемых объемах перевозок на полгода вперед, составление и координация расписания.

Суточное планирование (СП)- это процесс составления и координации планов полетов на предстоящие сутки. Оно осуществляется на основе:

-результатов досрочного планирования;

-дополнительных заявок на полеты вне расписаний;

-ограничений, связанных с другой деятельностью по ИВП;

-данных о прогнозируемом на предстоящие сутки состоянии ЕС ОрВД.

Цель СП – разработка согласованного со всеми заинтересованными организациями, службами, а также пользователями ВП, бесконфликтного плана ВД на предстоящие сутки. Результаты используются для проведения в дальнейшем краткосрочного планирования.

Краткосрочное планирование- это процессы уточнения СП в ходе его выполнения и нахождения бесконфликтных пространственно-временных траекторий ВС в соответствии с реально складывающейся ВО. Краткосрочное планирование выполняется на основе данных СП; установленных ограничений на использование ВП; пропускной способности элементов системы(аэродромов, трасс); информации о текущей обстановке (полетной и метеорологической); поступивших изменений в действующий СП. При необходимости эксплуатантам рассылают телеграммы с рекомендациями использовать обходные маршруты, или неэкономичные эшелоны, или задерживать вылеты.

Одной из важнейших фаз работы является перераспределение потоков ВС для оптимизации плана ИВП по целевым критериям качества. Применительно к России имеет большую размерность параметров:

-более 3000 пунктов обязательных донесений;

-более 5000 участков трасс, около 750 трасс;

-около двух тысяч в сутки заявок на полеты;

-до 800 изменений, вносимых за сутки в существующий план ИВП.

Специфика авиаперевозок такова, что оптимальный по любому критерию план начинает устаревать и терять свою эффективность с момента составления вследствие как изменения объективной ситуации, так и воздействия человеческого фактора. Многократно переносятся вылеты чартерных рейсов, по техническим и погодным условиям задерживаются регулярные полеты, опасные метеорологические явления на трассах заставляют отказываться от экономичных направлений. Кратковременные режимные ограничения подчас вводятся уже в процессе реализации плана. Одновременно появляются срочные заявки на полеты вне расписания. Подобные причины приводят к скептической оценке роли оптимальной модели ИВП на предварительном этапе рациональной организации ВД. Однако они же убедительно доказывают необходимость такого инструмента на этапе текущего планирования, когда всплывают все недочеты долговременного и суточного этапов. В ситуации, при которой в считанные минуты нужно фактически заново создать план ИВП на территории района или зоны, обоснованные предложения алгоритмов организации потоков оказали бы серьезную поддержку диспетчерскому составу.

Подходы к оптимизации плана ИВП.

Проблема планирования и регулирования потоков ВД в целях повышения показаний качества УВД имеет многолетнюю историю, однако до сих пор не найдено ее приемлемого решения. Специалисты располагают компьютерными средствами определения загрузки элементов ВП в функции времени суток, однако, вопросы перераспределения потоков (перевода части рейсов с интенсивного используемых направлений на обходные маршруты) по-прежнему принадлежат скорее искусству, чем науке планирования полетов.

 1)Попытки математического обоснования эмпирических приемови процедур обеспечения равномерной загрузке ВП предпринимались с помощью методов теории календарного планирования(расписаний), теории очередей ( массового обслуживания), линейного и нелинейного программирования (например, потоки в сетях).

Теория очередей, достаточно популярная в сфере оценки вероятностных характеристик потоков движения, является инструментом анализа случайного процесса, но не его синтеза и тем более оптимизации.

2)Наряду с развитием строгих методов появились эвристические алгоритмы решения задачи. Глубокое знание специфики управления потоками позволяло авторам избавляться от несущественных ограничений и отсекать заведомо тупиковые ветви поиска, что резко сокращало перебор вариантов в процессе оптимизации. Однако обобщить процедуры на случай произвольный структуры ВП и взаимного положения сотен управляемых объектов не удавалось.

Принципы обработки плановой информации вАС УВД.

Плановая информация должна автоматически обрабатываться и представляться в удобной форме в виде плановых таблиц, формуляров, СО; она включает базовые (информационные) плановые, корректировочные данные, метеоинформацию и вспомогательную информацию.

Базовая информация содержит справочные данные по аэропортам, точкам, авиакомпаниям, трассам, структуре ВП.

Плановая информация состоит из повторяющихся планов полета ППЛ, ПЛН, ФПЛ.

Корректировочная информация – о фактическом движении ВС .

Метеорологическая информация – прогнозы погоды на аэродромах и на трассах, фактическая погода.

Вспомогательная информация – НОТАМ.

Система планирования представляет собой информационно-вычислительную систему сетевой           структуры. В процессе ее функционирования различные источники информации взаимодействуют между собой и собственно с системой обработки плановой информации (системой нижнего уровня), обеспечивающей оперативную обработку и выдачу результатов потребителям.

Информационную структуру такой АС целесообразно представить в виде соединений отдельных функциональных модулей. Согласно такой структуре и выполняется техническая реализация автоматизированной системы обработки плановой информации.

- Модуль сопряжения с источниками.

Задача модуля заключается в обработке и представлении в определенном виде поступающей информации.

- Модуль обработки и хранения информации.

Выполняет архивирование, функции администрирования и резервирования. Производиться ежедневное резервирование данных, и кроме того, текстовое резервирование данных в зависимости от настроек. Обеспечиваются поддержка целостности и восстановления данных при аппаратных и программных сбоях.

- Модуль планирования полетов на аэродроме.

Создает текущий план на основе повторяющихся планов и заявок. Обеспечивает расчет плановой траектории в районе аэродроме.

- Модуль планирования полетов по трассам.

Обеспечивает расчет плановой траектории (информация для расчета берется из поля маршрута).

При изменении параметров полета (времени вылета, маршрута) плановая траектория автоматически пересчитывается.

- Модуль статической обработки.

Обрабатывает выполненный план полета, позволяет сделать распечатки статических выборок, различных выходных форм.

- Модуль сопряжения с потребителями информации

Обеспечивает взаимодействие с потребителями информации (так называемую «прямую- обратную связь», в частности, в отношении выполнение АНО ми его оплаты.