Разработка автоматизированных приемопередающих комплексов для единой системы организации воздушного движения

Актуальность темы

Одной из важных составляющих экономического потенциала Российской Федерации является ее транспортная система, и в частности, ее воздушный транспорт. Высокую значимость авиационных перевозок пассажиров и транспортировки грузов для нашей страны с ее обширной территорией трудно переоценить. Управление воздушным движением, проводимое в рамках Единой системы организации воздушного движения РФ, является одной из приоритетных задач эксплуатации воздушного транспорта.

В настоящее время воздушное пространство страны контролируется центрами управления воздушным движением (УВД), ориентированными на зону действия радиолокаторов, установленных в этих центрах. Диспетчерская связь в Российской Федерации осуществляется в основном с помощью наземных средств радиосвязи серий «Баклан-PH» и «Полет», изготовленных в 1975;1992 гг. и имеющих недостаточно высокие показатели по электромагнитной совместимости (ЭМС). Зарубежная техника немецкого концерна «Rohde & Schwarz» и английской фирмы «Park Air Systems», имеющая хорошие технические характеристики, слишком дорога (20 000 евро) и не может использоваться для управления воздушным движением в интересах Министерства обороны РФ.

Приемные и передающие центры диспетчерской радиосвязи РФ из-за низких показателей по электромагнитной совместимости разнесены в пространстве, что приводит к дополнительным расходам на обслуживание производственных площадей и содержание социальной сферы для персонала и их семей.

Тематике обеспечения ЭМС радиосистем посвящены работы научных школ Виноградова Е. М., Владимирова В. И., Буга H.H., Калашникова Н. И.,.

Бадалова А.Л. и др., а также иностранных ученых Д.Р. Ж. Уайта, У. К. Хейла, К. Феера и др. Однако параметры диспетчерской радиосвязи жестко регламентированы международным комитетом (МАК) и требованиями ИКАО, поэтому оценка ЭМС имеет свои особенности и требует дополнительных исследований.

Мировой тенденцией развития систем управления воздушным движением является их автоматизация и создание на каждом территориальном образовании единого укрупненного центра УВД. Создание единых укпупненных центров УВД в нашей стране сталкивается с проблемой электромагнитной совместимости средств диспетчерской радиосвязи и с необходимостью разработки комплексов диспетчерской радиосвязи, имеющих характеристики, удовлетворяющие требованиям ИКАО.

Поэтому тема диссертационного исследования, направленная на создание автоматизированных приемопередающих комплексов (АППК) для совмещенных приемопередающих центров (ППЦ) РФ актуальна и своевременна.

Цель и задачи исследования

.

Целью диссертационного исследования является создание автоматизированных комплексов диспетчерской связи для совмещенных приемопередающих центров единой системы организации воздушного движения РФ.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

— проведен анализ вариантов построения приемопередающих комплексов для управления воздушным движением и даны рекомендации по их применению в зависимости от инфраструктуры аэропорта;

— предложена методика оценки электромагнитной совместимости радиоэлектронных систем для совмещенных приемопередающих центров диспетчерской радиосвязи;

— разработаны алгоритмы и реализующие их программы работы основных узлов комплекса диспетчерской связи;

— разработан приемопередающий комплекс для управления воздушным движением;

— проведены летные испытания радиооборудования, предназначенного для работы в составе АППК.

Объектом исследования являются системы диспетчерской радиосвязи для управления воздушным движением.

Предметом исследования являются методы и алгоритмы функционирования комплексов диспетчерской радиосвязи в составе совмещенных приемопередающих центров.

Методы исследования.

В работе использован аппарат математического анализа, методы математического моделирования, положения теории электромагнитной совместимости радиосредств, методы системного анализа и положения теории эксперимента.

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в том, что:

— разработана методика оценки электромагнитной совместимости совмещенных приемопередающих комплексов диспетчерского управления воздушным движением и реализующий ее алгоритм, которые учитывают специфические особенности диспетчерской радиосвязи;

— предложен метод адаптивного согласования комплексов диспетчерской радиосвязи с антенно-фидерным устройством, что уменьшает уровень отраженных волн при аварийных изменениях нагрузки;

— предложены алгоритмы работы узлов автоматизированного комплекса диспетчерской связи;

— синтезирована структура комплекса диспетчерской радиосвязи для совмещенных приемопередающих центров, отвечающая всем современным требованиям ИКАО.

Достоверность результатов подтверждается использованием апробированного математического аппарата, логической обоснованностью разработанных вопросов, результатами модельных и натурных экспериментов, летными испытаниями и имеющимся опытом эксплуатации разработанного комплекса в аэропортах России.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

— разработанный комплекс диспетчерской радиосвязи позволяет соза-вать совмещенные территориальные центры управления воздушным движением, что сокращает расходы на управление воздушным движением;

— предложенная методика оценки электромагнитной совместимости средств диспетчерской радиосвязи ускоряет проектирование совмещенных приемопередающих центров управления воздушным движением;

— созданный комплекс диспетчерской радиосвязи по своим параметрам не уступает аналогичному зарубежному оборудованию и вдвое дешевле;

— разработанный комплекс позволяет заменить в центрах управления воздушным движением России устаревшие системы диспетчерской радиосвязи семейств «Баклан» и «Полет».

На защиту выносятся научно обоснованные технические разработки, имеющие существенное значение для экономики страны:

— приемопередающий комплекс диспетчерской радиосвязи;

— методика оценки электромагнитной совместимости и реализующий ее алгоритм для совмещенных приемопередающих центров управления воздушным движением;

— новые алгоритмы функционирования основных узлов автоматизированного комплекса диспетчерской связи;

— метод уменьшения уровня отраженных волн при аварийных изменениях параметров антенно-фидерных устройств передающего оборудования авиадиспетчера.

Личный вклад автора. Основные идеи и технические решения предложены лично автором и явились результатом исследований, в которых автор принимал непосредственное участие в течение последних 5 лет. За это время им опубликовано 9 научных работ, подготовлены по диссертационной тематике 3 отчета по НИР и 2 отчета по ОКР, выполнявшихся по заказам министерств России. Являясь ведущим конструктором комплекса авиационной диспетчерской радиосвязи, автор лично участвовал в проектировании и изготовлении комплекса в ОАО «Владимирское конструкторское бюро радиосвязи» и во всех приемо-сдаточных и государственных испытаниях разработанной системы диспетчесркой связи.

Результаты работы внедрены:

1. В серийное производство на предприятии ОАО «Владимирский завод «Электроприбор» (Решение № 65/176 от 26.09.2006 об утверждении акта квалификационных испытаний;

2. В Ульяновском центре УВД (Акт эксплуатационных испытаний с по-токолами летных проверок за 2006 г.);

3. Акт заводских испытаний АППЦ от 12.01.2007.;

4. В учебный процесс Владимирского государственного университета при изучении дисциплины «Устройство формирования сигналов» (Акт внедрения от 25.12.2006 г.).

Апробация работы к публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе статья в рекомендованном списком ВАК журнале. Основные результаты работы докладывались, были одобрены и опубликованы в трудах 7 научно-технических конференций, в том числе: Международном конгрессе СШ-2004 в г. Москве, 2004 г.- 60-й научной сессии, посвященной Дню Радио, Москва, 2005 г.- 6-й Международной НТК «Перспективные технологии в средствах передачи информации», Владимир, 2005 г.- Международной НТК «Мегтайс-2005», Москва, МГИРЭА, 2005 г.- Межрегиональной НТК «Обработка сигналов в системах наземной радиосвязи и оповещения», Н. Новгород, 2006 г.- на Международной НТК «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения», Москва, МГИРЭА, 2006 г. Международной научно-технической школы-конференции «Молодые ученые — науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике». -Москва, МГИРЭА.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она изложена на 152 стр., в том числе: 135 стр. основного текста, 6 стр. списка литературы, содержит 13 рисунков, 11 таблиц, 16 стр. приложений.

4. Выводы.

1. Опытный образец АППЦ соответствует требованиям ТЗ, КД и НТД.

2. Конструкторская документация на АППЦ разработана в соответствии требованиями ЕСКД.

3. Конструкторской документации присвоить литеру «О». •.

Заключение

.

1. Обоснована необходимость создания совмещенных автоматизированных приемопередающих комплексов, размещаемых в территориальных центрах управления воздушным движением.

2. Определены направления совершенствования отечественного оборудования диспетчерской радиосвязи, а именно:

— автоматизация контроля работоспособности систем диспетчерской радиосвязи;

— обеспечение управления воздушным движением по каналам с шириной полосы частот 8,33 кГц;

— повышение работоспособности комплексов при аварийных ситуациях в антенно-фидерных трактах;

— модернизация интерфейсов АППК.

3. Предложена методика оценки ЭМС для радиоэлектронных систем диспетчерской радиосвязи расположенных на одной площадке и реализующий ее алгоритм.

4. Обоснованы технические требования к аппаратуре радиосвязи, предназначенной для создания совмещенных автоматизированных приемопередающих комплексов.

5. Разработаны алгоритмы дистанционного контроля и управления АППК и реализующие их устройства.

6. Предложены метод поддержания работы диспетчерского передающего оборудования при авариях в антенне и реализующее метод устройство адаптивного согласования передатчика с аварийной нагрузкой.

7. Разработан автоматизированный приемопередающий комплекс управления воздушным движением для аэродрома г. Пензы.

8. Разработано, изготовлено, успешно выдержало летные испытания и внедрено в серийное производство оборудование АППК серии «Фазан-19», отвечающее современным мировым стандартам.