Кафедра УВД и Н
Материалы для промежуточной аттестации по дисциплине С3.Б.21 – «Автоматизированные системы управления»
Направление подготовки (специальность) 25.05.05 – Эксплуатация воздушных судов и организация воздушного движения
Специализация 25.05.05_02 – Организация использования воздушного пространства
Квалификация (степень) выпускника – инженер
Срок обучения – 6 лет
10 семестр
Форма контроля: контрольная работа, зачёт с оценкой
1. Контрольные вопросы для проведения промежуточной аттестации
1. Каковы назначение и классификация АС УВД, их краткая характеристика?
2. Поясните обобщённые структурные схемы АС ПВД, АС непосредственного УВД и АС управления наземным движением ВС; их особенности, решаемые задачи.
3. Вычислительные комплексы АС УВД; приведите их классификацию, поясните решаемые ими задачи.
4. Поясните, каково программное обеспечение вычислительных комплексов АС УВД.
5. Поясните этапы обработки радиолокационной информации в АС УВД и их содержание.
6. Каковы задачи вторичной обработки радиолокационной информации в АС УВД? преобразование координат и пересчёт высоты.
7. Как осуществляется обнаружение начала и окончания траектории движения ВС в АС УВД, ввод в автосопровождение?
8. Поясните сглаживание траекторий ВС в АС УВД; определение вектора экстраполяции.
9. С какой целью и как осуществляется пересчёт координат в АС УВД?
10. Назовите виды конфликтных ситуаций, фиксируемых в АС УВД; поясните принципы их обнаружения.
11. Поясните принципы третичной (мультирадарной) обработки радиолокационной информации в аэроузловых и трассовых АС УВД (мозаичное фильтрование, «виртуальный радар»).
12. Как осуществляется обработка плановой информации в АС УВД? Поясните функции «маршрут по плану» и «трек по плану».
13. Как осуществляется обработка метеорологической информации в АС УВД?
14. Каковы принципы документирования информации в АС УВД?
15. Поясните применение экспертных систем при автоматизации УВД.
16. Комплексы отображения информации в АС УВД. Назовите типы индикаторов; поясните принципы совмещённого отображения различных видов информации в АС УВД.
17. Поясните виды информации, отображаемой на ИВО автоматизированных систем УВД и АО.
18. АО «КОРИНФ». Каковы назначение, решаемые задачи, структура, органы оперативного управления и индикации; информация, отображаемая на ИВО? Поясните основы её эксплуатации по «Руководству оператора».
19. АО «ТОПАЗ». Каковы назначение, решаемые задачи, структура, органы оперативного управления и индикации; информация, отображаемая на ИВО? Поясните основы её эксплуатации по «Руководству оператора».
20. Комплекс автоматизированных рабочих мест диспетчеров радиолокационного управления (КАРМ ДРУ). Каковы назначение, решаемые задачи, структура, органы оперативного управления и индикации; информация, отображаемая на ИВО? Поясните основы её эксплуатации по «Руководству оператора».
21. Аэроузловая АС УВД «ТЕРКАС». Каковы назначение, решаемые задачи, структура, органы оперативного управления и индикации; информация, отображаемая на ИВО и ТЗИ (на примере Московского АДЦ), основы эксплуатации?
22. Районная АС УВД «ТЕРКАС». Каковы назначение, решаемые задачи, структура, органы оперативного управления и индикации; информация, отображаемая на ИВО и ТЗИ (на примере Московского РДЦ), основы эксплуатации?
23. Районная АС УВД «СТРЕЛА» (с доработкой фирмы Indra). Каковы назначение, решаемые задачи, структура, органы оперативного управления и индикации; информация, отображаемая на ИВО и ТЗИ (на примере Ростовского РДЦ)? Поясните основы её эксплуатации по «Руководству оператора».
24. Аэродромно-трассовая АС УВД «Галактика». Каковы назначение, решаемые задачи, структура, органы оперативного управления и индикации; информация, отображаемая на ИВО и ТЗИ (на примере Казанского РДЦ)? Поясните основы её эксплуатации по «Руководству оператора».
25. АС УВД «СИНТЕЗ». Каковы назначение, решаемые задачи, структура, органы оперативного управления и индикации; информация, отображаемая на ИВО и ТЗИ? Поясните основы её эксплуатации по «Руководству оператора».
26. КСА УВД «АЛЬФА» (АО «НОРД»). Каковы назначение, решаемые задачи, структура, органы оперативного управления и индикации; информация, отображаемая на ИВО и ТЗИ, основы эксплуатации?
27. Поясните принципы функционирования средств автоматизации управления наземным движением ВС.
28. Приведите общие сведения об этапах и перспективах автоматизации УВД.
29. Поясните сопряжение АС УВД со спутниковыми системами навигации GNSS (ГЛОНАСС и GPS).
30. Поясните основные принципы АЗН; виды и структура АЗН; взаимодействие бортового, космического и наземного оборудования для реализации АЗН.
31. Каковы роль и место каналов передачи данных в концепции CNS/ATM? Назовите виды каналов передачи цифровых данных.
32. Линия связи CPDLC. Каково её место в реализации концепции CNS/ATM? Интеграция CPDLC в интерфейс средств автоматизации УВД.
2. Контрольная работа для заочной формы обучения
Целью контрольной работы является закрепление знаний, полученных в процессе изучения дисциплины, овладение методикой анализа взаимосвязи всех элементов, входящих в состав комплексов средств автоматизации УВД или АС УВД.
Заданием на контрольную работу предусматривается:
- представление назначения и решаемых задач заданного типа средства автоматизации УВД;
- описание структурной схемы заданного средства автоматизации УВД;
- описание состава формуляров сопровождения и списка потерь, списка ожидания, списка входа, табло системных данных и др. заданного средства автоматизации УВД;
- описание основных пультовых операций, выполняемых в заданном средстве автоматизации УВД (приём и передача управления ВС, ввод заданных высот, управление отображением информации на ИВО, считывание и ввод плановой информации, управление её отображением и др.).
Тема контрольной работы обучающегося определяется типом средства автоматизации УВД, установленного на месте его работы.
Контрольная работа представляется в виде пояснительной записки объёмом 10…15 страниц текста и иллюстраций.
3. ПЕРЕЧЕНЬ УЧЕБНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, РЕСУРСОВ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ «ИНТЕРНЕТ», НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Учеб. пособие / , , [и др.]; под научн. ред. . – 2-е изд., испр. и доп. - СПб.: Политехника, 2014. – 450 с.
2. Лушников, радиоэлектронные средства обеспечения полётов воздушных судов: учеб. пособие / , . – 2-е изд., испр. Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2012. – 49 с.
Дополнительная литература
1. Автоматизированные системы УВД : метод. указания по изучению дисциплины / сост. . – Ульяновск : УВАУ ГА(И), 2009. – 44с.
2. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Новые информационные технологии в авиации: учеб. пособие / , , и др.; под ред. и . – СПб.: Политехника, 2004. – 446 с.
3. Тучков, системы и радиоэлектронные средства управления воздушным движением: учеб. для вузов / . – М.: Транспорт, 1994. – 368 с.
4. Системы CNS/ATM: учебное пособие / сост. . – 2-е изд. перераб. и доп. – Ульяновск: УВАУ ГА, 2008. – 103 с.
5. Анодина, управления воздушным движением : учеб. для вузов / , , ; под ред. . – М.: Транспорт, 1992. – 280 с.
6. Бочкарёв, управление движением авиационного транспорта / ёв, , ; под ред. . – М.: Транспорт, 1999. – 319 с.
7. Автоматизированные системы управления воздушным движением: справочник / под ред. . – М.: Транспорт, 1986. - 192 с.
8. Савицкий, процессов управления воздушным движением./ . – М.: Транспорт, 1979. – 111 с.
9. Пособие диспетчерам службы движения при работе с оборудованием АС УВД. – М.: Возд. транспорт, 1984. – 168 с.
10. Справочник диспетчера службы движения гражданской авиации / , , и др. – М.: Возд. транспорт, 1984. – 176 с.
11. Автоматизированные системы управления воздушным движением на трассах и в районах аэродромов: (Пособие для диспетчеров) / [, , и др. ; Под общ. ред. и ]. – М.: Возд. транспорт,1979. – 270 с.
В ходе изучения дисциплины обучающиеся могут воспользоваться ресурсами электронно-библиотечных систем (ЭБС) доступ к которым обеспечивается институтом: «elibrary», «UlAvia Book», «IPR books». Доступ к ЭБС обеспечивается через официальный сайт Ульяновского института гражданской авиации имени Главного маршала авиации . В ходе самостоятельной работы обучающиеся могут работать с электронными базами данных «Консультант ПЛЮС», «Авиатор» и с Интернет-ресурсами: http://elibrary. ru; http://uvauga. ukoo. ru; www. iprbooks. ru
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
По рекомендуемой учебной литературе изучить назначение, решаемые задачи, состав и размещение средств автоматизации процессов ОВД, которые являются необходимым условием обеспечения безопасности полётов ВС гражданской авиации в настоящее время и в будущем, при увеличении интенсивности и плотности воздушного движения, возрастании нагрузки на диспетчеров всех секторов УВД. Автоматизация процессов повысить экономичность полётов и обеспечить их регулярность. Автоматизация стала возможной благодаря внедрению вычислительной техники, начиная с 60-х годов 20-го века. АС УВД – это человеко-машинные системы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку и представление разнообразной информации о движении множества ВС человеку для оптимизации процессов УВД.
На первом этапе автоматизации УВД решались задачи приёма, хранения и отображения плановой информации, отображения действительного положения множества ВС, расчёта параметров движения и экстраполяции их местоположения. Автоматизируются процессы передачи управления в смежные зоны УВД. Кроме того, на совмещённых индикаторах воздушной обстановки (ИВО) представляется картографическая и метеорологическая информация об опасных очагах грозовой деятельности.
На втором этапе решаются задачи анализа воздушной обстановки и своевременного предупреждения диспетчера о возможных сближениях ВС и других конфликтных ситуациях, таких как отклонение ВС от осевых линий трасс, снижение ниже минимальных безопасных высот, приближениях к зонам ограничения полётов или запретным зонам и т. п.
На третьем этапе автоматизируются процессы выработки решений по УВД. Система представляет диспетчеру рекомендации с целью снижения вероятности ошибочных действий с его стороны.
Различают:
- АС ПВД – для планирования воздушного движения;
- АС управления наземным движением ВС;
- АС УВД – как для непосредственного УВД диспетчерами радиолокационного управления, так и диспетчерами процедурного контроля;
- совмещённые автоматизированные системы, выполняющие все указанные функции.
Во время самостоятельной работы при подготовке к практическим, лабораторным занятиям и к зачёту важно обратить внимание на то, что, как и любая система автоматизации управления, она имеет структуру в виде замкнутого кольца с отрицательной обратной связью. В состав системы входят последовательно связанные подсистемы (комплексы):
- комплекс источников координатной информации (ПРЛ, ВРЛ, МРЛ, АРП и наземная часть системы АЗН);
- комплекс сопряжения (связи с удалёнными источниками информации) и предварительной обработки информации;
- вычислительный комплекс;
- комплекс отображения информации на ИВО и ТЗИ;
- операторы (диспетчеры, руководитель полётов);
- комплекс связи (в том числе радиосвязи с ВС).
В состав АС УВД обязательно входит комплекс бесперебойного электропитания, комплекс единого времени на основе приёмников системы спутниковой навигации и комплекс документирования информации. Кроме того, в состав АС УВД может входить тренажёрный комплекс и информационно-справочная подсистема. Объектом управления являются ВС.
Вычислительный комплекс (ВК) является одной из главных составных частей АС УВД. Он представляет собой совокупность технических средств, включающих в себя, как правило, несколько ЭВМ или процессоров, общесистемное базовое и прикладное программное обеспечение. ВК это сложная управляющая система, предназначенная для обработки плановой (FDP) и радиолокационной (координатной) информации (RDP).
Основными задачами ВК являются:
- сбор, хранение и своевременное распределение плановой информации;
- форматный и логический контроль вводимой плановой информации, её анализ, выявление конфликтных ситуаций по планам полётов в критических точках ВП, расчёт временных параметров планов, их автоматическая активизация и отображение в удобной форме;
- вторичная и третичная обработка радиолокационной и другой координатной (АЗН) информации;
- обнаружение потенциальных конфликтных ситуаций;
- отображение координатной (трековой) информации в удобной форме;
- приём и выполнение команд диспетчеров от клавиатуры и других органов управления (ДПК, манипулятор «мышь» и т. п.);
- подготовка и выдача информации для документирования;
- имитация моделей ВО для тренировки диспетчеров.
Необходимо обратить внимание на общие требования к технической реализации современных ВК в связи с внедрением концепции CNS/ATM, изложенные в учебном пособии [4, с. 79]. Важнейшим требованием ВК при обработке координатной информации в RDP является его работа в «масштабе реального времени».
При изучении этой темы необходимо повторить учебный материал дисциплины «Информатика», в частности сведения о структуре ЭВМ, о разновидностях и параметрах запоминающих устройств, о видах программного обеспечения ЭВМ, о языках программирования и об ОС.
Безопасность в области информатики в широком смысле включает ограничение доступа к информации лицам, не имеющим официального разрешения, предотвращение её несанкционированного использования и обеспечение сохранности информации при программных сбоях и отказах. Необходимо обратить внимание на виды угроз безопасности информационных данных в вычислительных комплексах, в информационно-вычислительных сетях и сетях связи АС УВД.
Любому полёту ВС предшествует составление его плана. Даже если выполняется срочное задание, то вслед за вылетом ВС передаётся план, в котором наряду с другими сведениями о данном рейсе содержится маршрут полёта. Различают предварительное (долгосрочное) планирование, суточное и текущее планирование ВД. Необходимо рассмотреть задачи, решаемые на каждом из этих этапов планирования.
Автоматизация планирования ВД должна осуществляться в соответствии с рекомендациями ИКАО, изложенными в европейском аэронавигационном плане. При изучении этой темы необходимо обратить внимание на состав прикладного программного обеспечения вычислительного комплекса АС УВД, принципы построения баз данных, их классификацию, средства управления базами данных и на обеспечение надёжности и резервирования данных, содержащих плановую информацию.
Метеорологическая информация вводится в вычислительный комплекс АС УВД от метеорадиолокаторов через цифровой преобразователь и с АРМ синоптика. Метеорологическая информация в АС УВД представляется в двух видах – графическом и буквенно-цифровом. Необходимо обратить внимание на способы извлечения метеорологической информации и на формы её представления на индикаторах воздушной обстановки в АС УВД.
В связи с развитием спутниковых систем точного позиционирования GPS, ГЛОНАСС и др. экспертами ИКАО предложен и уже находит воплощение способ наблюдения за подвижными объектами – автоматическое зависимое наблюдение (АЗН). Необходимо ознакомится с влиянием АЗН на процессы УВД, с этапами и проблемами внедрения АЗН-В в России.
Цифровая обработка радиолокационной информации производится в три этапа: первичная, вторичная и третичная обработка. Необходимо обратить внимание на принципы цифрового измерения азимута и дальности ВС, преимуществах такой обработки и потерях соотношения сигнал/шум
Необходимо изучить принципы построения, структуру и характеристики аппаратуры первичной обработки информации (АПОИ) (экстрактора).
Вторичная или межобзорная обработка радиолокационной информации производится в вычислительном комплексе АС УВД, в частности в его части, имеющей обозначение RDP. Целью вторичной обработки является получение информации о траекториях и параметрах движения ВС для УВД.
Вторичная обработка радиолокационной информации должна производиться в масштабе реального времени, т. е. без существенного запаздывания отображения воздушной обстановки по отношению к реальному перемещению ВС.
Задачами вторичной обработки радиолокационной информации являются:
- преобразование координат ВС, поступивших от РЛС, из полярной системы в прямоугольную систему координат (если это не реализовано на этапе первичной обработки в АПОИ);
- обнаружение начала траектории движения каждого ВС («завязка трека» или автоматический ввод в автосопровождение);
- обнаружение окончания траектории движения каждого ВС (срыв автосопровождения и автоматический перевод информации из формуляра сопровождения в список потерь);
- сглаживание траекторий движения ВС (на основе рекуррентных алгоритмов фильтрации Калмана);
- формирование стробов для автосопровождения ВС;
- расчёт параметров движения ВС по сглаженной траектории (путевой скорости, курса, а при наличии боковой составляющей ветра – путевого угла);
- экстраполяция положения ВС (построение вектора упреждённого положения ВС – вектора экстраполяции);
- обнаружение и отображение на ИВО потенциально конфликтных и конфликтных ситуаций различных видов;
- пересчёт барометрической высоты ВС, ответчики которых работают в режиме RBS, из отсчётов по уровню стандартного давления (QNE) в отсчёты по уровню атмосферного давления на аэродроме (QFE). Эта задача реализуется только в аэродромных и аэроузловых АС УВД.
Необходимо обратить внимание на алгоритмы обнаружения конфликтных ситуаций, необходимого в условиях повышения интенсивности воздушного движения и повышения требований по безопасности полётов ВС. Параметры конфликтных ситуаций устанавливаются различными в различных секторах УВД, поскольку в этих секторах установлены различные нормы эшелонирования.
Необходимо ознакомиться с принципами обнаружения и отображения различных видов конфликтных ситуаций: между двумя ВС, между ВС и препятствием на земной поверхности, между ВС и границей зоны ограничения полётов.
При изучении принципов третичной обработки координатной информации необходимо изучить принципы и алгоритмы «мозаичного фильтрования», построение мультирадарных траекторий (метод «виртуального радара»), использование теории информационных множеств для мультисенсорной обработки координатной информации.
Для сокращения вероятности человеческих ошибок в случаях возникновения угрозы столкновения ВС как в бортовой аппаратуре, так и в наземной аппаратуре АС УВД, начинают применяться экспертные системы. Они служат для поддержки принятия решений по предотвращению столкновений ВС в воздухе, столкновений с земной поверхностью и с препятствиями, приближения ВС к запретным зонам или к зонам ограничения полётов.
При изучении темы 12 о комплексе отображения информации в АС УВД необходимо уяснить, что в результате цифровой обработки радиолокационной информации на ИВО аппаратуры совмещённого отображения АС УВД могут быть представлены три вида информации. Это координатная информация в виде синтезированных отметок ВС, формуляров сопровождения с линиями связки, точками предыстории и векторами экстраполяции. Это также картографическая информация в виде линий трасс, коридоров полёта, пунктов обязательных донесений (ПОД), схем захода на посадку (STAR), выхода из района аэродрома (SID) и т. п. Кроме того, на ИВО отображается буквенно-цифровая информация в виде табло системных данных, списка входа, списка ожидания, списка потерь, списка плана полётов, метеотабло и т. д.
При изучении темы 13 о системах планирования ВД необходимо ознакомиться с возможностями по решению задач планирования ВД, представляемые системой «Планета», с её программным и информационным обеспечением.
Необходимо также обратить внимание на функции и работу системы «Планета», на работу с окнами просмотра и редактирования записей.
Самостоятельное изучение возможностей аппаратуры различных комплексов средств автоматизации управления воздушным движением и ознакомление с её интерфейсом возможно с помощью «Руководства оператора», которое можно получить у преподавателя.
По вопросам, касающимся изучения дисциплины, обращаться на кафедру Управления воздушным движением и навигации (УВД и Н)
Телефон: 8(8422)39-81-29;
e-mail: *****@***ru
