[2]Изобретение относится к области навигации воздушных судов (ВС) и может быть применено в системе организации воздушного движения (ВД) в условиях сокращенных интервалов вертикального эшелонирования.
[4]В связи с переходом, в соответствии с правилами ИКАО, на сокращенные интервалы вертикального эшелонирования (RVSM) при полетах гражданских воздушных судов (ВС) чрезвычайно важным является выполнение жестких требований к точности выдерживания заданной барометрической высоты эшелона.
[5]Наиболее трудно контролируемой составляющей суммарной погрешности выдерживания высоты является систематическая погрешность ее измерения, которая является причиной отклонения от высоты эшелона на протяжении большого числа полетов и делает такое ВС опасным с точки зрения возможных столкновений. Поэтому мониторинг систематических погрешностей измерения барометрической высоты при полетах в пространстве RVSM является обязательным (Doc 9574 AN/934 «Руководство по применению минимума вертикального эшелонирования в 300 м (1000 фут) между ЭП290 и ЭП410 включительно», издание 3, 2013, п. 6.1.1).
[6]Применяемые в настоящее время методы мониторинга предполагают либо наличие на борту ВС специального спутникового навигационного оборудования и присутствие наблюдателя, контролирующего его работу, либо организацию специальных наземных станций, использующих технологию MLAT (мультилатерация), позволяющую определять координаты ВС, находящихся в зоне действия этих станций. Основными недостатками данных методов являются высокая стоимость оборудования и сложность организации системы наблюдения для покрытия больших пространств. Известен «Способ периодического контроля (мониторинга) средств измерения барометрической высоты самолетов при их эксплуатации» (описание патента РФ на изобретение, №2221221, wwwl.fips.ru), основанный на измерении геометрической высоты с помощью спутникового навигационного приемника и барометрической высоты с помощью штатного измерителя. Способ заключается в следующем:
[7]- на борту ВС регистрируют информацию от штатного спутникового навигационного приемника, а также информацию о геометрической и барометрической высотах, полученную по каналу автоматического зависимого наблюдения от окружающих самолетов;
[8]- вычисляют для пары ВС, состоящей из оцениваемого ВС и одного (i-ro) из n встречных ВС, величину δi, характеризующую предварительную оценку погрешности измерения барометрической высоты на оцениваемом ВС;
[9]- полученные для n пар ВС значения осредняются и осредненная величина принимается за окончательную оценку искомой величины погрешности штатного измерителя барометрической высоты.
[10]В числе основных недостатков данного способа необходимо отметить следующие:
[11]• информация обрабатывается и накапливается на борту ВС, в то время как она должна сосредотачиваться в государственном органе, контролирующем работу перевозчиков и отвечающем за безопасность ВД;
[12]• необходимо оснащение ВС дополнительным оборудованием, в т.ч. каналами приема радиосигналов от окружающих ВС и аппаратными средствами для обработки и хранения полученной информации, что ведет к усложнению системы.
[13]В качестве прототипа выбран «Способ мониторинга (периодического контроля) систематических погрешностей измерения барометрической высоты» (заявка РФ, №2016150693, wwwl.fips.ru). В данном способе выделяют область пространства для мониторинга, с бортов ВС, находящихся в заданной области пространства, вещают данные о горизонтальных координатах, геометрической и барометрической высоте; переданная информация принимается наземной радиостанцией. На наземной радиостанции для каждого ВС с помощью вычислительного комплекса определяют разность геометрической и барометрической высоты, проводят статистическую обработку полученных данных и определяют погрешность измерения барометрической высоты на ВС, весь объем данных, полученных в выделенной области пространства, разделяется на сеансы наблюдений, каждый из которых определен в пространстве и времени. На первом этапе производится предварительная оценка систематической погрешности измерения барометрической высоты, заключающаяся в следующем:
[14]- по полученным в заданном диапазоне высоты и горизонтальных координат наземной радиостанцией данным строится зависимость разностей между геометрической и барометрической высотой для всех наблюдаемых самолетов в функции координат и времени;
[15]- для каждого ВС в каждом сеансе наблюдения определяется разность между разностью геометрической и барометрической высот для наблюдаемого ВС и ожидаемой разностью, определенной по полученной функциональной зависимости.
[16]На втором этапе для каждого ВС отбираются сеансы с его участием, и по результатам статистической обработки предварительных оценок погрешности выделяется систематическая составляющая погрешности измерения барометрической высоты, которая сравнивается с заданным порогом. ВС, для которых заданный порог погрешности превышен, признаются непрошедшими проверку.
[17]В практике использования в авиации спутниковой навигации выяснилось, что по правилам ИКАО считаются допустимыми два варианта выбора начала отсчета геометрической высоты:
[18]• от эллипсоида - стандартного представления земной поверхности в виде простой геометрической фигуры;
[19]• от геоида - представляющего собой поверхность постоянного потенциала в гравитационном поле Земли и являющегося фигурой гораздо более сложной формы, чем эллипсоид.
[20]Разница между простой поверхностью эллипсоидом и волнистой поверхностью геоидом (волна геоида) зависит от горизонтальных координат и может достигать десятки метров.
[21]Вычислить эту разницу не подставляет труда, однако обстоятельством, затрудняющим использования прототипа, является то, что в выходных сигналах передаваемой с борта геометрической высоты не указывается выбранное начало отсчета. Поэтому в общую статистику попадают самолеты с разным началом отсчета, что приводит к неоднозначной трактовке полученных результатов.
[22]Появление неопределенности в системе отсчета может привести к ошибкам в принятии решения. Возможны два типа ошибок: пропуск непригодного самолета и выбраковка пригодного.
[23]Поэтому основной недостаток прототипа заключается в том, что при его использовании из-за неоднозначности начала отсчета геометрической высоты возникает неопределенность в оценке искомой систематической погрешности измерения барометрической высоты и в принятии решения о соответствии данного экземпляра самолета требованиям ИКАО.
[24]Целью предлагаемого способа является обеспечение мониторинга систематической погрешности барометрической высоты в условиях полета при сокращенных интервалах вертикального эшелонирования и наличия неопределенности в начале отсчета геометрической высоты.
[25]Раскрытие изобретения
[26]Техническим результатом заявляемого способа является исключение влияния неопределенности в выборе начала отсчета на принятие решения о результатах мониторинга.
[27]Указанный результат достигается тем, что на этапе предварительной оценки систематической погрешности измерения барометрической высоты по полученным наземной радиостанцией данным строится зависимость разностей между геометрической и барометрической высотой для всех наблюдаемых самолетов в функции координат и времени. Далее для каждого ВС в каждом сеансе наблюдения определяется разность между разностью геометрической и барометрической высот для наблюдаемого ВС и ожидаемой разностью, определенной по полученной функциональной зависимости.
[28]На этапе принятия решения для каждого ВС отбираются сеансы с его участием, и по результатам статистической обработки предварительных оценок погрешности выделяется систематическая составляющая погрешности измерения барометрической высоты. Для принятия решения о пригодности самолета для полетов в условиях RVSM формируются два порога: порог отбраковки (назначенный ИКАО порог плюс модуль разности начала отсчета) и порог одобрения (назначенный ИКАО порог минус модуль разности начал отсчета).
[29]ВС, для которых оценка величины погрешности меньше порога одобрения, считаются прошедшими проверку. В случае если величина погрешности превышает порог отбраковки, ВС считается не прошедшим проверку. ВС, оценка погрешностей которых попала в интервал между двумя порогами, подлежат дальнейшему наблюдению.
[30]Краткое описание чертежей.
[31]Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 и фиг. 2.
[32]На фиг. 1 схематично изображено отличие геоида от эллипсоида,
[34]Δ - разница (может быть как положительной величиной, так и отрицательной в зависимости от выбора координат зоны наблюдения) между высотой (в метрах), отсчитанной от геоида и эллипсоида.
[35]На фиг. 2 представлена иллюстрация механизма принятия решения по результатам мониторинга.
[36]По вертикальной оси представлена обобщенная плотность распределения погрешностей измерения барометрической высоты по парку самолетов.
[37]По горизонтальной оси показано формирование порогов. Приняты следующие обозначения:
[38]ΔНдоп - нормируемый ИКАО порог допустимой величины погрешности измерения барометрической высоты;
[39]1 - зона признания ВС годным;
[40]2 - зона признания ВС непригодным;
[41]3 - зона неопределенности.
[42]В процессе принятия решения о формировании порога, исключающего ошибку, заключающуюся в пропуске непригодного самолета, производится оценка влияния доли (n) ВС в сеансе, имеющих другую систему отсчета, чем оцениваемый. Очевидно, что 0≤n≤1. Разница Δ между высотой, отсчитанной от геоида и эллипсоида, постоянна для данной зоны наблюдения и может быть как положительной, так и отрицательной. Возникнет смещение оценки на величину произведения Δ*n. Модуль смещения оценки будут заключен в диапазоне 0≤|Δ*n|≤|Δ|. Наихудший случай, при котором возможен пропуск непригодного самолета, имеет место когда оцениваемая погрешность превышает нормируемый порог ΔНдоп, а из-за влияния неоднозначного выбора точки отсчета геометрической высоты вычисленное значение оценки погрешности окажется по модулю меньше ΔНдоп. Чтобы полностью исключить вероятность такого события для данной зоны, надо в качестве порога выбрать величину ΔНдоп-|Δ|, то есть считать прошедшими проверку самолеты, уложившиеся в диапазон, суженный на |Δ|.
[43]Аналогично проводится принятие решения, которое исключает ошибку выбраковки пригодного ВС, при этом порог принятия решения должен быть ΔНдоп+|Δ|. При превышении этого порога самолет следует считать непрошедшим проверку.
[44]Для ВС, попавших в пограничную зону неопределенности ΔНдоп±|Δ|, нет достаточных оснований для принятия окончательного решения. Такие самолеты должны быть подвержены дополнительным испытаниям методом, который не зависит от начала отсчета геометрической высоты.
[45]Осуществление изобретения
[46]В месте сбора передаваемой с бортов информации на основании его горизонтальных координат определяется разница между геометрической (отсчитанной от эллипсоида) и геопотенциальной (отсчитанной от геоида) высотой, которая в дальнейшем используется при принятии решения об оценке данного самолета.
[47]На этапе принятия окончательного решения наряду со сбором и обработкой информации, формируются два порога для принятия решения, зависящие от разности между геоидом и эллипсоидом в точке наблюдения. Самолеты, для которых оценка величины погрешности меньше меньшего порога, считаются прошедшими проверку. В случае, если величина погрешности превышает больший порог, самолет считается не прошедшим проверку. Самолеты, оценка погрешностей которых попала в интервал между двумя порогами, подлежат дальнейшему наблюдению или оценке методами, не зависящими от выбора начала отсчета высоты.
