ВКР: Разработка компьютерного тренажёра системы acars

АННОТАЦИЯ

В данной дипломной работе осуществляется всесторонний анализ системы ACARS, её функциональных возможностей и ограничений, а также истории развития и влияния технологических инноваций на её совершенствование. Особое внимание уделено разработке компьютерного тренажёра ACARS, его преимуществам и недостаткам, а также общим проблемам и вызовам, возникающим в процессе разработки новых тренажёров.

В первом разделе диплома проводится анализ системы ACARS, её роли в авиационной индустрии и потенциала для улучшения безопасности полётов. Акцентируется внимание на анализе существующих компьютерных тренажёров ACARS, выявляются их сильные и слабые стороны, выдвигается техническое задание для разработки собственного компьютерного тренажёра.

Второй раздел посвящен непосредственно разработке компьютерного тренажёра ACARS, включая проектирование интерфейса, разработку обучающих уроков и раздела тестирования знаний. Анализируется влияние применения тренажёра на повышение уровня безопасности полётов и компетентности экипажа. Исследуются возможные проблемы с операционными действиями в системе ACARS.

В третьем разделе была проведена оценка безопасности полетов с применением системы ACARS. В ходе анализа были выявлены потенциальные проблемы, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации данной системы и предложены варианты решения.

Дипломная работа содержит 58 страниц, включает 22 рисунка и список литературы из 11 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.. 5

ВВЕДЕНИЕ. 7

1 Анализ функционирования системы ACARS, обзор возможностей и ограничений компьютерных тренажёров системы ACARS. 10

1.1Сведения о системе ACARS. 10

1.1.1 История развития системы ACARS. 10

1.1.2 Возможности системы ACARS и ее состав. 15

1.2 Влияние технологических достижений и инноваций на развитие системы ACARS 20

1.3 Обзор существующих компьютерных тренажёров системы ACARS. 21

1.4 Преимущества и недостатки разработки компьютерного тренажёра системы ACARS, проблемы и вызовы в процессе разработки. 22

1.5 Техническое задание для создания компьютерного тренажёра системы ACARS 24

1.6. Выводы.. 26

2 Разработка компьютерного тренажёра системы ACARS. 27

2.1 Анализ и выбор языка программирования. 27

2.2 Разработка интерфейса компьютерного тренажёра. 27

2.4 Разработка обучающих уроков системы ACARS. 33

2.4.1 Инструкция по операциям на тренажёре системы ACARS. 33

2.4.2 Урок первый: инициализация плана полета. 34

2.4.3 Урок второй: смена провайдера. 36

2.4.4 Урок третий: запрос метеосводки METAR.. 37

2.4.5 Урок четвертый: сообщение о задержке на маршруте. 39

2.4.6 Урок пятый: выполнение запроса на связь. 41

2.4.7 Урок шестой: отправка сообщения органу ОВД.. 42

2.4.8 Урок седьмой: сообщение об экстренной посадке. 43

2.4.9 Урок восьмой: сообщение о нештатной ситуации на борту ВС.. 44

2.5 Разработка тестирования. 46

2.6 Выводы.. 49

3 Анализ влияния применения системы ACARS на безопасность полетов. 51

3.1 Анализ безопасности полетов с использованием системы ACARS. 51

3.2 Анализ вероятных проблем системы ACARS, с которыми могут столкнуться экипажи. 52

3.3 Возможность внедрения в канал связи ACARS посторонних лиц. 53

3.4 Случай подмены сообщения по каналу связи системы ACARS. 55

3.5 Выводы.. 56

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 57

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 58

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

АМ – амплитудная модуляция

БП – безопасность полетов

ДКМВ – декаметровые волны

МВ (УКВ, ОВЧ) – метровые волны (ультракороткие волны, очень высокие частоты)

ОВД – организация воздушного движения

УВД – управление воздушным движением

УКВ – ультракороткие волны

ACARS – Aircraft Communications Addressing and Reporting System (адресно-отчётная система авиационной связи)

ADS-B – Automatic Dependent Surveillance – Broadcast (автоматическое зависимое наблюдение – непрерывное)

ADS-C – Automatic Dependent Surveillance – Contract (автоматическое зависимое наблюдение ­– регулярное)

AEEC – Airlines Electronic Engineering Committee (комитет по электронной технике авиатранспортных компаний)

AOC – Aeronautical Operational Control (авиационный эксплуатационный контроль)

AAC – Airline Administrative Control (административный контроль авиакомпаний)

ARINC – Aeronautical Radio, Incorporated (авиационная радиокорпорация)

ATN – Aeronautical Telecommunications Network (организация воздушного движения)

ATSU – Air Traffic Service Unit (блок управления для обеспечения связи)

CDU – Control Display Unit (дисплей управления)

CMU – Communications Management Unit (блок управления связью)

CNS/ATM – связь (communication), навигация (navigation), наблюдение (surveillance) / организация воздушного движения (air traffic management).

CPDLC – Controller Pilot Data Link Communications (связь между пилотом и диспетчером по линии передачи данных)

DLK – Data Link (линия передачи данных)

DSP – Data Link Service Provider (поставщик услуг передачи данных)

FANS – Future Air Navigation System (комитет по будущей аэронавигационной системе)

FDAMS – Flight Data Acquisition and Management System (система сбора и управления полетными данными)

FMS – Flight Management System (система управления полетом)

HF - High Frequency (высокие частоты)

HFDL – High Frequency Data Link (высокочастотный канал передачи данных)

IP – Internet Protocol (интернет протокол)

MCDU – Multifunction Control Display Unit (многофункциональный комплекс управления)

MSK – Minimum Shift Keying (модуляция с минимальным сдвигом)

MU – Management Unit (блок управления)

SATCOM – Satellite Communications (спутниковая связь)

SITA – Society of International Aeronautical Telecommunications (международное общество авиационной электросвязи)

VDL-2 – VHF Data Link Mode 2 (ультракоротковолновый канал передачи данных)

VHF – Very High Frequency (очень высокие частоты)

ВВЕДЕНИЕ

Современные самолеты – это сложные машины, оснащенные передовыми технологиями. Они используют высокотехнологичное оборудование, композитные материалы, чтобы сделать самолеты более легкими и прочными. Самолеты также оснащены передовыми системами навигации и связи, которые позволяют пилотам и экипажам оставаться на связи и сохранять правильное направление по маршруту при любых обстоятельствах. Кроме того, современные самолеты оснащены передовыми системами безопасности, такими как автоматические системы оповещения о неполадках и авариях, система предупреждения столкновения самолётов в воздухе, система предупреждения об опасном сближении с поверхностью земли и другие, чтобы обеспечить максимальную безопасность полетов, пассажиров и экипажа.

С каждым годом интенсивность воздушного движения серьезно увеличивается, а следовательно, рабочая нагрузка в экипаже, на диспетчерской вышке и у аэродромных служб также возрастает. Традиционным методом взаимодействия экипажа ВС с диспетчером или аэродромной службой осуществляется путем ведения радиообмена. При организации и управлении воздушным движением, когда ведется радиообмен, могут возникнуть следующие трудности [1].

1) При голосовом общении: передача информации происходит медленно; качество связи зависит от уровня владения языком и акцента; возможны ошибки при передаче и восприятии информации; диспетчеры испытывают высокую нагрузку;

2) При передаче данных: недостаточно цифровых систем обмена данными между воздушными и наземными системами; отсутствуют поддерживающие автоматизированные системы на земле и на борту; существующие наземные сети имеют низкое качество.

3) При МВ (VHF) связи: радиотелефония подвержена помехам; ограничено покрытие услугами УКВ радиотелефонии; наблюдается перегрузка УКВ диапазона и каналов.

4) При ДКМВ (HF) связи: ДКМВ (HF) связь не ограничена прямой видимостью, но страдает от шумов и неэффективна. Для обеспечения надежной связи в этом диапазоне используют несколько рабочих частот, выбирая ту, на которой сигналы передаются наиболее благоприятно.

5) В МВ диапазоне связи количество каналов ограничено (720 или 2400 каналов), и в периоды высокой активности воздушного движения и рабочей нагрузки речевые каналы загружены по максимуму. Пилоты и диспетчеры вынуждены говорить быстро, что может привести к ошибкам восприятия. Рекомендуется, чтобы темп речи не превышал 80-100 слов в минуту.

Одним из недостатков голосовой радиосвязи является высокая вероятность ошибок при приеме информации, вызванная помехами и человеческим фактором. Четкость и скорость речи существенно влияют на количество ошибок при обмене радиосообщениями, что негативно сказывается на безопасности полетов. Для увеличения эффективности в системах наземной связи все чаще применяются автоматизированные системы передачи цифровой информации [3].

В течение последних 50 лет авиационная отрасль все шире использует систему ACARS (Aircraft Communications Addressing and Reporting System – Адресно-отчетная система авиационной связи) для улучшения безопасности полетов. Спутниковые системы связи также открывают возможности повышения надежности и непрерывности связи, независимо от расстояния, высоты полета и географического положения воздушного судна. ACARS позволяет обмениваться закодированными сообщениями между воздушным судном и наземной станцией, представляя пользователю эти сообщения в текстовом формате.

Без всяких сомнений, для обеспечения безопасности требуется высокопрофессиональная подготовка авиаспециалистов и один из важных факторов, который этому способствуют – это компьютерные тренажёры.

Подготовка пилотов – это сложный и многогранный процесс, который требует сочетания теоретического обучения, практического опыта и оценки производительности. В последние годы компьютерные тренажёры стали популярным инструментом для обучения пилотов, предоставляя им реалистичную и контролируемую среду для тренировки. В дипломной работе будет рассмотрена эффективность использования компьютерных тренажёров в подготовке пилотов, исследуя их преимущества, ограничения и влияние на общую эффективность обучения.

Компьютерные тренажёры предлагают ряд преимуществ для обучения пилотов. Во-первых, они обеспечивают безопасную и контролируемую среду для тренировки, позволяя пилотам практиковать сложные маневры и ситуации без риска для себя или самолета. Во-вторых, компьютерные тренажёры предлагают реалистичное моделирование полета, позволяя пилотам практиковать в различных условиях, таких как изменение погоды и технические сбои. В-третьих, компьютерные тренажёры могут быть настроены для индивидуального обучения, позволяя пилотам сосредоточиться на своих слабых местах и улучшить свои навыки.

Несмотря на преимущества компьютерных тренажёров, они также имеют некоторые ограничения. Во-первых, они не могут полностью воспроизвести физический опыт полета, что может затруднить адаптацию к реальной среде. Во-вторых, компьютерные тренажёры могут быть дорогими и требуют специального оборудования и обслуживания, что может быть финансово затратным для авиационных школ. В-третьих, компьютерные тренажёры могут стать устаревшими в быстром темпе развития технологий, что может потребовать частого обновления и модернизации.