Автореферат (Траекторное сопровождение воздушных объектов в условиях неопределенности информации о параметрах их движения)

На правах рукописиУДК621.396.96Ву Чи ТханьТРАЕКТОРНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ВОЗДУШНЫХОБЪЕКТОВ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИИНФОРМАЦИИ О ПАРАМЕТРАХ ИХ ДВИЖЕНИЯСпециальность 05.12.14Радиолокация и радионавигацияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква 20131Работа выполненанакафедреФедерального государственного«Радиолокация и радионавигация»бюджетногообразовательногоучреждениявысшего профессионального образования «Московский авиационный институт(национальный исследовательский университет, МАИ)»НаучныйТатарскийруководитель:профессорБорисГригорьевич,заведующийрадионавигация»докторкафедройМосковскоготехнических«Радиолокацияавиационногонаук,иинститута(национального исследовательского университета, МАИ).ОфициальныеДоктор технических наук, профессор Меркулов Владимироппоненты:Иванович, заместитель генерального конструктора ОАО " Концерн" Вега", г.МоскваКандидаттехническихнаук,доцентПетровВячеславВладимирович, ведущий конструктор ОАО "ОКБ" Сухой".ВедущаяОАО "Корпорация"Фазотрон-НИИР", г.Москва.организация:Защита состоится «_____»_____________ 2013 г.

в .... часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.125.03 в Московскомавиационноминституте(национальном исследовательском университете, МАИ) по адресу:125993, г.Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4.СдиссертациейможноознакомитьсявбиблиотекеМосковскогоавиационного института (национального исследовательского университета, МАИ)по адресу:125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д.

4.Автореферат разослан «_____»_____________ 2013 г.Отзывы, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 125993, г.Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д.4, Ученый Совет МАИУченый секретарь диссертационного советаД 212.125.03, д.т.н., доцентМ.И. Сычев2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫРабота посвящена разработке и исследованию алгоритмов траекторногосопровождениявоздушныхсудов(ВС)поинформации,получаемойотрадиолокационных систем (РЛС), входящих в состав систем управления воздушнымдвижением (УВД), при наличии неопределенности в отношении параметров,определяющих траекторию движения наблюдаемых объектов и условий ихнаблюдения. Разработка алгоритмов оценивания изменяющихся во временитраекторных параметров ВС ведется с использованием математического аппаратанечетких множество.

Проводится оценка эффективности разработанных алгоритмовлинейного фильтрации путем имитационного моделирования с использованиемсреды математического моделирования MATLAB.Актуальность темы работыДля обеспечения безопасности воздушного движения необходима оперативнаяинформация о пространственном положении ВС в каждый момент времени ввыделеннойдляконтролязонеответственности.Необходимостьвтакойинформации особенно возрастает при интенсивном воздушном движении, котороеимеет место в районе современных аэропортов, располагаемых возле мегаполисов, атакже вблизи крупных городов. Как правило, функции контролера выполняетавиационный диспетчер, который наблюдает за перемещением BCпо информации,выносимой на экран системы мониторинга воздушной обстановки, котораяформируется по данным, поступающим от обзорных РЛС, входящих в системуУВД.

Известно, что возможности человека по восприятию и обработке информацииограничены, поэтому в управлении BC диспетчеру помогают автоматическиесистемы,которыеотслеживаютперемещениялетательныхаппаратоввпространстве, помогая ему принимать решения по обеспечению безопасностивоздушногодвижениявзонеответственности.Реализацияалгоритмовавтоматического сопровождения, как правило, строится на основе алгоритмовкалмановской фильтрации, которые требуют априорных знаний о предполагаемыхмоделях движений BC и реальных условиях наблюдения, в которых проводятсяизмерения траекторных параметров наблюдаемых объектов.

Поскольку данныесведения должны закладываться в алгоритмы фильтрации заранее, то существует3вероятность того, что реальные параметры, описывающие траекторию перемещенияBC и точностные характеристики каналов измерений, будут отличиться отаприорных.Такимтраекторногообразом,присопровожденияреальномBC,будетфункционированиясуществоватьалгоритмовнеопределенностьвотношении параметров моделей движения наблюдаемых объектов и точностныххарактеристикизмеряемыхтраекторныхпараметров,чтоподтверждаетактуальность проводимых в работе исследований.Объект исследования. В диссертационной работе в качестве объектаисследования рассматриваются алгоритмы траекторного сопровождения воздушныхобъектов в условиях неопределенности информации о параметрах их движения иусловиях наблюдения.Предмет исследования.

Принципы построения алгоритмов фильтрациитраекторных параметров наблюдаемых воздушных объектов, обеспечивающихфункционированиесистемтраекторногосопровождениявусловияхнеопределенности, обусловленной неточным знанием априорной информации вотношении параметров моделей движения и точности измерения наблюдаемыхтраекторных параметров.Целью работы является разработка и исследование алгоритмов оцениванияизменяющихсявовременитраекторныхпараметроввоздушныхобъектов,функционирующих в условиях неопределенности информации о параметрах ихдвижения и условий наблюдения.Практическая значимость результатов исследованийПроведенные в работе исследования нацелены на адаптацию известныхалгоритмовлинейнойфильтрации креальносуществующейна практикенеопределенности, обусловленной принимаемыми при проектировании моделямидвижения воздушных судов, конкретными значениями траекторных параметров ипараметров, описывающих условия наблюдения.

Получение в работе алгоритмылинейной фильтрации, на основе математического аппарата нечетких множеств,позволяют учитывать существующую на практике неопределенность при работеданных алгоритмов, а их реализация в виде математического продукта может бытьиспользована в функциональном программном обеспечении реально существующих4систем автоматического траекторного сопровождения воздушных объектов.Достоверность и обоснованность обеспечиваются корректностью постановкизадачи исследования и применением используемого математического аппаратасинтеза алгоритмов линейной фильтрации, математического аппарата НМ,современных методов исследовании и инструментальных средств для оценкиэффективности предлагаемых решений.Научная новизна результатов- полученный новый алгоритм линейной фильтрации изменяющихся вовременитраекторныхпараметроввоздушныхобъектов,основанныйнаматематическом аппарате нечетких множеств и учитывающий неопределенность впринятой модели движения объекта наблюдения и условиях наблюдения.- исследование влияния вида функций принадлежностей, описывающих термылингвистических переменных, отображающих вариации траекторных параметров иусловий наблюдения, на эффективность решения задачи фильтрации в условияхнеопределенности.- проведенная оценка влияния на эффективность работы линейных алгоритмовфильтрации траекторных параметров выбранных уровней пересечения функцийпринадлежности и количества термов, описывающих изменение оцениваемыхпараметров и условий наблюдения.- разработанная математическая модель системы линейной фильтрацийтраекторных параметров воздушных объектов, обеспечивающая выполнение задачиоценивания изменяющихся во времени параметров в условиях неопределенности, иполученныерезультатыоценкиэффективностиразработанныхалгоритмовфильтрации.Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту- синтезированные алгоритмы линейной фильтрации изменяющихся вовремени траекторных параметров наблюдаемых воздушных судов на базематематического аппарата нечетких множеств, позволяют реализовать линейныйфильтр, учитывающий вариации траекторных параметров и условий наблюдения;-изменениевидафункцийпринадлежности,5описывающихтермылингвистических переменных, отображающих вариации траекторных параметров иусловий наблюдения, незначительно сказывается на эффективности работысинтезированного фильтра;- варьирование выбранных уровней пересечения функций принадлежности иколичества термов лингвистических переменных, описывающих неопределенностьизменения траекторных параметров и условий наблюдения, слабо влияют наэффективность функционирования алгоритмов фильтрации;- математическая модель системы линейной фильтрации, построенная сучетом разработанных алгоритмов, позволяет осуществлять оценку эффективностипредлагаемых в работе решений.Апробация работы и публикации..

Результаты диссертационной работыдокладывались и получили одобрение на:- Научных семинарах кафедры «Радиолокация и радионавигация» Московскогоавиационного института;- 55-ой научной конференции МФТИ (г. Москва, МФТИ, 19-25 ноября 2012г.);- 11-ой Международной конференции «Авиация и космонавтика -2012» (г.Москва, МАИ, 13-14 ноября 2012г).Основные результаты диссертационной работы опубликованы в двух статьяхв журналах, входящих в рекомендованный ВАК МИНОБРНАУКИ России переченьдля публикации результатов исследований соискателям ученых степеней, доктора икандидата технических наук и в двух работах, включенных в сборники тезисовдокладов по результатами научно-технических конференций МФТИ и МАИ.Внедрение результатов диссертационной работы диссертационной работыРезультаты диссертационных исследований использованы в учебном процессена факультете радиоэлектроники летательных аппаратов Московского авиационногоинститута (национального исследовательского университета) по дисциплинам"Радиотехнические системы" и "Радиолокационные системы" при проведениилекционных и практических занятий, а также в качестве базовой программы поисследованиюалгоритмовлинейнойфильтрации,математического моделирования MATLAB.6выполненнойвсредеСтруктура и объѐм работы.