Моделирование процессов возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских автоматических радиопеленгаторах

На правах рукописи

ГАСАНОВ Омар Исрапилович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АНОМАЛЬНЫХ ОШИБОК В АЭРОДРОМНЫХ КВАЗИДОПЛЕРОВСКИХ АВТОМАТИЧЕСКИХ РАДИОПЕЛЕНГАТОРАХ

Специальность

05.13.18 - математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Махачкала - 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дагестанский государственный технический университет».

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Асланов Гайдарбек Кадырбекович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Баламирзоев Абдул Гаджибалаевич;

кандидат технических наук, доцент Сфиева Диана Касумовна.

Ведущая организация ОАО «НТЦ ПРОМТЕХАЭРО»

Защита состоится «___»______________2010 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.052.02 в ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет», 367015, Республика Дагестан, г. Махачкала пр. Имама Шамиля, 70, ауд. 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет».

Автореферат разослан «___»______________2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к.т.н., доцент Меркухин Е.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В теории измерений и математической статистике аномальной называют случайную ошибку, величина и вероятность возникновения которой не превышают некоторых наперед заданных пределов.

Рост интенсивности воздушного движения приводит к ужесточению требований к обеспечению безопасности полетов, что, в частности, достигается повышением точностных характеристик навигационного оборудования. В них, как и в других измерительных системах, возникают аномальные ошибки. В связи с этим, навигационная техника, в частности, автоматические радиопеленгаторы (АРП) при эксплуатации периодически проходят проверку по точностным параметрам.

В радиопеленгации, если ошибка пеленгования в три раза превосходит среднеквадратическую, то ее называют аномальной. Аномальные ошибки появляются, как правило, из-за наличия некоторого мешающего фактора (помехи), несоблюдения требований к условиям размещения навигационного оборудования относительно других систем навигации или местных предметов, некорректности алгоритмов обработки информации, не приспособленности структурного построения АРП к определению пеленга в некоторых точках пространства или сигналов с определенными параметрами и т.д.

Природа аномальных ошибок АРП мало изучена. В отечественной и зарубежной литературе при расчете среднеквадратической ошибки пеленгования рекомендуется исключать из расчетов аномальные ошибки. Так, в соответствии с ГОСТ 23100-78 (Радиопеленгаторы автоматические методы летных испытаний), разрешается отбрасывать одно из пятидесяти измерений, следовательно, в АРП, в среднем, одно из 50 измерений является аномальным.

Исследование аномальных ошибок может быть выполнено методами натурного эксперимента, что является трудоемким, дорогостоящим и длительным процессом. При этом замена натурного эксперимента моделированием обеспечивает повторяемость результатов эксперимента. При натурном эксперименте, невозможно повторно обеспечить идентичность условий проведения эксперимента (характеристика подстилающей поверхности в районе размещения АРП, повторное нахождение воздушного судна в заданной точке пространства, в заданном положении).

Указанные выше трудности можно обойти посредством моделирования процессов возникновения аномальных ошибок, что дает заведомо более широкие возможности.

Таким образом, моделирование процессов возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских АРП с целью устранения их влияния на точность пеленгования является актуальной задачей.

Целью диссертационного исследования является моделирование процессов возникновения аномальных ошибок в квазидоплеровских аэродромных автоматических радиопеленгаторах с целью повышения безопасности управления воздушным движением.

В соответствии с целью в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

- проведена классификация причин возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских АРП;

- определены физические основы причин возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских АРП;

- разработаны математические модели и алгоритмы для исследования причин возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских АРП и осуществлена их программная реализация;

- проверена корректность функционирования алгоритмов и программ путем сравнения результатов моделирования с результатами натурных экспериментов.

- разработаны рекомендации по устранению влияния причин возникновения аномальных ошибок на результаты измерения пеленга в АРП.

Объектом исследования является природа причин возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских автоматических радиопеленгаторах.

Предметом исследования являются математические модели причин возникновения аномальных ошибок и алгоритмы обработки данных в аэродромных квазидоплеровских АРП с учетом причин их возникновения.

Средства и методы исследования базируются на системном подходе к изучению объекта и предмета исследования. В работе использованы методы математического моделирования, методы гармонического анализа, численные методы решения уравнений, методы статистической обработки результатов эксперимента. Для проверки работоспособности приведенных в работе моделей, алгоритмов и программ использованы методы натурного и полунатурного экспериментов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- предложена оригинальная классификация аномальных ошибок в квазидоплеровских АРП, основанная на учете физической природы возникновения ошибок, что упрощает процесс их изучения и исследования;

- выполнен комплексный анализ физической природы аномальных ошибок АРП и на этой основе разработаны математические модели процессов их возникновения, которые позволяют исследовать причины их возникновения и учитывать их при проектировании и эксплуатации АРП;

- разработаны оригинальные математические модели процессов возникновения аномальных ошибок в квазидоплеровских АРП, позволяющие имитировать причины их возникновения и на этой основе проводить исследования влияния указанных ошибок на результаты измерений.

- разработаны и исследованы методы, позволяющие устранять влияние причин возникновения аномальных ошибок на результаты измерения в АРП и на этой основе повысить безопасность управления воздушным движением;

- разработаны модели причин возникновения аномальных ошибок, позволяющие обеспечить повторяемость условий проведения эксперимента, (что не обеспечивается при натурном эксперименте) и на этой основе получить статистику для принятия решений.

Теоретическая и практическая значимость результатов исследования заключается в том, что разработанные модели, алгоритмы и программы позволяют:

- проводить исследования причин возникновения аномальных ошибок в АРП и их анализ без дорогостоящих натурных испытаний на моделях;

- значительно сократить объем материальных и временных затрат на выяснение причин возникновения аномальных ошибок в АРП и их анализ;

- практическая реализация предложенных методов и алгоритмов позволяет устранить влияние причин возникновения аномальных ошибок на результаты измерения пеленга в АРП, что повышает безопасность управления воздушным движением и снимает многие ограничения, связанные с требованиями по размещению АРП на местности.

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы внедрены в опытно конструкторских работах, выполненных в ОАО НИИ «Сапфир»:

- «Разработка многоканального автоматического радиопеленгатора и средств радиосвязи, встраиваемых в РСП» (шифр «Низовье АРП-РС»);

- «Разработка радиопеленгационной системы для автоматического оповещения о несанкционированном доступе в подвижных и неподвижных охраняемых объектах» (шифр «Страж»).

Апробация работы. Результаты работы обсуждались на заседаниях научно-технического Совета ОАО НИИ «Сапфир» в 2006 – 2009 годах, на научно-технических конференциях в ГОУ ВПО ДГТУ в 2005 – 2009 годах, на научно-технических семинарах исследовательского центра «Современные электронные элементы и технологии» при ДГТУ в 2007-2009 годах, на IV Всероссийской конференции по актуальным проблемам внедрения IT-технологий «Современные информационные технологии в проектировании, управлении и экономике» в 2009 году.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование физической природы причин возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских автоматических радиопеленгаторах.

2. Математические модели, алгоритмы и программы, позволяющие исследовать причины возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских автоматических радиопеленгаторах.

3. Методы, и алгоритмы, позволяющие устранять влияние причин возникновения аномальных ошибок на результаты измерения в АРП.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Объем работы составляет 130 страниц машинописного текста, включает 44 рисунка, 4 таблицы, 5 приложений на 26 листах, список литературы включает 82 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе «Предмет исследования и сущность научной задачи» проведен анализ ошибок пеленгования АРП и показано место аномальных ошибок в ошибках пеленгования.

Для повышения безопасности управления воздушным движением требуется учитывать аномальные ошибки пеленгования, возникающие в АРП. Для этого требуется проведение анализа причин и природы возникновения этих ошибок, а также систематизировать их. Для решения этой задачи в работе проведена классификация аномальных ошибок.

С целью моделирования процессов возникновения аномальных ошибок в АРП в первой главе также проведен анализ АРП как объекта моделирования, где показано, что основными устройствами, из-за которых возникают аномальные ошибки, являются антенная система (АС) и модуль обработки информации.

Тракт обработки информации АРП является программно-аппаратным, поэтому аномальные ошибки могут возникать как из-за некорректной алгоритмической и программной организации обработки информации, так и из-за особенностей аппаратной реализации АРП.

На рисунке 1 приведена классификация аномальных ошибок, возникающих в аэродромных квазидоплеровских автоматических радиопеленгаторах.

Во второй главе «Физические основы и математические модели процессов возникновения аномальных ошибок в АРП» после обоснования физических основ причин возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских АРП, приводятся математические модели процессов возникновения этих ошибок.

В частности, исследования влияния речевой модуляции на высокочастотный сигнал (ВЧ) показывают, что в нем часто появляются разрывы с длительностью 2 миллисекунды. Причиной пропадания сигнала

Рисунок 1 – Классификация аномальных ошибок АРП

являются переходные процессы, происходящие в радиоприемном устройстве (РПУ) АРП вследствие работы системы автоматической регулировки усиления. При отсутствии сигнала на входе РПУ коэффициент усиления является максимальным. В момент появления сигнала на входе РПУ, коэффициент усиления резко уменьшается, что приводит к возникновению переходных процессов, содержащих одно или несколько перерегулирований, наличие которых приводит к значительным фазовым искажениям пеленгуемого сигнала. Так как определение пеленга на источник радиоизлучения производится на основе фазовых соотношений сигналов с вибраторов АС, то перерегулирования приводят к появлению значительных ошибок, в том числе аномальных.

Кроме того, при превышении амплитуды пеленгуемого сигнала величины порога ограничения, ВЧ сигнал будет ограничиваться, что приведет к потере пеленгационной информации – т.е. к аномальным ошибкам.

Задача обнаружения сигнала является одной из важнейших задач, решаемых в радиопеленгации. Вследствие случайного характера входного шума, в работе обнаружителя всегда возможны ошибки.

В находящихся на эксплуатации аэродромных радиопеленгаторах АРП-75, АРП-80К применяются пороговые схемы обнаружения, где уменьшение вероятности ложной тревоги обеспечено за счет уменьшения дальности пеленгования, т.е. при малых значениях пеленгуемого сигнала происходит пропуск сигнала, либо обнаружение помехи, т.е возникает аномальная ошибка. Для уменьшения аномальных ошибок в АРП-75 и АРП-80К увеличен порог сигнала, при котором разрешается отображение пеленга. В связи с несовершенством схем обнаружения у АРП-75 и АРП-80К, работающих в узком диапазоне частот 118-136 МГц, при высоте полета воздушного судна (ВС) 3 км, дальность пеленгования равна 180 км., в то время как радиопеленгатор Пихта-1М, работающий в диапазоне частот 100-150 МГц; 220-400 МГц на той же высоте, пеленгует ВС на дальностях до 200 км.

При работе АРП в условиях помех полностью исключить ошибку обнаружителя невозможно, однако можно минимизировать вероятность такой ошибки. Это можно обеспечить, например, обнаружением сигнала по нескольким критериям и принятием решения об отображении пеленга по мажоритарному принципу.

При радиообмене с экипажами вертолетов с верхним расположением связной антенны, на излучаемый вертолетом сигнал накладывается паразитная частотная модуляция (ЧМ), вызванная отражением излучаемого сигнала от винта вертолета (винтовой эффект).

Изменение частоты пеленгуемого сигнала при неизменной частоте опорного сигнала влияет на точность работы фазового детектора АРП, что, в свою очередь, отражается на точности определения пеленга на источник радиоизлучения. Винтовой эффект был зафиксирован при проведении государственных испытаний АРП «Пихта – 1А» (разработка ОАО НИИ «Сапфир») в 1988 году в городе Кишиневе. При этом, для облета использовался вертолет МИ–8 с верхним расположением связной антенны. В результате испытаний было установлено, что 30 % отсчетов пеленга были с аномальными ошибками.

Возникновение винтового эффекта обусловлено следующими причинами. При последовательном подключении вибраторов АС в момент включения к-го вибратора АС с выхода радиоприемного устройства поступает сигнал

Sk(t) = Asin(0t- k -),

где: А- амплитуда сигнала;

0 - частота сигнала;

k – фаза сигнала, зависящая от номера вибратора АС, взаимного расположения пеленгуемого источника и АС;

- фазовая ошибка, вызванная наличием ЧМ;

t - текущее время.

Значения фаз определяются следующим выражением:

, k=1,…,N.

Фазовая ошибка будет определяться следующим выражением:

= cos( tk-), k=1,…,N,

где: - индекс девиации фазы пеленгуемого ЧМ сигнала;

- частота модуляции;

tk - момент времени, соответствующий включению k-го вибратора антенной системы;

- начальная фаза.

В частном случае, когда ЧМ вызвана вращением лопастей винта вертолета, для первой гармоники модулирующего сигнала справедливо:

=М,

где: - частота вращения винта;

М – число лопастей.

Если ЧМ пеленгуемого сигнала отсутствует, т.е. = 0, то с выхода радиоприемного устройства имеем сигнал

Sk(t) = A sin (ot - ).

В АРП фазы выделяются фазовым детектором, а пеленга определяется как начальная фаза огибающей сигнала относительно опорного сигнала соответствующего нулевому пеленгу

.

Если в пеленгуемом сигнале присутствует ЧМ, то на выходе фазового детектора образуется сумма сигналов

в связи с чем, измеренная начальная фаза суммарного сигнала будет отличаться от фазы огибающей сигнала на величину, которая является ошибкой измерения пеленга при наличии ЧМ. Величина ошибки зависит от большого числа параметров (). При равенстве модулирующей частоты и частоты коммутации вибраторов антенной системы в АРП будет наблюдаться стационарная ошибка, при неточном же совпадении частот изменяется со временем.

Для подтверждения адекватности математической модели в ОАО НИИ «Сапфир» были проведены испытания на экспериментальной установке. Результаты математического моделирования хорошо коррелируются с данными, полученными в ходе эксперимента.

Одной из наиболее часто встречающихся причин возникновения аномальных ошибок является отражение радиосигнала от местных предметов. В связи с дальнейшим развитием палубной авиации, изучение аномальных ошибок, вызванных отражением радиосигналов от местных предметов, особенно актуально для корабельных АРП.

Другой причиной возникновения аномальной ошибки АРП являются особенности диаграммы направленности АС, связанные с наличием интерференционных минимумов. При этом, если воздушное судно находится в зоне интерференционного минимума антенны АРП, а рядом с АРП находится местный предмет с большим коэффициентом отражения (например, аппаратная, т.е. кузов АРП), то величина отраженного сигнала будет значительно выше величины полезного сигнала. При этом в качестве азимута будет определен пеленг на местный предмет.

Неточность установки АС АРП (отклонение АС от вертикали и неправильная ее ориентация на север) приводят к появлению значительных ошибок пеленгования. Это особо актуально при размещении АРП на подвижных объектах.

В качестве примера в работе рассмотрено появление ошибки пеленгования, вызванной качкой судна, на котором размещается АРП. Считается, что АС жестко закреплена на судне и определяет пеленг относительно подвижной (связанной с судном) системы координат ОХ1Y1Z1. Для целей же навигации требуется пеленг относительно неподвижной системы координат ОХYZ.

Принимаем, что обе системы левые, с положительным направлением отсчета углов по часовой стрелке, а плоскость ОХY параллельна невозмущенной морской поверхности, ось ОZ перпендикулярна плоскости ОХY, ось ОХ направлена на север, а плоскость ОХ1Z1 параллельна диаметральной плоскости судна, причем ось ОХ1 параллельна основной строительной плоскости судна, а ось ОY1 перпендикулярна диаметральной плоскости судна и направлена на правый борт. При этом, центры неподвижной и подвижной системы координат О совмещаются с центром кольцевой антенной решетки АРП, а плоскость кольцевой антенной решетки заранее устанавливается параллельно строительной плоскости судна.

Положение связанной системы координат ОХ1Y1Z1 относительно системы ОХYZ однозначно определяется углами курса, крена и дифферента судна.

Если в неподвижной системе координат пеленгуемый передатчик имеет координаты (Х,Y,Z), пеленг и угол места, а в подвижной, соответственно Х1Y1Z1, 1 и 1, то истинный пеленг по измеренным значениям Х1Y1Z1, 1 и 1 может быть вычислен по формуле:

,

где:

(1)

При 1=40o, 1= 5o, = 10o, = 25o, = 0 из (1) получим ошибку пеленгования =2.04o

В навигации почти исключительное применение находят карты Меркатора. Проекция Меркатора относится к разряду цилиндрических проекций и является равноугольной (передает без искажения углы) и локсодромической (линия курса самолета изображается на карте прямой линией).

В то же время известно, что электромагнитные волны распространяются между двумя точками на земной поверхности по кратчайшему пути. Кратчайшим расстоянием между двумя точками на земной поверхности является ортодромия или дуга большого круга (линия, получаемая на поверхности земли при пересечении земного шара плоскостью, проходящей через точки расположения воздушного судна, АРП и центр земли).

Таким образом, истинный радиопеленг является ортодромическим и представляет собой угол между дугой большого круга, проходящей через радиопеленгатор и пеленгуемую радиостанцию, и истинным меридианом.

На Меркаторской же проекции прямой между двумя точками соответствует локсодромия. Таким образом, между дугой большого круга и локсодромией появляется методическая ошибка, называемая ортодромической поправкой. Ортодромическая поправка приближенно вычисляется по формуле:

, (2)

где – разность долгот между ВС и АРП,

ср - средняя широта между ВС и АРП.

При средней широте 700 (район Мурманска), расстоянии между ВС и АРП 330 километров и нахождении их на одной параллели, поправка к пеленгу вычисленная по (2) будет равна 4,90.

Для обработки пеленгационного сигнала на стабильной (измерительной) частоте сигнал, принимаемый АС АРП, модулируется частотой 5550 Гц («Платан», АРП–АС), или частотой 4200 Гц (АРП–80К, АРП–75). При этом, для уменьшения влияния внешних помех необходимо уменьшить полосу пропускания полосового фильтра, выделяющего измерительный сигнал, расположенного на выходе РПУ. Однако, сужение полосы пропускания фильтра ограничено по следующей причине: при последовательном переключении вибраторов АС в момент включения к-го вибратора на входной фильтр поступает сигнал:

Uk(t) = Ak sin(t - k),

где: Ak - амплитуда сигнала,

– частота измерительного сигнала,

k – фаза измерительного сигнала, по которой в устройстве обработки информации определяется пеленг,

к – номер вибратора АС.

При переключении с к - го вибратора на вибратор к+1 в фильтре возникает переходной процесс, слагаемый из двух составляющих.

Первая, полезная составляющая, вызванная воздействием сигнала

Uk+1 (t) = Ak+1sin(t - k+1).

Вторая, помеховая составляющая, вызванная окончанием сигнала с к-го вибратора. Эта составляющая затухает в фильтре, причем время затухания связано обратной зависимостью с полосой пропускания фильтра.

На рисунке 2 приведены временные диаграммы, поясняющие влияние коммутации вибраторов на точность пеленгования радиопеленгатора.

На рисунке приняты следующие обозначения:

Uвкл – импульс включения к + 1 вибратора;

Uвх – сигнал на входе полосового фильтра (показан случай изменения фазы на 180о);

Uk+1 – переходной процесс на выходе фильтра при появлении на его входе сигнала с к + 1 вибратора;

Uk – переходной процесс на выходе фильтра вызванный сигналом с к–го вибратора;

Uвых – суммарный выходной сигнал, равный:

Uвых = Uk + Uk+1.

Сужение полосы пропускания фильтра приводит к увеличению времени затухания помеховой составляющей U2вых, что в свою очередь, искажает фазу k+1, измеряемую в устройстве обработки информации, и снижает точность пеленгования.

В частном случае, приведенном на рисунке, когда k+1 - k = 180o, на выходе фильтра будет наблюдаться пропадание сигнала, что вызывает сбой в измерении фазы и, следовательно, в измерении пеленга.

Рисунок 2 – Временные диаграммы, поясняющие влияние коммутации вибраторов на точность пеленгования.

К аномальным ошибкам приводят также неверное восстановление фазовой неоднозначности последетекторного сигнала для АРП, измеряющих разность фаз между центральным и кольцевым вибраторами АС, а также работающих по методу дифференцирования фазы.

В работе приведена математическая модель возникновения фазовой неоднозначности.

Геологические процессы в земной коре (землетрясения), атмосферные и ионосферные процессы (молнии, полярные сияния) могут привести к появлению аномальных ошибок АРП.

Так, в 80-х годах прошлого столетия отмечены аномальные возмущения параметров сигналов навигационных систем "Лоран-С" и "Омега" на трассах, проходящих в окрестностях эпицентральных зон землетрясений (Рубдарское в Иране 1990г., Грузинское в 1991г.). Перед Спитакским и Рубдарским землетрясениями вблизи эпицентральных зон штатными средствами ПВО (в Белорусском военном округе СССР) в метровом диапазоне волн были обнаружены интенсивные ионизированные образования в виде "сгустков" и "облаков", молниеподобных разрядов, создававших активные широкополосные помехи большой мощности. Перед Спитакским землетрясением мощные помехи наблюдались на радиотелескопах, расположенных на Бюраканской астрофизической обсерватории (на частотах 37,5-38,25 МГц, 73-74,6 МГц), что дает право говорить о возможности возникновения аномальных ошибок перед сильными землетрясениями.

К сбоям в АРП приводит также выход из строя вибраторов антенной системы. Во всех АРП имеется система контроля вибраторов антенной системы, которая информирует диспетчера о том, что вычисленный пеленг не является корректным. Нами разработан алгоритм, программной реализацией которого проведено исследование влияния местоположения неисправного вибратора в антенной системе на точность пеленгования.

Несоблюдение ограничений, которые необходимо накладывать на соотношение амплитуд сигналов при их первичном преобразовании в однополосном модуляторе (ОМ) в АС АРП также приводит к появлению значительных ошибок. В работе приведена математическая модель, реализующая возникновение ошибок пеленгования вызываемых несоблюдением соотношений амплитуд сигналов при их первичном преобразовании в ОМ.

В третьей главе «Алгоритмы, моделирующие процессы возникновения аномальных ошибок АРП» приведены алгоритмы, реализующие математические модели, поясняющие процессы возникновения аномальных ошибок в АРП.

Для подтверждения влияния процесса коммутации вибраторов АС на точность пеленгования разработана модель низкочастотной части тракта обработки сигнала АРП в программе Matlab. Средства компьютерного моделирования позволяют оценить влияние различных элементов тракта обработки (в частности, полосового фильтра на выходе РПУ) на результат работы АРП. В частности, согласно разработанной модели, наличие полосового фильтра приводит к возникновению переходных процессов при работе фазового детектора, что влечет искажение огибающей разности фаз и, как следствие, к возникновению ошибки в вычислении пеленга. Подобный результат хорошо согласуется с теоретическими исследованиями.

Здесь же приведены алгоритмы нахождения номера вибратора, отказ которого приводит к максимальной ошибке пеленгования; восстановления фазовой неоднозначности при вычислении пеленга комбинированным методом; восстановления фазовой неоднозначности при вычислении пеленга методом дифференцирования фазы.

В четвертой главе «Предложения по устранению влияния причин возникновения аномальных ошибок на результаты измерения пеленга в АРП» предлагаются методы устранения влияние причин возникновения аномальных ошибок на результаты измерения пеленга в АРП.

Для устранения аномальных ошибок, вызываемых неправильным восстановлением сигнала, предлагается применять комбинированный метод восстановления фазовой неоднозначности, алгоритм которого разработан и приведен в главе 3. Данный алгоритм сочетает преимущества распространенного в квазидоплеровских АРП метода вычисления пеленга путем определения разности фаз между кольцевым и центральным вибраторами и метода вычисления пеленга путем дифференцирования фазы.

Для устранения аномальных ошибок, вызываемых переходными процессами, возникающими при коммутации вибраторов антенной системы, может быть предложен следующий метод – использование полосового фильтра (для выделения измерительной частоты) с переменной структурой. При этом, в момент коммутации вибратора, на непродолжительное время полоса пропускания фильтра увеличивается до максимально возможной. Это приводит к тому, что переходной процесс сигнала с предыдущего вибратора завершается быстро и не оказывает влияния на сигнал с последующего вибратора (см. рис. 2е).

Ошибки, возникающие при молниевых разрядах, вызываемые предвестниками землетрясений и полярными сияниями могут быть устранены обнаружителями сигналов современных АРП, использующих фазовые методы обнаружения, так как фазовые характеристики этих сигналов, в отличие от радиосигналов имеют большой разброс.

Для устранения ошибок, вызываемых наличием интерференционных минимумов в диаграмме направленности антенной системы предлагается использовать две пеленгационные антенны, размещаемые на разных уровнях от поверхности земли. При этом, интерференционные минимумы антенн будут разнесены в пространстве и если воздушное судно (ВС) попадет в интерференционный минимум одной антенны, то обнаружитель при обработке сигналов с него даст информацию «СИГНАЛА НЕТ», а со второго «НАЛИЧИЕ СИГНАЛА». Применение двух антенн, кроме возможности устранения потери информации из-за попадания ВС в интерференционный минимум антенны, позволяет увеличить коэффициент подавления помехи, т.е. увеличивает точность пеленгования.

Ошибки, вызванные наличием отражений сигнала от местных предметов, могут быть устранены путем формирования искусственной сканируемой в пространстве диаграммы направленности, что позволит осуществить селекцию пеленгов.

Ошибки, вызываемые выходом амплитудной и фазовой неидентичности вибраторов за пределы допустимого порога предлагается устранить путем использования при вычислении пеленга информации только с исправных вибраторов АС.

Разработан алгоритм устранения аномальной ошибки, вызванной речевой модуляцией радиосигнала, основанный на анализе полученных разностей фаз с одного вибратора в течение восьми циклов сканирования АС.

Здесь же приведена блок схема алгоритма по устранению, влияния паразитной частотной модуляции на точность пеленгования.

В заключении приведены основные результаты, полученные в ходе исследования:

- проведена классификация причин возникновения аномальных ошибок в квазидоплеровских АРП;

- определены физические основы причин возникновения аномальных ошибок в аэродромных квазидоплеровских АРП;

- разработаны математические модели, поясняющие причины возникновения аномальных ошибок в квазидоплеровских АРП;

- разработаны алгоритмы, реализующие ситуации, при которых возникают аномальные ошибки;

- разработаны методы, позволяющие устранить влияние причин, вызывающих аномальные ошибки, на точность определения пеленга в АРП.

Разработанные в диссертационной работе математические модели, алгоритмы и программы нашли практическую реализацию в виде использования предложенных алгоритмов и программ в разработках ОАО НИИ «Сапфир».

В приложении приведены акт внедрения результатов диссертационной работы, а также тексты программ.

Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в следующих работах:

I. Статьи опубликованные в научных журналах и изданиях, определенных ВАК:

1. Асланов Г.К., Гасанов О.И. Анализ причин возникновения аномальных ошибок в квазидоплеровских автоматических радиопеленгаторах // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. - №2 (76). - С. 87-93. (0,75/0,35).

II. Статьи, опубликованные в других научных журналах и изданиях.

2. Асланов Г.К., Гасанов О.И. Аномальные ошибки АРП // Сборник тезисов докладов XXV итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ, 22-24 апр. 2004 г. – Махачкала: ДГТУ, 2004. – С.41. (0,06/0,03).

3. Асланов Г.К., Гасанов О.И. Анализ причин возникновения аномальных ошибок АРП // Сборник тезисов докладов XXVI итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ, 21-23 апр. 2005 г. – Махачкала: ДГТУ, 2005. – С.53. (0,06/0,03).

4. Мамедов Л.К., Дзюба А.П., Гасанов О.И. Моделирование обнаружения сигнала в автоматическом радиопеленгаторе АРП-75 // Сборник тезисов докладов XXVIII итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. Технические науки. – Махачкала: ДГТУ, 2007. –Ч.I. - С.85. (0,04/0,01).

5. Аджигитов Д.Р., Магомедов К.М., Гасанов О.И. Компенсация фазовой неидентичности ВЧ тракта АРП // Сборник тезисов докладов XXVIII итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. Технические науки. – Махачкала: ДГТУ, 2007. – Ч.I. - С.96. (0,06/0,02).

6. Асланов Г.К., Гасанов О.И. Анализ ошибок автоматических радиопеленгаторов, вызываемых выходом из строя элементов антенной системы // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – 2008. - №11.- С.89-93. (0,53/0,3).

7. Гасанов О.И. Классификация аномальных ошибок аэродромных квазидоплеровских автоматических радиопеленгаторов // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – 2008. - №11.- С.107-111. (0,53).

8. Асланов Г.К., Гасанов О.И., Мамедов Л.К. Сравнение различных методов восстановления пеленгационного сигнала // Современные информационные технологии в проектировании, управлении и экономике: материалы IV Всероссийской конференции по актуальным проблемам внедрения и развития сектора IT-технологий, 22-25 сент. 2009 г. - Махачкала: ДГТУ, 2009. - С. 72-80. (0,4/0,17).

9. Асланов Г.К., Гасанов О.И. Улучшение технических характеристик АРП, путем его интеллектуализации // Современные информационные технологии в проектировании, управлении и экономике: материалы IV Всероссийской конференции по актуальным проблемам внедрения и развития сектора IT-технологий, 22-25 сент. 2009 г. - Махачкала: ДГТУ, 2009. - С. 100-103. (0,13/0,08).

10. Асланов Г.К., Гасанов О.И. Анализ аномальных ошибок АРП, возникающих при восстановлении пеленгационного сигнала // Сборник тезисов докладов XXX итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. Технические науки. – Махачкала: ДГТУ, 2009. – Ч.1. – С.92-93. (0,08/0,04).

11. Асланов Г.К., Гасанов О.И. Выход из строя элементов антенной системы АРП как причина возникновения аномальной ошибки пеленгования // Сборник тезисов докладов XXX итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. Технические науки. – Махачкала: ДГТУ, 2009. – Ч.1. - С.95-96. (0,08/0,04).

12. Гасанов О.И., Мамедов Л.К. Возникновение аномальных ошибок АРП из-за наличия интерференционных минимумов диаграммы направленности антенной системы // Сборник тезисов докладов XXX итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. Технические науки. – Махачкала: ДГТУ, 2009. – Ч.1. – С.97. (0,06/0,03).

Гасанов Омар Исрапилович

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Сдано в набор. Подписано в печать

Формат издания 60х84 1/16. Бумага офсетная.

Гарнитура Таймс. Печать ризограф. Усл. печ. л. 1,0.

Уч-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ

Отпечатано в ИПЦ ДГТУ.

367015, г.Махачкала, пр.Имама Шамиля, 70.