Методи та пристрої обробки радіосигналів інваріантних до порушень працездатності авіаційної системи посадки

Дисертаційна робота присвячена синтезу спеціальних пристроїв дискретної фільтрації первинних вимірювань кутових координат ПС, які мають підвищену стійкість до широкого класу порушень працездатності кутомірного каналу системи посадки сантиметрового діапазону. Запропонована структура бортового вимірювача кутових координат ПС, підвищена точність якого забезпечується за рахунок використання апаратної та аналітичної надмірності. Проведено уточнення математичної моделі динаміки зміни у часі кутових координат ПС, що заходить на посадку та запропонована низка спрощених пристроїв дискретної фільтрації посадочних даних, оцінена їх ефективність за критерієм точність - апаратурні та програмні витрати. Виконано синтез спеціальних пристроїв дискретної фільтрації посадочних даних різної складності та ефективності, яким притаманна підвищена стійкість до короткочасних порушень працездатності кутомірного каналу посадочної системи. Проаналізована чутливість синтезованих пристроїв дискретної фільтрації до зміни організаційної структури обчислювального процесу та короткочасних збоїв у роботі апаратних засобів. Проведено напівнатурний експеримент з метою оцінки рівня функціональної надійності радіо-приймального тракту кутомірної підсистеми.

Ключові слова: система посадки, кутомірний канал, дискретний фільтр Калмана, достовірність та надійність посадочних даних, фільтрація марківських випадкових процесів.

Аннотация

Воловик А.Ю. Методы и устройства обработки радиосигналов, инвариантные к нарушениям работоспособности авиационной системы посадки - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.13 - Радиотехнические устройства и средства телеком-муникаций. - Хмельницкий национальный университет, Хмельницкий, 2010.

Диссертационная работа посвящена разработке специальных устройств дискретной фильтрации, которым присуща повышенная устойчивость к широкому классу нарушений работоспособности угломерного канала в системе посадки сантиметрового диапазона. Предложена структура ботового измерителя угловых координат ВС, повышенная точность и надежность которого обеспечивается путем введения аналитической и аппаратурной избыточности, а именно использования микро - ЭВМ с каналом прямого доступа к оперативной памяти и более сложного механизма фиксации характерной точки углового сигнального импульса. Использование уточненной математической модели динамики изменения во времени угловых координат воздушного судна в процессе выполнения посадочного маневра позволило предложить ряд упрощенных процедур дискретной фильтрации, в основе которых лежит аппроксимация временной зависимости матричного коэффициента передачи фильтра Калмана кусочно-постоянными функциями по методу наименьших квадратов. Оценена эффективность предложенных устройств за критерием точность - аппаратурные и программные затраты. Дальнейшее развитие получила методика синтеза устройств субоптимальной дискретной фильтрации марковских процессов, на основе которой были разработаны специальные линейные, нелинейные и адаптивные фильтры со свойствами повышенной устойчивости к кратковременным нарушениям работоспособности угломерного канала посадочной системы. Показано, что неотъемлемой составной частью предложенных алгоритмов является фильтр Калмана, охваченный цепью обратной связи со схемой принятия решений. Выходной сигнал цепи решающей обратной связи управляет величиной матричного коэффициента передачи фильтра Калмана и зависит от значения апостериорной вероятности исправного состояния канала наблюдений. Дана оценка качественных показателей оптимальных, адаптивных и субоптимальных процедур нелинейной дискретной фильтрации различной степени защиты от неполадок в канале наблюдений за критерием точность - достоверность - аппаратурные и программные затраты. Выполнен анализ чувствительности синтезированных устройств дискретной фильтрации к изменению организационной структуры вычислительного процесса и кратковременным сбоям в работе аппаратных средств, определены те участки оперативной памяти, которые требуют особого внимания с точки зрения обеспечения надежности вычислительного процесса. Осуществлен полунатурный эксперимент с целью определения уровня функциональной надежности радиоизмерительного тракта угломерной подсистемы.

Ключевые слова: система посадки сантиметрового диапазона, угломерный канал, дискретный фильтр Калмана, достоверность и целостность посадочных данных, фильтрация марковских случайных процессов.

Annotation

Volovik A.J. Methods and processing devices of signals which are invariant to malfunctions in air plane landing systems - Manuscript.

PhD thesis for Degree of Candidate of Technical Sciences speciality 05.12.13 -«Radiotechnical devices and means of telecommunications». - Khmelnytskiy National University, Khmelnytskiy, 2010.

Dissertational work is devoted to synthesis of special algorithms of a discrete filtration of primary measurements of angular coordinates of an air vessel which have the raised stability to a wide class of infringements of working capacity of the goniometric channel in system of landing of a centimeter range. On the basis of the lead analysis of architecture of system of landing and its format the signal is executed search of additional reserves of increase of accuracy and reliability of primary measurements of angular coordinates of an air vessel. The structure of an onboard measuring instrument of angular coordinates of the air vessel is offered, raised which accuracy is provided due to use of hardware and analytical redundancy. Specification of mathematical model of dynamics of change in time of angular coordinates of an air vessel which comes on landing is lead and a number of the simplified algorithms of a discrete filtration of landing data is offered, their efficiency by criterion accuracy - hardware and program expenses is estimated. Synthesis of special algorithms of a discrete filtration of landing data of different complexity and efficiency by which inherent stability to short-term infringements of working capacity of the goniometric channel of landing system is raised is executed. The analysis of sensitivity of the synthesized algorithms of a discrete filtration to change of organizational structure of computing process and short - term failures in work of hardware is lead. It is executed semi - natural experiment which purpose was estimation a level of functional reliability of a radio reception path of a goniometric subsystem.

Keywords: system of landing, the goniometric channel, discrete of Kalman filter, reliability and reliability of landing data, Markov's random processes, Bayesian methodology.

Размещено на Allbest.ru