Система самоорганізації руху повітряних кораблів за концепцією



Скачати 189.86 Kb.
Дата конвертації25.12.2016
Розмір189.86 Kb.
Міністерство освіти і науки, МОЛОДІ ТА СПОРТУ україни

Національний авіаційний університет

Кафедра аеронавігаційних систем


ДОПУСТИТИ ДО ЗАХИСТУ

Завідувач кафедри



Харченко В.П.

“_____”____________2013 р.


ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

(пояснювальна записка)
випускника освітньо-кваліфікаційного рівня

СПЕЦІАЛІСТ”
Тема: Система самоорганізації руху повітряних кораблів за концепцією "Free Flight" .
Виконавець: Клушин О.С.

(підпис)


Керівник: Чепіженко В.І.

(підпис)


Консультанти з окремих розділів пояснювальної записки:

Охорона праці: Русаловський А.В.

(підпис)


Керування безпекою польотів Чинченко Ю.В.

(підпис)


Охорона навколишнього середовища Матвеева О.Л.

(підпис)


Нормоконтролер: Ларін В.Ю.

Київ 2013

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Інститут Аеронавігаціїі

Кафедра Аеронавігаційних систем ____________________________

Напрям (спеціальність) 6.070102 «Аеронавігація » 1

(шифр, найменування)

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри

ХарченкоВ.П.

«_____»___________2011 р.


ЗАВДАННЯ

на виконання дипломної роботи

Клушина Олександра Сергійовича ____________________________________

(прізвище, ім'я, по батькові випускника в родовому відмінку)

1.Тема дипломної роботи (проекту) Система самоорганізації руху повітряних кораблів за концепцією "Free Flight"

затверджена наказом ректора від « »

2. Термін виконання роботи (проекту):

3. Вихідні дані до роботи (проекту):

4. Зміст пояснювальної записки: 

5. Перелік обов'язкового графічного (ілюстративного) матеріалу:

6. Календарний план-графік.



№ пор.

Завдання

Термін

виконання



Відмітка про виконання













































Студент ____________________ О.С. Клушин

Керівник дипломної роботи ____________ В.І. Чепіженко

7. Консультанти з окремих розділів

Розділ

Консультант

(посада, П.І.Б.)



Дата, підпис

Завдання видав

Завдання

прийняв


Керування безпекою польотів в аеронавігаційній системі

доц, к.т.н.

Чинченко Ю.В.










Охорона праці

доц, к.т.н.

Русаловський А.В..










Охорона навколишнього середовища


проф.к.т.н.

Матвеєва О.Л.








8. Дата видачі завдання: “_____"___________ 2012 р.

Керівник дипломної роботи _________________ Чепіженко В.І.

(підпис керівника) (П.І.Б.)

Завдання прийняв до виконання __________________ Клушин О.С.



РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до дипломного проекту «Система самоорганізації руху повітряних кораблів за концепцією "Free Flight" »: сторінок, рисунок, таблиці, використаних джерел, не містить додатків.

Самоорганізація, Free Flight, Система, Модель, Проектування, CNS/ATM, Matlab.

Об’єкт проектування - Система самоорганізації руху повітряних кораблів за концепцією "Free Flight" .

Мета дипломного проекту – Розробити на базі Matlab систему самоорганізації руху повітряних кораблів.

Програмні засоби – Word 2007, Microsoft Office Picture Manager, Microsoft Office Visio 2077, Matlab, Paint.

Розроблена система самоорганізації повітряного руху за концепцією "Free Flight".

Матеріали дипломного проекту рекомендується використовувати при проведені наукових досліджень, у навчальному процесі та в практичній діяльності фахівців сфери авіації.

Прогноз припущення щодо розвитку об’єкту та предмету проектування – використання системи при впровадженні концепції "Free Flight".

ЗМІСТ

Перелік умовних позначень, скорочень, термінів........................................................8

Вступ...............................................................................................................................11

Розділ 1 Самоорганізація: Синергетичний підхід у процесі управління повітряни рухом...............................................................................................................................131.1 Синергетика.............................................................................................................13

1.2 Поняття самоорганізація.........................................................................................14

1.3 Найпростіший прикла самоорганизації – інтеллект роя......................................15

1.4 Принципи “інтеллекта роя” (swarm Intelligence)..................................................16

1.5 Властивості самооорганізаційних систем............................................................16

1.6 Вимоги до самоорганізаційних систем ................................................................17

1.7 Типи механізмів самоорганізації в агентських системах....................................17

1.8 Приклад прямих взаємодій - mesh мережі............................................................18

1.9 Актуальність cамоорганізаційних систем.............................................................20

1.10 Автономне керування повітряним рухом............................................................21

1.11 Модель автоного керування.................................................................................21

1.12 Впровадження концепції Free Flight....................................................................22

1.13 Основна ідея концепції "Free Flight"...................................................................23

1.14 Корпоративне рішення конфліктних ситуацій...................................................24

1.15 Багатоагентна модель повітряного руху ............................................................25

Висновок.........................................................................................................................28



РОЗДІЛ 2. Принципи самоорганізації руху ПК..........................................................29

2.1Управління повітряним рухом в середовищі CNS/ATM......................................29

2.2Методи розвязання конфліктів................................................................................30

2.3 Недоліки методів розв’язання конфліктних ситуацій.........................................31

2.4 Складна ергатична ситема......................................................................................32

2.5 Класична модель програмування ­- задача вибору................................................35

2.6 Природно-научний системний підхід організації складних систем................36

2.7 Самоорганізаційний підхід для решення конфліктних ситуацій........................37

2.8 Модель броунівського руху молекул газу як прототип реализації концепції Free Flight........................................................................................................................38

2.9 Взаємодія тіл в мегамирі.........................................................................................40

2.10 Взаємодія елементів ергатичнихх систем...........................................................41

2.11Формалізація віртуальной страти ........................................................................43

2.12 Результати моделювання системи самоорганізації руху повітряних кораблів за концепцією Free Flight..............................................................................................45

2.13 Блок-схема системи самоорганізації руху повітряних кораблів за концепцією "Free Flight"....................................................................................................................49

2.14 Система самоорганізації руху повітряних кораблів за концепцією "Free Flight"..............................................................................................................................50

Висновок.........................................................................................................................52

Розділ 3 Перспективи впровадження концепції Free Flight в сучасних системах УПР.................................................................................................................................53

3.1 Мінімум жорсткого керування...............................................................................53

3.2 Технічні рішення, які пропонує фірма "КОЛЛІНЗ".............................................54

3.3 Комплекс засобів зв'язку.........................................................................................54


3.4 Навігаційна система................................................................................................56
3.5 Системи спостереженя та попередження конфліктних ситуацій у повітряному просторі..........................................................................................................................57
3.6 Класифікація систем спостереження за повітряною обстановкою....................57
3.7 Автоматичне залежне спостереження ADS..........................................................59
3.8 Система TCAS 2000 ................................................................................................61

3.9 Система відображення інформації.........................................................................61

3.10 Економічні фактори...............................................................................................62

Висновок.........................................................................................................................64

Розділ 4 «Керування безпекою польотів в аеронавігаційній системі в разі

впровадження системи самоорганізації руху повітряних кораблів за концепцією

"Free Flight"....................................................................................................................65

4.1 Безпека авіації..........................................................................................................65

4.2 Розрахунку кругової захищеної зони для бокового ешелонування на маршру-

тах що перетинаються...................................................................................................66

Висновок.........................................................................................................................73

Розділ 5 Охорона навколишнього природного середовища......................................74

5.1 Нормативно-правова база електромагнітної безпеки..........................................74

5.2 Загальна характеристика електромагнітних полів та джерела їх утворення.....76

5.3 Дія електромагнітного випромінювання на організм людини, його

нормування.....................................................................................................................79

5.4 Захист від електромагнітних випромінювань радіочастотного діапазону........83

Висновок.........................................................................................................................80

Розділ 6 Охорона праці.................................................................................................87

Вступ...............................................................................................................................87

6.1 Аналіз умов праці авіаційного інженера у диспетчерському пункті.................87

6.2 Аналіз шкідливих і небезпечних факторів що діють на авіаційного інженера.88

6.3Підвищення значення напруги в електричному ланцюзі.....................................88

6.4 Захисні міри в електроустановках.........................................................................89

6.5 Освітлення................................................................................................................89

6.6 Аналіз достатності штучного освітлення в приміщенні......................................90

6.7 Підвищений рівень електромагнітного випромінювання...................................91

6.8 Шум і вібрація .........................................................................................................92

6.9 Мікроклімат..............................................................................................................92

6.10 Пожежна безпека...................................................................................................94

Висновок.........................................................................................................................96

Загальний висновок.......................................................................................................97

Список використаних джерел......................................................................................98


ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СКОРОЧЕНЬ, ТЕРМІНІВ

WMN (Wireless Mesh Network) - безпровідна комірчаста мережа

ІКАО International Civil Aviation Organization- міжнародна організація цивільної авіації

QoS (Quality of Service) - якість обслуговування

FF (Free Flight) - вільний політ

ПК - повітряний корабель

FAA ( Federal Aviation Administration) - федеральна авіаційна адміністрація

КПР - керування повітряним рухом

RTCA (Radio Technical Commission for Aeronautics) -  комісія по аеронавігаційних технічних засобах

КДП - контрольно-диспетчерський пункт

GPS (Global Positioning System) - система глобального позиціонування

ATM (Air traffic management) - організація повітряного руху

БАС - багатоагентна система.

ACAS (Alert Collision Avoidance System) - бортова система попередження зіткнень

CNS ( Communication, Navigation, Surveillance) - зв'язок навігація спостереження

GNSS (Global Navigation Satellites System) - глобальна Навігаційна Супутника Система

ADS - B( Automatic dependent surveillance-broadcast) - автоматичне залежне спостереження

УПР - правління повітряним рухом

АНС - аеронавігаційна система

FANS ( Future Aіr Navіgatіon Systems ) - аеронавігаційна система



FMS (Flight Management System) - система керування польотом

ЕОМ - електронно обчислювальна машина



(БРЕУ) - бортове радіоелектронне устаткування

УКХ - ультра короткі хвилі

KХ - короткі хвилі

HFDL (High Frequence Data Link) - високочастотні радіозасоби обміну даними

DLM - 900 - блок управління каналом обміну даними

ILS( Instrument Landing System) - інструментальна система посадки

MLS(Microwave Landing System) - мікрохвильова система посадки

TCAS (Traffic Collision Avoidance System) - система попередження зіткнень літаків

VPR(Voice Position Reports) - устаткування передачі мовних повідомлень екіпажів про місце розташування

PSR(Primary Surveillance Radar) - первинний радіолокатор

SSR(Secondary Surveillance Radar) - вторинний радіолокатор

МSSR(Monopulse Secondary Surveillance Radar) - моноімпульсний вторинний оглядовий радіолокатор

TDOA BML(Time Difference of Arrival Beacon Multilateration) - маякова система з оцінкою різниці запізнювання сигналів



(РКД) - рідкокристалічний дисплей

АС - автоматизована система;

АС УПР - автоматизована система управління повітряним рухом;

Синергетика - наука яка займається вивченням систем, що складаються з великого числа частин і які складним чином взаємодіють між собою.

Самоорганізація - механізм чи процес, що веде до виникнення, підтримки і зміни організації системи без явного зовнішнього управління під час її роботи .

Політика - це набір правив, що визначає пріоритети літаків на використання коридорів повітряного руху і кругів очікування, а також висотних ешелонів.

Агент - самостійний об'єкт, що має інтелект

Складна ергатична система (СЕС) - це сукупність по-різному цілеспрямованих людино машинних(ергатичних) систем



Ефект доміно -  теорія, яка основується на тому що, будь-яка зміна веде за собою лінійний ряд других змін аналогічно тому, як падають кості доміно, які вишикувані в ряд.

Прокляття розмірності - збільшення кількості змінних викликає зростання числа можливих варіантів розв’язування, асоційованих з кожним з етапів.



Ергатична система  - система, складовим елементом якої є людина-оператор (або кілька людей-операторів).

Функціональний гомеостазис - означає, що властивістю системи є забезпечення при рішенні будь-якої зі своїх приватних або загальних завдань наявності деякої сукупності стабільних в певних межах своєї функціональної поведінки в агресивному середовищі

Технологічний гомеостазис - визначає необхідність підтримки ергатичною системою своєї істотної поведінки в допустимих межах.

Маршрутизатор - цей пристрій, що сполучає підмережі обміну даними між собою

Безпека авіації це комплексна категорія, що охоплює всі елементи системи «людинатехнікасередовище»



Вступ

Авіаційна транспортна система є однією з найважливіших компонентів транспортної системи будь-якої країни. Одним з напрямів підвищення ефективності авіаційної транспортної системи є вдосконалення системи організації і управління повітряним рухом. Одним з інноваційних підходів до побудови систем організації повітряного руху виступає концепція вільного польоту що має на увазі існування середовища, де пілот наділений повноваженнями вибору маршруту в реальному часі без контролю з боку диспетчера і сам несе відповідальність за безпеку і оптимальне проведення польоту. Концепція "Free Flight" несе в собі відразу дві переваги:

1) Скорочення витрат, за рахунок економії палива і більшої гнучкості повітряного трафіку.

2) Централізований підхід, за участю людини-диспетчера, має низьку масштабованість, у зв'язку із зростанням повітряного трафіку.

При використанні концепції "Free Flight" вирішення конфлікту забезпечує безпечне просторове розділення ВС і вносить оптимізацію по загальному для коаліції ВС параметру. Рішення цих завдань з десятками ВС не під силу людині-диспетчеру.

Сьогодні виникла проблемна ситуація, яка полягає в протиріччі між потребою в універсальному системному методі вирішення конфліктів в аеронавігаційному середовищі, що задовольняє усім концептуальним запитам її учасників, і недостатніми можливостями існуючого науково-методичного апарату.

Однією з сучасних відповідей на такий виклик є значна активізація досліджень в області принципів, моделей і механізмів самоорганізації, а також програмних інструментів для розробки систем, що самоорганізуються. Вперше термін "самоорганізація" зустрічається ще в роботах Р.Декарта, в області кібернетики. Поняття системи, що самоорганізовується, було введене В.Р.Эшби , який визначає її як систему, яка сама змінює свою організацію.

Тому було впорваджено використання природно-научних системних підходів як основи для структурної і функціональної організації самого конфліктного середовища, так і для регламентації поведінки в ній динамічних об'єктів.

Для реального подолання відмічених системних і обчислювальних проблем в рішенні конфліктних завдань в середовищах типу CNS/ATM запропоновано використати природно-научний системний підхід, грунтований на описі реально існуючих закономірностей організації "Світу людини" Цей підхід нами розуміється як повна група законів організації складних природних систем, що гарантовано забезпечує їх існування у формі розширеного складного конфлікту.

Важливість такого розуміння організації складних систем обумовлена первинним конфліктним станом будь-якої реальної системи.

Аналіз існуючих синергетичних підходів показує, що досягнення самоорганізації і функціонального гомеостазису в АНС повинно грунтуватися на характеристиках енергетичної взаємодії її елементів.



СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Хакен Г. Информация и самоорганизация: Макроскопический подход к сложным системам / Г. Хакен. М.: Мир, 1991. – 240 с.

2. В.И.Городецкий. Самоорганизация и многоагентные системы. Ч. I.//Принята к публикации в журнале Известия РАН. Теория и системы управления, №1, 2012.

3. В.И.Городецкий. Самоорганизация и многоагентные системы. Ч. II. //Принята к публикации в журнале Известия РАН. Теория и системы управления, №2, 2012

4. В.И. Городецкий, О.В. Карсаев, В.В. Самойлов, Серебряков, С.В.

Инструментальные средства для открытых сетей агентов. Известия РАН. "Теория и Системы Управления", Москва: Наука, 2008, №. 3, 106-124.

5. Харченко В.П., Кукуш О.Г., Бабак Є.А., Зак­о­ра С.А. Класифікація конфліктних ситуацій між літальними апаратами та вибір зон безпеки.// Вісн. НАУ. – 2002. – №3.– С. 79–88.

6. В.И.Городецкий, О.В.Карсаев, В.Г.Конюший В.В.Купин, В.В.Самойлов. Моделирование процессов управления воздушным движением на основе многоагентных технологий. Научный вестник МГТУ ГА, серия Навигация и УВД, декабрь 2008

7. В.Городецкий, О.Карсаев, В.Самойлов, С.Серебряков. Многоагентные системы и групповое управление. В журнале "Искусственный интеллект и принятие решений, № 2, 2009.

8. Чепиженко В.И. Энергетико-потенциальный метод гарантированного разрешения поликонфликтов столкновения динамических объектов / В.И. Чепиженко // Кибернетика и вычислительная техника. – 2012. – № 168. – С. 54–61.

9. Чепіженко В.І. Енергетико–потенціальне управління повітряним рухом в середовищі CNS/ATM / B.В. Павлов, B.П. Харченко, В.І. Чепіженко // Вісник НАУ. – 2011. – № 4. – С. 10–19.

10. Чепиженко В.И. Виртуальные Эйнштейновские силовые поля в синергии

навигационного пространства сложных эргатических систем / С.В.Павлова, В.В.Павлов, В.И.Чепиженко // Вісник НАУ. – 2012 – № 3 – С. 15–27.)

11. Харченко В. П., Закора С. А. Применение принципов распределенного кооперативного решения конфликтных ситуаций в условиях концепции Free Flight // Журнал „Искусственный интеллект”, Донецк, ДонГИИИ. - 2004. - №3. - С.385-391.

12. Системы наблюдения за воздушной обстановкой[Електронний ресурс]/ Режим доступу:\ http://www.allbest.ru/o-3c0a65625b3ac68b4d43a89421216c37.html


13. Hoekstra J., Ruigrok R., Gent R. Free Flight in a Crowded Airspace? – Napoli: 3rd USA [Електронний ресурс] /Europe Air Traffic Management R&D Seminar, 13-16 June, 2000 - Режим доступу :\ rnl.nau.edu.ua/index.php/visnik/2151

14 Лекции по теории организации. Лекция 5. Самоорганизация: синергетический подход - Режим доступу:\ http://gendocs.ru/v19998/?cc=10





Каталог: main -> study -> abstracts
abstracts -> Міністерство освіти І науки, молоді та спорту укра ї ни Національний авіаційни й університет Кафедра аеронавігаційних систем допустити до захисту завідувач кафедри В. П. Харченко " " 2013 р. Дипломна робота
abstracts -> Розробка методів встановлення скороченого ешелонування на злітно-посадковій смузі
abstracts -> Дипломна робота (пояснювальна записка) Випускника освітньо-кваліфікаційного рівня «спеціаліст» Тема: Дослідження пропускної здатності аеропорту Гостомель Виконавець: Жежель М. С
abstracts -> На виконання дипломного проекту студента Садового Павла Геннадійовича Тема проекту: «Супутникова система посадки контроль цілісності джерел далекомірних вимірів глобальної навігаційної системи»
abstracts -> Розробка методів встановлення скороченого ешелонування на злітно-посадковій смузі
abstracts -> Розв’язання потенційно конфліктних ситуацій у повітряному русі при тренажерній підготовці
abstracts -> Дипломна робота (пояснювальна записка) Випускника освітньо-кваліфікаційного рівня «спеціаліст» Тема: Дослідження пропускної здатності аеропорту Гостомель Виконавець: Жежель М. С
abstracts -> Візуалізація супутнього сліду при заході на посадку


Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка