Анализ надежности авиационной ВЧ-радиосвязи в Байкитском центре овд и пути ее повышения

д.).Экипажи ВС, совершающих такие рейсы, поддерживают связь с центральной диспетчерской службой. Зона действия дальней ВЧ радиосвязи практически является глобальной, поскольку захватывает районы Северной Америки, Южной Америки, Южной Африки, Азии, Северного Ледовитого океана и т.д.В соответствии с руководящими документами в воздушной подвижной службе используется следующая технология радиообмена. Сообщения могут классифицироваться в соответствии с десятью приоритетами. Как правило, связь должна устанавливать радиостанция воздушного судна.Если наземная станция одновременно принимает вызовы нескольких ВС, то она сама устанавливает порядок обмена. Вызов на связь передается три раза с интервалом в две минуты, затем повторяется с интервалом в пятнадцать минут.Бортрадист, прежде чем возобновить вызов, должен убедиться, что вызываемая станция не поддерживает связь с третьей станцией. Воздушное судно должно сообщать все данные о полете, когда это целесообразно, в том числе и не дожидаясь запроса, в частности, данные о текущих координатах, курсе, скорости полета и ближайшем пункте назначения.Операторы радиостанций, прежде чем начать передачу, должны убедиться, что она не создаст помех другим станциям. Для передачи вызова используется частота, на которой осуществляется дежурство станции. После передачи вызывного сигнала, необходимо указать частоту, на которой будет осуществляться обмен, а также класс излучения (вид работы). Если вызывающая станция является станцией воздушного судна, то частота, которую следует применять для обмена, должна быть выбрана вызываемой станцией из частот, на которых может передавать вызывающая станция:Для воздушной подвижной службы Регламентом радиосвязи определены 13 поддиапазонов частот в диапазоне от 2 до 23 МГц. Полосы (поддиапазоны) частот выделенные для подвижной службы, делятся на две категории.К первой категории (R) относятся полосы частот, выделенные для связи между воздушными судами и наземными станциями, которые, в первую очередь, предназначены для обеспечения безопасности и регулярности полетов на внутренних и международных линиях.Частоты второй категории (OR) выделены для связи между воздушными судами и стационарными станциями, не относящимися к тем, которые, в первую очередь, предназначены для обслуживания полетов на внутренних и международных линиях.Общая (суммарная) полоса частот категории R составляет приблизительно 1300 кГц, соответственно, категории OR - 1000 кГц.Следует указать, что эти частоты предназначены для использования не только гражданской, но и военной авиацией.В соответствии с действующим положением, частоты, распределяемые для авиационной связи выделяются аэропортам для обслуживания внутренних и международных рейсов в определенных районах земного шара, региональным центрам авиационной связи, военно-воздушным силам, различным организациям и т.д. В настоящее время для обеспечения максимальной надежности и эффективности связи ВЧ радиосети могут создаваться в рамках определенных географических районов, которые выбираются с учетом маршрутов полетов и расположения наземных пунктов УВД. В районе (зоне) действия сети наземные станции сети управления имеют общие частоты. Допускается, что некоторые станции могут быть общими для двух или более зон радиосетей.Географические размеры зоны уменьшаются в случае большой загрузки радиосети. Если нагрузка сети мала или зоны разделены географически, общие частоты могут быть использованы для двух или более радиосетей.Радиосети авиационной воздушной ВЧ радиосвязи создаются для больших географических районов с учетом возможности обеспечения координации работы наземных станций, а также взаимодействия между диспетчерскими пунктами внутри данной радиосети и с диспетчерскими пунктами соседних радиосетей.В состав радиосетей включаются основные и вспомогательные радиостанции. К основным станциям сети относятся станции районных диспетчерских пунктов, обеспечивающие управление воздушным движением в определенных секторах воздушного пространства, районных диспетчерских служб, а также станции аэропортов с высокой интенсивностью воздушного движения, расположенных на трассах в обслуживаемом районе.К вспомогательным относятся станции районных диспетчерских пунктов, расположенные в определенных пунктах зоны радиосети с целью оказания помощи основным станциям для обеспечения непрерывности связи с воздушными судами в контролируемом районе.Эти станции, как правило, работают на частотах основных станций сети и устанавливают связь с воздушными судами в соответствии с особыми правилами. Основные станции сети обычно работают круглосуточно, вспомогательные как круглосуточно, так и в определенные часы суток с учетом расписания полетов. Координация работы между станциями сети организуется по каналам авиационной наземной связи, включая каналы ВЧ диапазона.Взаимодействие наземных станций данной сети со станциями других сетей может осуществляться путем вхождения в эти сети на их рабочих частотах или по каналам авиационной наземной связи.Для обеспечения высокой оперативной связи с ВС наземные станции сети должны быть оборудованы средствами приема и передачи информации на каждой частоте, выделенной для данной сети. В случае обеспечения возможности быстрой перестройки передатчиков по частоте, их количество может быть меньше числа рабочих каналов (частот). Примером одной из зоновых радиосетей может быть радиосеть района севера центральной Азии (NCA-1). Для этой сети выделены частоты 3019,0; 5646,0; 133150,0; 17958,0 кГц, которые назначены радиоцентрам аэропортов Ивдель, Ханты-Мансийск, Москва, Сыктывкар, Екатеринбург, Вологда.При полетах на большие расстояния связь с Москвой осуществляется на 26 частотах, выделенных компании "Аэрофлот". Частоты, предназначенные для воздушной подвижной службы, выделяются различного рода компаниями и корпорациями. Корпорации NASA (США) назначено 189 частот, компании "Boeing" (США) 20 частот и т.д. Перераспределение частот в интересах той или иной организации может осуществляться с участием соответствующих международных структур (Международного союза электросвязи и т.д.). Важно отметить, что а пределах земного шара имеет место выделение частот, как правило, нескольким потребителям, что, несмотря на принимаемые меры по территориальному разносу приемников и источников излучений, может приводить к взаимным помехам.Следует также отметить, что основным режимом работы авиационных радиолиний является режим речевой связи в полосе приблизительно 3 кГц. Радиотелефонный обмен ведется непосредственно по линии "диспетчер-экипаж", а радиотелеграфный - через радистов-операторов (при полетах государственной авиации).Имеющиеся статистические данные по авиационной ВЧ радиосвязи показывают, что более половины (58%) времени речевой связи используется для передачи данных о координатах, курсе, скорости полета и т.д.В тех случаях, когда радиосеть включает большое количество станций, связь в рамках данной сети для воздушных судов, выполняющих полет по любому из отдельных участков маршрута, должна обеспечиваться выделенными станциями, которые для данного участка определяются в качестве «главных станций». В общем случае, главными станциями являются те станции, которые обслуживают места, непосредственно относящиеся к полетам по данному участку маршрута, то есть пункты взлета и посадки, соответствующие центры полетной информации или районные диспетчерские центры и в отдельных случаях дополнительные удобно расположенные станции, требующиеся для обеспечения полной зоны обслуживания радиосвязью маршрута полета или для целей перехвата. При назначении главных станций учитываются характеристики распространения сигналов на используемых рабочих частотах.В тех районах или на тех маршрутах, где условия радиосвязи, продолжительность полетов или расстояния между наземными станциями требует принятия дополнительных мер в целях обеспечения непрерывности двусторонней связи «Воздух-Земля» на протяжении всего данного участка маршрута, главные радиостанции должны нести совместную ответственность за непрерывное прослушивание радиочастот (радиовахту) таким образом, чтобы каждая из них осуществляла прослушивание частот для данной части полета, во время которого сообщения, поступающие с борта воздушного судна, могут обрабатываться данной станцией наиболее эффективно.В процессе прослушивания радиочастот каждая главная станция должна среди всего прочего:нести ответственность за выделение соответствующих основных и резервных частот для связи с воздушным судном;принимать все донесения о местоположении воздушного судна и обрабатывать другие имеющие важное значение для безопасного выполнения полета сообщения, поступающие с борта и направляемые на борт воздушного судна;нести ответственность за выполнение действий, необходимых в случае отказа связи.Передача функций прослушивания радиочастот от данной станции к следующей станции, как правило, должна осуществляться во время пересечения границ районных диспетчерских центров или районов полетной информации, причем данное прослушивание выполняет в любое время, или когда это возможно, станция обслуживающая диспетчерский район или район полетной информации, в зоне которого выполняет полет данное воздушное судно. Однако, где этого требуют условия связи, от станции может потребоваться продолжения прослушивания за пределами таких географических границ, если этим самым могут быть значительно улучшены условия и характеристики двусторонней связи «Воздух-Земля».Бортовая станция должна уведомляться соответствующей наземной станцией относительно необходимости перехода с одной частоты на другую или от одной радиосети к другой. При отсутствии такого уведомления бортовая станция должна предупреждать соответствующую наземную станцию до начала такого перехода.В случае перехода от одной радиосети к другой данный переход в целях обеспечения непрерывности связи предпочтительнее осуществлять в то время, когда воздушное судно поддерживает связь со станцией, функционирующей в обеих радиосетях. В случае, если смена сети должна произойти одновременно со сменой связи с другой станцией сети, этот переход должен координироваться двумя станциями сети до уведомления о смене частоты или выдачи разрешения на смену частоты. Воздушные суда должны быть также уведомлены об основных и резервных частотах, предназначенных для использования при таком переходе.Радиостанция на борту воздушного судна, которая при прослушивании частот переходит по требованию соответствующего полномочного органа УВД с одной радиочастоты на другую, должна информировать соответствующую наземную станцию о том, что прослушивание осуществляется на новой частоте.При установлении контакта с радиосетью после взлета воздушного судна бортовая станция должна передать соответствующей главной станции время взлета и время пролета последней контрольной точки.При установлении контакта с новой радиосетью бортовая станция должна передавать соответствующим главным станциям время пролета последнего контрольного пункта или местоположения, которое докладывалось в последний раз.До прекращения контакта с сетью бортовая станция должна во всех случаях уведомлять соответствующую главную станцию о своем намерение сделать это.При работе в радиосети бортовая станция в принципе должна передавать каждый раз, когда позволяют условия связи, своисообщения тем станциямрадиосети, от которых они могут быть наиболее простым способом доставлены в конечные пункты назначения. В частности, донесения с борта воздушного судна, требуемые органами обслуживания воздушного движения, должны передаваться станции радиосети, обслуживающей районный диспетчерский центр или центр полетной информации, в зоне ответственности которого воздушное судно выполняет полет. И наоборот, сообщения, посылаемые воздушным судам, находящимся вполете, должны, когда это возможно, передаватьсянепосредственно воздушному судну станцией радиосети, обслуживающей местонахождениесоставителя сообщения.Висключительных случаяхвоздушному судну может потребоваться установление связи с наземной станцией, функционирующей за пределами радиосети, обслуживающей данный участок маршрута. Это допускается при условии, что такая связь не окажет мешающего воздействия на осуществление непрерывного прослушивания внутри сети радиосвязи, относящейся к данному участку маршрута, когда такое прослушивание осуществляется по требованию соответствующего полномочного органа ОВД и при условии, что данная связь не причинит излишних помех работе других наземных станций авиационной связи.Сообщения, передаваемые с борта воздушного судна наземной станции радиосети, должны всякий раз, когда это возможно, перехватываться и подтверждаться другими станциями сети, которые обслуживают места, где также необходима данная информация. В принципе, количество станций, которые должны перехватывать сообщения, поддерживается на минимальном уровне, удовлетворяющем эксплуатационную потребность.Подтверждение перехваченного сообщения должно передаваться сразу после подтверждения приема станцией, которой было передано данное сообщение,В случае, если подтверждение о перехвате сообщения отсутствует в течении одной минуты, наземная станция, принявшая данное сообщение с борта воздушного судна, должна направить его (как правило, используя для этого каналы авиационной фиксированной электросвязи) станции или станциям, не подтвердившим перехвата данного сообщения. Когда подобная ретрансляция осуществляется по каналам сети авиационной фиксированной электросвязи, сообщения должны быть адресованы соответствующей наземной станции (станциям) радиосети.Наземная станция, которой были адресованы сообщения, должна осуществлять их местную рассылку в том же порядке, в котором они были получены непосредственно с борта воздушного судна по каналу двусторонней связи «Воздух-Земля».Наземная станция авиационной подвижной радиосвязи ВЧ диапазона, принявшая донесение с борта или сообщение, касающееся метеорологической информации, переданной воздушным судном, находящимся в полете, незамедлительно должна направить данное сообщение:органу обслуживания воздушного движения и метеорологическим учреждениям, связанным с данной наземной станцией;соответствующему летно-эксплуатационному агентству или его представителю, когда данное агентство сделало специальный запрос в отношении получения таких сообщений.В случае, когда сообщение, адресуемое находящемуся в полете воздушному судну, принято наземной станцией, включенной в адрес и когда данная станция не имеет возможности установить связь с воздушным судном, которому адресовано данное сообщение, это сообщение должно быть направлено тем наземным станциям на маршруте полета, которые могут установить связь с воздушным судном. Данное положение не исключает возможность передачи первоначального сообщения тому воздушному судну, которому оно было адресовано, наземной станцией, направляющей сообщение другим станциям, если данная наземная станция будет в состоянии позже установить связь с указанным воздушным судном. В случае, если наземная станция, которой адресуется сообщение, не в состоянии переслать его, об этом должна быть уведомлена исходная станция.Наземная станция авиационной подвижной радиосвязи ВЧ диапазона, направляющая сообщение, изменяет его адрес путем замены своего собственного индекса местоположения на индекс местоположения наземной станции, которой пересылается данное сообщение.Способы повышения надежности ВЧ-радиосвязиОчевидно, что верность восприятия сообщений в каналах воздушной радиосвязи оказывает существенное влияние на эффективность УВД и на протекание процессов в системе воздушного транспорта в целом. В свою очередь, верность восприятия зависит не только от факторов технического характера, но и от психофизиологического состояния пилота и диспетчера УВД. Известны случаи, когда при хорошо работающих каналах связи сообщения воспринимались неправильно. Это относится в первую очередь к восприятию числовых сообщений.В периоды пиковой интенсивности воздушного движения речевой канал загружен до предела. При этом становится значительным уровень взаимных помех, ухудшающих качество связи. При этом у пилотов и диспетчеров появляется желание говорить быстрее, что, как правило, ведет к повышению вероятности возникновения ошибок восприятия.В документах ICAO (Doc.9426/AN/924) указываются важнейшие направления работ по обеспечению высокой надежности наземных систем диспетчерской связи. К их числу относится создание многофункциональных линий авиационной наземной связи, обеспечивающих возможность независимого обмена данными различных классов (например, обмена данными по вопросам взаимодействия органов УВД, метеорологической, аэронавигационной и другой информацией).Таким образом, к основным направлениям совершенствования средств радиосвязи можно отнести следующие:переход от однофункциональных к многофункциональным системам связи.переход от передачи аналоговых сигналов к цифровым;автоматизация управления сетями связи;создание сетей с резервными каналами связи для повышения надежности связи;применение уплотнения передаваемой информации с использованием временного уплотнения каналов связи;повышение помехоустойчивости каналов связи;совершенствование оконечной аппаратуры, применение в ней современной элементной базы, методов формирования и обработки сигналов, что способно повысить надежность каналов связи. Для получения устойчивой радиосвязи в сложной помеховой обстановке разработаны методы передачи информации с помощью широкополосных сигналов (ШПС). Используя ШПС возможно вести устойчивую радиосвязь даже в тех случаях, когда уровень принимаемого полезного сигнала ниже уровня помех.Использование в широкополосных системах связи (ШСС) сигналов сложной формы затрудняет также извлечение информации из сигнала, если не известны данные о его структуре, что представляется в настоящее время весьма актуальным из-за участившихся случаев захвате воздушных судов.Широкополосные сигналы могут обеспечить высокую достоверность Связи и передачу сообщений с требуемым для современных систем цифровой радиосвязи качеством и оперативностью.Отличие широкополосной системы от обычной (узкополосной) состоит в использовании сигналов с полосой частот, значительно более широкой, чем полоса передаваемого сообщения, и методов селекции, основанных на применении сигналов различной формы на передающей и согласованных с формой сигналов различной формы фильтров на приемной стороне.Важно отметить, что широкополосные системы радиосвязи принципиально совместимы с узкополосными, т.е. на одном и том же участке диапазона могут одновременно работать и те, и другие, не оказывая серьезных помех друг другу.Проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что перспективы для использования широкополосных систем радиосвязи в ГА достаточно хорошие. Поэтому разработка таких систем является актуальной уже в настоящее время.Характеристика задач и методов анализа эксплуатационной надёжности.В настоящее время применяется следующая классификация задач надёжности: математические; организационные; технические; качественные [6].Математические задачи надёжности заключаются в использовании математических моделей для прогнозирования показателей надёжности и эффективности эксплуатации ОС, широким применении методов статистического анализа для оценки параметров моделей, формирования зависимостей, как аналитических, так и статистических, для оптимальных режимов ТО изделий АТ.Организационные задачи надёжности состоят в разработке и назначении режимов ТО ЛА и АВД, составлении рекомендаций по организации выполнения работ по ТО в ЭАП.Информационный аспект надёжности включает разработку схем организации сбора информации об отказах и неисправностей АТ в ЭАП и разработку систем учёта и обработки такой информации с использованием вычислительной техники.Технические задачи состоят в разработке комплекса технических средств для обеспечения надёжности ОС в ЭАП. В этот комплекс входят средства контроля технического состояния изделий АТ, средства дефектации и т.д.Качественные задачи обеспечения надёжности заключаются в качественном анализе отказов и неисправностей АТ, их классификации и разработке рекомендаций по их устранению.Методы анализа эксплуатационной надёжности ОС представляют количественную оценку характеристик и параметров моделей возникновения и развития отказов и неисправностей, рассматриваемых ранее. Они позволяют решать задачи анализа ЭН, стоящие перед эксплуатационными предприятиями и направленные на организацию эксплуатационного процесса технической эксплуатации парка ЛА. В качестве основных можно выделить следующие задачи:Определение фактического уровня ЭН ФС ЛА и их изделий;Разработка и оценка эффективности мероприятий, направленных на повышение ЭН;Обоснование ресурсов АТ;Формирование и совершенствование режимов ТО ОС;Разработка и совершенствование технических требований по повышению ЭН АТ.Для решения данных задач установим порядок сбора, учёта, обработки и анализаинформации о неисправностях АТ, который регламентирован отраслевыми документами и предусматривает:классификацию информации; накопление и хранение; выявлениенеисправностей, угрожающих безопасности полётов; выявление наименее надёжных изделий, узлов, агрегатов; систематизацию отказов по причинам, характеру, проявлению и внешним признакам; выявление недостатков эксплуатации АТ, её ТО и Р и конструктивнопроизводственных; определение влияния режимов ТО и Р на ЭН.Источником информации установлена карточка учёта неисправностей АТ (КУНАТ), которая является первичным документом статистической информации. Современные автоматизированные гидросмазочные системы, используемые в ЭАП, ориентированы на использование ЭВМ, ПЭВМ и сетевого управления процессами сбора, учёта и потребления жидкости.Для решения обозначенных задач анализа ЭН и для последующего формирования режимов ТО ОС рассматривается два информационных статистических потока: наработка до отказа (до неисправности) и количество отказов (неисправностей) на интервале наблюдений. Методы анализа ЭН базируются на рассмотрении качественной и количественной оценке процессов, возникающих при эксплуатации АТ. Используется большой объём статистического материала, получаемого в результате наблюдений за практической эксплуатацией парка ЛА в ЭАП. Основа методов анализа ЭН- математическая статистика. При анализе, в первую очередь, рассматриваются модели отказов и неисправностей АТ, а затем для решения конкретной задачи привлекается соответствующий математический аппарат. Достаточно большой объём вычислений связан с количественной оценкой ЭН, которая в обязательном порядке должна сопровождаться качественной инженерной оценкой отказов и неисправностей АТ. При количественной оценке имеют дело со случайными величинами, при этом объёмы наблюдений и состав (выборка) тоже случаен. На основании выборочных наблюдений нельзя точно определить значения интересующих параметров процесса и показателей ЭН (характеристики моделей), а можно вычислить только оценки параметров. Для данных целей необходимо использовать основные положения теории оценки [7].Эффективной считается несмещённая оценка, имеющая наименьшую дисперсию. В каждом конкретном случае будет отличие оценки от параметра, которое при многократных наблюдениях характеризуется дисперсией. Тогда чем меньше дисперсия, тем меньше ошибка при оценке. Из 2х несмещённых оценок эффективнее та, у которой имеется дисперсия.Состоятельной считается та оценка, которая с увеличением количества наблюдений по вероятности стремиться к истинному значению. Несмещённая оценка будет состоятельной, если при увеличении объёма выборки её дисперсия будет стремиться к 0.Наиболее распространены следующие методы нахождения оценки: максимального правдоподобия; метод моментов; метод разделяющих разбиений.3. Разработка предложений по повышению надежности ВЧ-радиосвязи в Байкитском центре ОВД3.1 Анализ использования радиочастотного спектраАнализ систем радиосвязи ВЧ диапазона, обязательным компонентом которых является ионосферный радиоканал, невозможно без предварительного представления модели среды, в которой происходит распространение сигнала. Эффективность функционирования таких систем зависит от степени соответствия модели, принятой при проектировании, реальным процессам, происходящим в ионосфере.Известно, что ионосфера, особенно в высокоширотных географических зонах, является нестационарной средой, для которой характерно значительное .расхождение результатов моделирования с данными, полученными экспериментальным путем. Практически ни одна из существующих моделей не дает адекватного представления об условиях прохождения радиосигналов через ионосферу. При этом, вероятность совпадения теоретических и экспериментальных данных уменьшается с увеличением географической широты. Этот факт не позволяет с достаточной надежностью и эффективностью эксплуатировать системы радиосвязи ВЧ диапазона, если их параметры определены только по результатам расчетов и не подтверждены экспериментальными исследованиями.Там не менее, к настоящему моменту времени накоплен богатый опыт изучения ионосферы и прогнозирования изменения ее состояния. В ряде стран разработаны национальные ионосферные модели. Несмотря на неизбежный разброс в оценках, а также продолжающиеся теоретические и экспериментальные исследования, общая картина физических процессов в ионосфере может быть представлена достаточно полно. Однако, наряду со сложными физическими процессами регулярного характера, обусловленными суточными, сезонными и одинадцатилетними циклами солнечной активности, которые могут быть предсказаны с достаточно высокой степенью вероятности, в ионосфере (особенно это характерно для высокоширотных областей) имеют место резкие изменения ее состояния, которые носят нерегулярных - случайный и непериодический характер.К числу основных нерегулярных процессов следует отнести:Образование областей аномального поглощения радиоволн в нижней части ионосферы за счет значительного увеличения ионизации слоя D;Образование спорадических слоев в области Е;Ионосферное возмущение области F2;В настоящее время известны четыре типа аномального поглощения радиоволн в ионосфере:Поглощение типа (SID),которое обусловлено проникновением жесткогорентгеновского излучения, внезапно возникает на всей освещенной стороне Земли и длится десятки минут. Данный тип поглощений охватывает целую группу явлений, известных как «внезапные ионосферные возмущения». Они вызываются воздействием хроносферных солнечных вспышек на ионосферу Земли и наблюдаются в дневное время суток. Увеличение интенсивности рентгеновского и ультрафиолетового излучений приводит к росту электронной концентрации в слое D ионосферы в 5 -10 раз, в слое Е на 50 - 100 % и в слое F на 1 - 20 %. Воздействие поглощения типа SID на характеристики радиосигналов выражается в изменении амплитуды и доплеровской частоты.Поглощение типа SSA,которое возникает также внезапно и только ввысоких широтах во время магнитной бури, Поглощение этого типа наблюдается исключительно в зонах полярных сияний. Оно обусловлено всплесками тормозного рентгеновского излучения электронов, высыпающихся в ионосферу под воздействием ударного фронта потока солнечной плазмы. По продолжительности и интенсивности данный тип поглощения приближается к типу SID.Поглощение типа РСА вполярной шапке (ППШ). Причиной возникновенияэтого явления служит вторжение в атмосферу Земли солнечных космических лучей, состоящих в основном из протонов, с энергиями более 10-20 МэВ в дневное время суток и 5 - 10 МэВ в ночное время суток. Поглощение этого типа охватывает полярную область обоих полушарий на широтах, превышающих 60° и длится в течении нескольких суток, от начала вспышек на видимом лимбе Солнца и последовательно проходя следующие стадии: SID, стадия интенсивного поглощения, после которой следует магнитная буря с внезапным началом (SC), в период которой экваториальная граница РСА сдвигается к югу, а уровень поглощения повышается. Измерение уровня поглощения космического радиоизлучения для РСА дает величину порядка 3-20 дБ. Частота возникновения РСА определяется уровнем солнечной активности: максимум их отмечается в годы максимальной активности и минимум в годы минимальной солнечной активности. Отмечена также четкая зависимость от солнечной освещенности: поглощение максимально в полдень и минимально в полночь, причем соотношение составляет 4-6 раз. Таким образом, в условиях полярного дня условия распространения радиоволн наихудшие.Авроральное поглощение (АА) наблюдается в основном в овальной зоне полярных сияний и обусловлено свободными электронами, которые создаются в нижней ионосфере вторгающимися потоками электронов с энергией > 40 кЭВ. Поглощения АА являются наиболее существенными в полярной области. Наибольшее количество нарушений радиосвязи в ВЧ диапазоне зафиксировано в результате появления поглощений АА и РСА, причем по вине первого процент нарушений значительно выше, В связи с этим физические процессы в высокоширотной ионосфере, связанные с возникновением и проявлением а области Е аномального поглощения типа АА становились предметом изучения чаще, чем процессы, связанные с другими типами поглощений.Как известно, на дальние расстояния радиоволны ВЧ диапазона распространяются за счет отражения от верхнего слоя ионосферы F2, при условии, что номинальное значение используемой частоты ниже критического.С другой стороны, при прохождении нижних слоев ионосферы (слои D и Е) радиоволны ВЧ диапазона претерпевают затухание, оцениваемое коэффициентом поглощения.Таким образом, для осуществления радиосвязи на волнах ВЧ диапазона с требуемыми показателями устойчивости необходимо соблюдение двух условий:номинал используемой для радиосвязи частоты должен быть меньше максимального значения, определенного для заданной протяженности трассы радиосвязи при фактически наблюдаемой концентрации электронов в отражающем слое;поглощение радиоволн в слоях D и Е не должно быть чрезмерно большим, то есть при заданной мощности передатчика и характеристиках передающих и приемных антенн, достигаемая в месте приема напряженность поля должна быть достаточной для уверенного приема радиосигналов.Первое из этих условий ограничивает максимальное значение номинала применимой частоты (МПЧ) для заданной протяженности линии радиосвязи, времени года и суток.Второе условие ограничивает диапазон применяемых частот по нижней границе диапазона (НПЧ), так как чем меньше номинальное значение используемой частоты, тем больший эффект ее поглощения при прохождении трассы радиосвязи.Оптимальные значения используемых частот определяются по результатам расчета линий радиосвязи с учетом месячных прогнозов распространения радиоволн по публикуемым ежемесячно графикам.Очевидно, что качество связи по радиоканалу ВЧ диапазона во много зависит от правильности выбора оптимальной рабочей частоты. Причем для гражданской авиации, где назначение частот осуществляется на первичной основе, критерием выбора является характеристика условий распространения сигнала в радиоканале. Общепринятая практика выбора оптимальной рабочей частоты основана на использовании данных месячного прогноза МПЧ-НПЧ. Вычисление этих частот выполняется на базе сглаженного числа Вольфа W, характеризующего прогнозируемый уровень солнечной активности. Прогнозы МПЧ-НПЧ дают только одно значение МПЧ для каждого конкретного дня, вне зависимости от возможных возмущений в ионосфере, которые сглаженным (усредненным) числом Вольфа не учитываются.Назначение рабочих радиочастот и их смену целесообразно производить оперативно в соответствии с потребностями в первую очередь службы УВД и с учетом текущего состояния ионосферы.Другими активными методами борьбы с нарушениями радиосвязи ВЧ диапазона под действием ионосферных возмущений являются следующие мероприятия:повышение- уровня поля сигнала в месте приема за счет использования эффективных передающих и приемных антенн.маневрирование радиочастотами. По мере развития ионосферного возмущения необходимо постепенно переходить к все более длинноволновому участку радиоволн ВЧ диапазона.организация обходных ретрансляционных линий радиосвязи ВЧ диапазона в периоды наиболее сильных возмущений и в часы полного разрушения слоя F . Место расположения ретранслятора выбирается таким образом, чтобы зона отражения луча "борт-ретранслятор" находилась вне зоны ионосферного возмущения;применение методов разнесенного приема.Общая оценка качества функционирования существующей системы ВЧ радиосвязиРадиосвязь в сетях ВЧ диапазона в настоящее время осуществляется в телефонном режиме с однополосной модуляцией на верхней боковой полосе.В отличие от других видов связи, радиосвязь ВЧ диапазона использует для передачи сигналов существенно нестационарную среду - ионосферу.Случайные и плохо прогнозируемые изменения состояния ионосферы обуславливают необходимость оперативного выбора рабочей частоты, пригодной в данный конкретный момент времени для обмена информацией. В настоящее время решение данной задачи возложено на оператора радиобюро, а степень успешности ее решения определяется в значительной мере уровнем квалификации оператора. Необходимость участия человека в процессе установления соединения радиосвязи, делает этот процесс довольно продолжительным и далеко не всегда успешным.С другой стороны, низкое качество каналов радиосвязи ВЧ диапазона и практически повсеместное неиспользование новых методов передачи информации (например, передачи дискретной информации - данных), обуславливают возможность ведения только речевого обмена информацией, что существенно увеличивает время, необходимое для доведения информации до конечного пользователя, повышает вероятность ее искажения при приеме, усложняет процессы документирования и передачи полученной информации диспетчеру.Попытки повысить надежность и качество функционирования системы радиосвязи в ВЧ диапазоне предпринимались неоднократно.Несмотря на это, задача повышения надежности и оперативности работы данных сетей остается актуальной и в настоящее время.Основными недостатками, отмечаемыми пользователями, функционирования системы радиосвязи ВЧ диапазона, являются следующие:Не используются потенциальные возможности других режимов работы, кроме радиотелефонного;Передача и прием информации осуществляются через оператора радиобюро;Составление канала радиосвязи между корреспондентами осуществляется вручную;Время передачи одной радиограммы от диспетчера до экипажа значительно превышает максимально допустимые 15 секунд;Надежность радиосвязи не превышает 60-70%, что недостаточно дляоперативного взаимодействия между диспетчерами в процессе непосредственного УВД;Отсутствует адаптация используемых радиочастот при изменении условийпрохождения радиоволн или помеховой обстановки;Низкая пропускная способность сетей радиосвязи, обусловленная ручнымуправлением процессом перестройки радиостанций с одной частоты на другую и относительно большим времени занятости отдельно взятого канала радиосвязи между двумя корреспондентами сети (так как, по существующей технологии, на время занятия канала, остальные корреспонденты должны находиться в режиме ожидания);Неэффективное использование присвоенного данной сети и системе в целом радиочастотного ресурса;Низкое качество каналов радиосвязи в целом.Основными причинами недостаточной надежности и устойчивости функционирования радиосвязи в ВЧ диапазоне являются:Работа на одной и той же фиксированной частоте как с дальними, так и с ближними корреспондентами сети;Недостаточная эффективность применяемых антенных устройств;Не соответствие применяемых в эксплуатации радиосредств требованиям для внедрения новых методов установления связи между корреспондентами в автоматическом (автоматизированном) режиме^Значительная степень зависимости успешности и времени установления соединения радиосвязи, оперативности и достоверности передачи информации от квалификации оператора радиобюро,Отсутствие прямого доступа к радиоканалу со стороны корреспондентов (пользователей)Предельный физический и моральный износ эксплуатируемых в существующей системе радиосредств ВЧ диапазона.Сравнительная оценка эффективности создания отечественной системы ВЧ радиосвязиИз представленных в данном разделе материалов видно, что система радиосвязи ВЧ диапазона компании ARINC обладает рядом существенных преимуществ, по сравнению с отечественной системой. Эти преимущества выражаются как в параметрах эксплуатационной готовности (и следовательно качестве обслуживания), так и в эффективности использования системы.Очевидно, что путь модернизации отечественной системы радиосвязи ВЧ диапазона методом замены устаревшего оборудования и антенных полей является неприемлемым, так как при огромных затратах не принесет существенного повышения качества обслуживания пользователей системы.Создание новой системы, реализующей основные положения «Концепции и плана использования средств ВЧ радиосвязи в гражданской части ЕС ОрВД», принятой ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» c 2005 г. и учитывающей положительный опыт компании ARINC позволит обеспечить:повышение качества радиосвязи;расширение зоны обслуживания ВЧ радиосвязи;повышение производительности сети за счет снижения времени неэффективного использования радиоканала;повышение пропускной способности сети в целом;увеличение оперативности доставки радиограмм;снижение эксплуатационных расходов за счет существенного сокращения количества радиоцентров;постепенную миграцию от методов речевого обмена информацией ксистеме передачи данных в ВЧ диапазоне и ее интеграцию в глобальную сетьавиационной электросвязи ATN в соответствии с концепцией CNS/ATM ИКАО.Помимо повышения эксплуатационных параметров внедрение перспективной системы будет выгодно и с экономической точки зрения. Экономический эффект предполагается получить за счет внедрения централизованных методов организации сетей радиосвязи ВЧ диапазона и создание высоко экономичной систем ы, функционирующей на принципах самоокупаемости. Это обусловит отсутствие необходимости затрат на модернизацию существующих радиоцентров в каждом аэропорту ГА (для примера, стоимость одного приемопередатчика ВЧ диапазона составляет около 100 тыс. долл. США), сокращение значительных землеотводов под размещение радиоцентров и их антенных полей, сокращение расходов на поддержание эксплуатационной готовности, оплату труда эксплуатационного персонала и операторов радиобюро. При этом радиосредства выработали свой ресурс на 98%. Для поддержания в рабочем состоянии существующей системы радиосвязи ВЧ диапазона необходимо оснастить новым радиооборудованием 785 каналов (радиосетей). Стоимость оборудования для создания 1-го канала (радиосети) со 100% резервом в рамках №ГК-169-10/В порядка 35 млн.рублей. Таким образом общие затраты на поддержание в рабочем состоянии существующей системы радиосвязи ВЧ диапазона составят 27475,0 миллионов рублей, а эксплуатационные затраты ежегодно будут составлять 2747,5 миллионов рублей.Структура режимов ТО функциональных систем.Как отмечалось ранее под режимами ТО понимается перечень и периодичность выполнения операций с целью поддержания исправности и работоспособности объекта. Под объектом понимается ФС ЛА. На работоспособность ФС ЛА оказывает влияние значительное число факторов, но несмотря на разнообразие процессов, протекающих в изделиях ФС и приводящих к различным типам и видам отказов и повреждений, для них можно выделить общие конструктивные особенности: использование в конструкциях большой степени резервирования. Это позволяет на 70 – 80% всех изделий эксплуатирования до безопасного отказа, который не вызывает отказа ФС;модульность конструкции, позволяющая производить восстановление ФС путём замены изделий;индикация отказов изделий (бортовая и наземными средствами в виде стендов проверки технического состояния изделий).Общие черты для рассматриваемых ФС имеет и состав работы по ТО:контроль технического состояния (смотровые, проверка параметров состояния изделий,проверка функционирования и работы параметров ФС);заправочно-смазочные (контроль наличия и пополнения запасов ГСМ и спецжидкостей);очистительные работы (удаление загрязнений, скопившихся жидкостей); восстановительные работы (крепёжные, регулировочные, ремонтные, демонтажномонтажные для замены изделий, как профилактической, так и после отказов).На базе такого анализа можно перейти к классификации режимов ТО, в основу которой положены: работы (типовые; по результатам информации о техническом состоянии объектов диагностирования; после наступления отказа для устранения его последствий); объёмы работ (постоянные, переменные); периодичность выполнения работ (с постоянными или случайными интервалами; измеряемыми лётными часами, посадками или календарными сроками); режимы диагностирования при ТО по состоянию (состав диагностических параметров, их упреждающих допусков, периодичность проверок).Организация выполнения перечисленных работ в ЭАП (реализация режимов ТО) предусматривает выполнение оперативных и профилактических форм ТО. Основное назначение оперативных форм - работы по встрече самолёта, осмотру и обслуживанию, обеспечению стоянки и вылета. Необходимость проведения работ, частота и последовательность выполнения оперативных форм ТО обуславливается характерами и условиями использования самолёта по назначению. Основное назначение периодических форм - выявление и устранение отказов и неисправностей, профилактических мероприятий по предотвращению их возникновения; работы, необходимость которых определяется налётом часов или количеством посадок, или индивидуальной наработкой комплектующих изделий.Современные уровень развития АТ позволяет использовать при её ТО различные стратегии: ТОНАР- ТО по наработке, ТОСКН- ТО с контролем уровня надёжности, ТОСКП- ТО с контролем параметров [9].Просматривается чёткая последовательность при формировании режимов ТО объектов АТ: программа ТОиР ЛА ® стратегии ТО (для ФС и их изделий) режимы ТО (объёмы и периодичность выполнения работ).В табл. 3 представлена структура режимов ТО ФС при реализации стратегий их ТО.Таблица 3. Структура режимов ТО изделий ФС ЛА.СтратегияТОСтратегияэксплуатацииЭксплуатационно-техническиехарактеристикиСостав режимов ТО1234ТОНАРИзделияэксплуатируются до выработки ресурса (срока службы).Отказы изделий влияют на безотказность полётов; процессы старения, износа, коррозии.•установление ресурса (срока службы)•определение периодичности профилактических работ •определение объёмов периодических форм Т ОТОСКНИзделияэксплуатируются до безопасного отказаОтказы изделий не влияют на безопасность полётов; Экспоненциальное распределение наработки до отказа;Восстановление отказов не нарушает требования регулярности вылетов ЛА;Легкосъёмность, доступность, взаимозаменяемость изделий; индикация отказа•ресурс до ремонта не устанавливается•устанавливается допустимый уровень безотказности однотипных изделий •определяется календарная периодичность контроля уровня безопасности•определяются объёмы и периодичность выполнения профилактических работ •разрабатываются формы сбора и учёта информации по отказам изделийТОСКПИзделияэксплуатируются допредотказовогосостоянияДорогостоящие системы и изделия с высокой степенью значимости Отказы могут влиять на безотказность полётов Недостаточная степень резервированияВысокий уровень контролепригодности•ресурс до ремонта не устанавливается•устанавливаются упреждающие допуски на контролируемые параметры •прогнозируетсяработоспособность на заданный интервал наработки •устанавливается периодичность контроля•выполняется подбор диагностирующей аппаратуры •определяются объёмы и периодичность профилактических работВ качестве критериев для определения режимов ТО ФС и их изделий рассматриваются различные показатели, в зависимости от функционального назначения систем и изделий, влияние их работоспособности на безотказность полётов и на эффективность используемого парка ЛА.Различают две группы критериев: технические и экономические. Технические критерии: вероятность безотказной работы за заданную наработку P(t); коэффициент готовности Кг; коэффициент технического использования Кти.. Экономические критерии: суммарная стоимость ТО и ремонта Стоир; удельная суммарная стоимость ТО и ремонта Суд ТОиР; трудоёмкость ТО и ремонта ТТОиР; удельная суммарная трудоёмкость ТО и ремонта Кт. Выбор критерия осуществляется в зависимости от вида выполняемых работ и условийцелевой задачи (максимальная безопасность полётов, регулярность вылетов, исправность и использование парка ЛА, экономическая эффективность).Методика формирования режимов ТО изделий ФС, эксплуатируемых до отказа.На современных типах зарубежных ЛА достаточно большое количество изделий ФС эксплуатируется до безопасного отказа. Эксплуатационно-технические характеристики таких изделий позволяют использовать стратегию ТОКН. Техническое обслуживание каждого конкретного изделия заключается в выполнении необходимых работ по регулировке, калибровке, обнаружению возникающих отказов и неисправностей и их устранению. Перечисленные работы можно разделить на работы постоянного объёма (регулировка, калибровка) и переменного объёма (обнаружение и устранение отказов). Периодичность выполнения работы постоянного объёма (профилактических работ) определяется с учётом трудоёмкости выполнения этих работ на основании конструктивных особенностей изделий t^ opt. Работы переменного объёма выполняются по факту отказа, их периодичность является величиной случайной и может быть прогнозирована с использованием моделей надёжности. Трудозатраты включают труд, потраченный на поиск отказавшего изделия и на его замену (восстановление).Кроме перечисленных работ предполагается контроль уровня безотказности однотипных изделий парка ЛА, сравнение его с дополнительным уровнем и, при необходимости , разработка мероприятий для повышения надёжности, разработка мероприятий для повышения надёжности изделий. Для выполнения контроля уровня безотказности типа изделий ФС формируются следующие режимы: устанавливается экономически целесообразный уровень безотказности (плановый); задаются риски принятия решений; рассматривается верхняя граница регулирования (ВГР) безотказности изделий с учётом планового условия, фактической наработки изделий за контрольный период и случайного характера возникновения отказов; устанавливаются периодичность контроля; разрабатывается схема принятия решений по результатам контроля; разрабатываются формы оперативного сбора и учёта информации по отказам и неисправностям изделий для проведения контроля [10].Критерием при формировании режимов контроля безотказности изделий ФС является экономическая эффективность процесса технической эксплуатации ЛА (ПТЭ ЛА) при выполнении требований безотказности и регулярности полётов.ЗаключениеВ данной выпускной квалификационной работе проведен анализ методов повышение надежности систем авиационной электросвязи на базе радиосредств декаметрового диапазона волн на примере Байкитского центра организации воздушного движения (ОВД).В первой главе работы рассмотрена актуальность темы работы – необходимости повышения надежности авиационной ВЧ-радиосвязи для обеспечения безопасности полетов. Также в первой главе проведен анализ структуры и состава технических средств радиосвязи и их технических параметров Байкитском центра ОВД.Вторая глава посвящена анализу возможных путей для обеспечения и повышения надежности авиационной радиосвязи. Рассмотрены наиболее современные и перспективные технические средства авиационной радиосвязи, а также рассмотрены возможные методы и способы повышения надежности и качества организации ВЧ – радиосвязи.В третьей главе приводится перечень мероприятий, реализация которых позволит совершенствовать качество радиосвязи в ДКМВ диапазоне в Байкитском центре ОВД. На основе известных методик оценены надежность и ряд других эксплуатационно-технических характеристик проектируемого устройства. Это позволяет сделать вывод о целесообразности его практического использованияСписок использованных источниковНабатов О.С. Вдовиченко Н.С. Связь в автоматизированных системах управления воздушным движением. –М. :Транспорт, 1984.Крыжановский Г.А. Черняков М.В. Комплексирование авиационных систем передачи информации.-М: Транспрот 1992.Верещака А.И. Олянюк П.В. Авиационная радиоэлектроника, средства связи и радионавигации. – М: Транспорт 1993.Фролов В.И. Кондряков В.А. Колосова Л.А. Организация и средства авиационной связи. Ленинград 1989.Руководство по авиационной электросвязи РС ГА – 99. Москва. 1999.Варакин Л.Е. Системы связи с ШПС. М.: Радио и связь. 2005.Зарубежная радиоэлектроника, №5, 2008.Методы подавления помех в системах радиосвязи с ШПС. ТИИЭР, №6, 2008, т.76.Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. М.: Радио и связь, 2009.Справочник по расчету надежности. М.: Сов. радио, 1975Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. М.: Радио и связь, 2007.Бородин В.Т. Управление полетом самолетов и вертолетов. М.: Машиностроение, 2006.Козлов А.В. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. М.: Радио и связь. 2005.Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. - М.: Наука, 1978.Труханов В.М. Методы обеспечения надежности изделий машиностроения. - М.: Машиностроение, 1995.Смирнов Н.Н., Андронов А.М., Владимиров Н.И., Лемин Ю.И. Эксплуатационная надежность и режимы технического обслуживания самолетов. - М.: Транспорт, 1974.Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности; пер. с англ. - М.: Сов. радио, 1969.Шор Я.Б., Кузьмин Ф.И. Таблицы для анализа и контроля надежности. - М.: Сов. радио, 1968.Александров В. Г. Техническая эксплуатация авиационной техники. М.: Военное издательство, 1967. 416 с.Анцелиович Л. Л. Надежность, безопасность и живучесть самолета. М.: Машиностроение, 1985. 296 с.Аралов Г. Д. Состояние и перспективы решения задач повышения надежности, долговечности и ресурсов конструкции самолетов гражданской авиации. М.: Воздушный транспорт, 1984. 47 с.Герцбах И. Б. Модели отказов. М.: Советское радио, 1966. 168 с.ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Стандартиздат, 1989. 32 с.Деркач О. Я. Формирование систем технического обслуживания самолётов при их создании. М.: Машиностроение, 1993. 224 с.Ицкович А. А. Надежность летательных аппаратов и двигателей. М.: МГТУ ГА, 1990. 104 с.Когге Ю. К. Основы надежности авиационной техники. М.: Машиностроение, 1993. 175 с.Смирнов Н. Н. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию. М.: Транспорт, 1987. 272 с.Сырицын Т. А. Эксплуатация и надежность гидро- и пневмоприводов. М.: Машиностроение, 1990. 248 с.