Адаптивная обработка пилотажно-навигационной информации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Адаптивная обработка пилотажно-навигационной информации

Е.И. Степнова, С.К. Киселев

1АО «УКБП», Ульяновск, Россия

2ФГБОУ ВО «УлГТУ», Ульяновск, Россия

Аннотация. В данной работе рассмотрен способ обработки пилотажно-навигационной информации воздушного судна. Проанализирован алгоритм действий пилотов во время выполнения плана полета. На основе проведенного анализа предложен адаптивный способ обработки пилотажно-навигационной информации на этапе посадки.

Ключевые слова: информация, управление, индикация, адаптация, обработка.

Adaptive treatment of pilot-navigation information

E.I. Stepnova, S.K. Kiselev

Abstract. In this paper, the method for handling aircraft flight information is considered. Analyzed the algorithm of pilots actions during the execution of the flight plan. Based on the analysis performed, an adaptive method for processing pilot-navigation information at the landing stage was proposed.

Keywords: information, management, display, adaptation, processing.

Согласно исследованиям Boeing с 2007 по 2016 год [4] 10% авиационных происшествий происходит во время буксировки и руления, 6% при взлете и наборе высоты, 11% во время крейсерского полета, 3% на этапе снижения, 8% во время предварительного захода на посадку и 24% на этапе приземления и финального захода на посадку. Таким образом, видно, что значительная часть авиационных происшествий происходит на этапе посадки.

Большинство авиационных происшествий происходит в результате не оптимальных действий пилота. Ошибки человека считаются главными или способствующими причиннами большинства авиационных происшествий. Устранить все ошибки пилота невозможно, поскольку ошибки являются нормальной составляющей человеческой деятельности. Система авиации должна не только распознавать и устранять ошибки человека, но также функционально быть максимально приближенной к деятельности пилота, поскольку чтобы принимать правильные решения пилоту жизненно важно быстро отсортировывать, понимать и усваивать поступающие данные.

В статье предлагается способ обработки пилотажно-навигационной информации воздушного судна таким образом, чтобы пилотажная информации была адаптировна под этап посадки воздушного судна, что позволит снизить нагрузку на пилотов, увеличить качества пилотирования и обеспечить безопасность полетов. При этом пилот должен быть ясно осведомлен о параметрах полета в форме, которая исключала бы перегрузку его информацией.

Пилотирование воздушного судна (ВС) представляет собой выполнение следующих основных этапов [2]: стоянка, руление, разбег, взлет, набор высоты, маршрут, посадка, пробег, заруливание. Этапы полета воздушного судна определяются видом решаемой задачи и характером выполняемой экипажем работы.

На каждом этапе существует большое количество факторов влияющих на выполнение пилотирования. На этапе посадки это:

* посадочная масса и центровка;

* температура окружающего воздуха;

* угол наклона глиссады;

* уклон летно-посадочной полосы (ВПП);

* наличие обледенения,

* сдвиг ветра, бокового ветра, болтанки;

* коэффициент сцепления;

* видимость на ВПП.

Пилот получает через зрительный канал до 90% требуемой информации, значительную часть которой предоставляет ему система отображения информации (СОИ) ВС.

Взаимодействие летчика с СОИ складывается из двух основных процессов: процесса получения информации о текущих значениях и динамике полетных параметров (ПП), состоянии технических систем и процесса управления, в ходе которого летчик приводит значения ПП и их динамику в состояние, соответствующее выполняемой пилотажной задаче. Формирование приборного образа полета происходит в результате получения и переработки летчиком информации при зрительном сканировании СОИ - случайном процессе перемещения взгляда летчика по элементам СОИ.

Особенностью процесса сканирования СОИ является дискретность получения летчиком информации с каждого элемента СОИ, которая характеризуется, в первую очередь, средней частотой зрительных обращений пилота к основным элементам СОИ. Летчик снимает показания различных элементов СОИ с различной частотой в зависимости от динамичности визуализируемой ими информации и выполняемой пилотажной задачи, «при этом уменьшение доли внимания к тому или иному прибору часто диктуется отсутствием времени, а не уменьшением потребности в информации» [3].

Динамичность протекающих в системе «летчик-самолет» процессов требует от летчика такой организации его зрительной деятельности, при которой он способен оперативно получить с СОИ необходимую по полетной ситуации информацию, а от разработчиков СОИ - обеспечить летчику объективную возможность получения такой информации с учетом объективно ограниченных психофизиологических способностей летчика [3].

Проблема надежности восприятия информации пилотом заключается в том, что ее количество практически не ограниченно растет, тогда как возможности пилота весьма ограничены [1].

Относительная зрительная загрузка пилота по параметрической видеоинформации рассчитывается по формуле 1 [3].

(1)

где: - Относительная зрительная загрузка пилота по параметрической видеоинформации;

Тф - среднее время снятия пилотом показания с индицируемого элемента (ИЭ) ПП;

fi - минимально необходимая частота наблюдения i-го ПП (i = 1,..., Nn);

Nn - число визуализируемых n-ым прибором ПП;

Тn - средняя продолжительность переноса взгляда пилота с одного прибора на другой;

fn - информативная частота п-го прибора.

Поскольку для оценки зрительной загрузки пилота рассматривается один ПП, то Тn и fn принимаем равным 0. Отсюда следует, что расчет относительной зрительной загрузки пилота по параметрической видеоинформации рассчитывается по формуле 2.

(2)

обработка пилотажный навигационный информация

При = 1 пилот вынужден расходовать все время этапа на зрительный контроль выделенной группы ПП и не имеет резерва времени, что соответствует его максимально допустимой зрительной загрузке. При < 1 зрительная загрузка пилота меньше максимальной допустимой в раз и пилот на всем этапе полета обладает резервом времени в Т(1 - ) с. При > 1 пилот не может контролировать все N ПП с частотами fi, и величина указывает, во сколько раз его зрительная загрузка при контроле всех ПП с частотами fi превышает предельно допустимую загрузку.

Адаптация пилотажной информации на этапе посадки производится на логическом уровне путем программной обработки и наложения ограничений на выдачу пилотажно-навигационной информацию по таким параметрам, как наличие/отсутствие «шасси обжато», положение топливного крана, скорость, положение рычага управления двигателем (РУД), высота.

Анализируя руководства по летной эксплуатации ВС и действия пилотов во время выполнения посадки определены параметры, необходимые для выполнения посадки ВС.

Информацию, не отображаемую на основном кадре, выводится в дополнительном кадре, по запросу пилота. Таким образом, пилот всегда может посмотреть дополнительную информацию, необходимую ему для оценки пилотажной ситуации и принятия решения. Также для безопасности полета, для каждого параметра введены границы, при превышении которых параметры будут сигнализировать пилоту о превышении, или если на данном этапе полета параметр не отображался, то при приближении этого параметра к пороговому значению, шкала будет выведена на индикацию.

Моделирование

Расчет адаптивного представления информации рассчитан при нормальных условиях и пилотажная информация отображается в зависимости от этапа посадки. Результаты расчетов зрительной загрузки пилота по параметрической видеоинформации на этапе посадки приведены в таблице 1 и на рисунке 2.

Таблица 1. Результаты расчетов зрительной загрузки пилота по параметрической видеоинформации на этапе посадки

Рис. 2. Результаты расчетов зрительной загрузки пилотов

Как видно из результатов проведенного исследования зрительна нагрузка членов экипажа на этапе посадки при применении адаптивного способа обработки пилотажно-навигационной информации значительно снизилась. Поскольку этап посадки является самым сложным, то при адаптивном способе обработки пилотажно-навигационной информации у пилота появляется резерв времени для оценки пилотажной обстановки и принятия решения, что в свою очередь ведет к увеличению качества пилотирования и обеспечению безопасности полета, при этом исключается возможность дизинформации и чрезмерного расслабления пилотов.

1. Авиационные проблемы и системы: Учебное пособие/Г.И. Клюев, Н.Н. Макаров, В.М. Солдаткин; под ред. В.А. Мишина. - Ульяновск: УлГТУ, 2000.-343 с.

2. Динамика полета и пилотирование самолета Ту-154: Учеб. пособие.-- М.: Воздушный транспорт, 1994.-- 192 с.

3. Столяров Н.А., Кузнецов И.Б. Эргономические основы совершенствования отображения приборной информации//Научный вестник МГТУ ГА. - 2013 г. - № 192. - С. 96-101.

4. Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents Worldwide Operations 1959-2016, Boeing. - 2016.

1. Aviation problems and systems: Tutorial / G.I. Klyuev, N.N. Makarov, V.M. Soldatkin; by ed. V.A. Mishina - Ulyanovsk: ULSTU, 2000.-343 p.

2. Flight dynamics and piloting of the Tu-154: Textbook. allowance.-- M .: Air transport, 1994.- 192 p.

3. Stolyarov N.A., Kuznetsov I.B. Ergonomic bases for improving the display of instrument information // Scientific Bulletin of MSTU GA. - 2013 - No.192. - Pp. 96-101.

4. Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents Worldwide Operations 1959-2016, Boeing. - 2016.

Размещено на Allbest.ru