Методика оцінки ймовірності відхилення літака при багатоальтернативній класифікації ситуацій повітряного руху
Залежності для обчислення ймовірності відхилення повітряного корабля (ПК) від заданого ешелону польоту до певної зони простору при багатоальтернативній класифікації. Алгоритм та результати обчислення ймовірностей за допомогою програмного забезпечення.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 06.04.2018 |
| Размер файла | 238,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Інститут інформаційно-діагностичних систем НАУ
Методика оцінки ймовірності відхилення літака при багатоальтернативній класифікації ситуацій повітряного руху
Остроумов І.В.
д-р техн. наук, проф.
Харченко В.П.
Анотація
Наведено основні залежності для обчислення ймовірності відхилення повітряного корабля (ПК) від заданого ешелону польоту до певної зони простору при багатоальтернативній класифікації. Розроблено алгоритм обчислення. Представлено результати розрахунку ймовірностей за допомогою спеціально розробленого програмного забезпечення.
На нормальний хід польоту ПК впливає велика кількість факторів, дію яких спрогнозувати та попередити досить проблематично, оскільки більшість з них має ймовірнісний характер. Крім того, навігаційному обладнанню притаманні похибки вимірювання. Дія усіх цих факторів призводить до значних відхилень ПК, що можуть спровокувати небезпечне зближення літаків при виконані польотів у завантаженому просторі.
Одним з найголовніших навігаційних параметрів польоту ПК є висота, вимірювання якої на борту виконується за допомогою барометричного висотоміра. Абсолютна висота вимірюється з досить значною похибкою, величина якої знижує заданий рівень безпеки польотів в умовах постійного зростання завантаженості повітряного простору.
Одним з перспективних підходів до контролю за дотриманням висоти заданого ешелону польоту є багатозоновий поділ простору. Повітряний простір навколо заданої висоти розбивається на зони, за якими оцінюється величина відхилення при потраплянні ПК до певної зони. За кожною зоною закріплюється відповідний клас повітряної ситуації.
Визначення зони, у якій знаходиться ПК, відбувається за допомогою багатоальтернативної класифікації [4] на основі статистичної обробки ряду вимірювань висоти польоту.
Будова класів повітряного стану. Оскільки реально відхилення ПК вниз чи вгору не є рівноймовірнісними подіями, доцільно застосовувати дев'яти-класову модель врахування відхилень ПК від заданого ешелону польоту (рис. 1).
Запишемо класи ситуацій у порядку зменшення ймовірності їх появи :
· нормальна ситуація ( НС ) ;
· ситуація ускладнення умов польоту, що виникла в результаті відхилення ПК вниз ( УУП - );
· ситуація ускладнення умов польоту, що виникла внаслідок відхилення ПК вгору ( УУП + );
· складна ситуація, що виникла в результаті відхилення ПК вниз (СС - );
· складна ситуація, що виникла внаслідок відхилення ПК вгору (СС +);
· аварійна ситуація знизу (АС - );
· аварійна ситуація зверху (АС + );
· катастрофічна ситуація знизу (КС - );
· катастрофічна ситуація зверху (КС + );
Для розпізнавання класу наявної повітряної ситуації доречно застосовувати критерій Баєса [2,3], що враховує ймовірності відхилення ПК до певного класу.
Рис. 1 Дев'ятикласова класифікація відхилень ПК від заданого ешелону польоту:
HFL - абсолютна висота заданого ешелону польоту,
HFL-1 і HFL+1 - абсолютні висоти сусідніх ешелонів польоту знизу і зверху відповідно,
hS - відстань між сусідніми ешелонами,
hN - ширина ешелону польоту,
d - геометричний діаметр ПК.
Апріорні ймовірності класів повітряних ситуацій. Ймовірність того, що ПК відхилиться від заданої траєкторії руху на величину, характерну одному з дев'яти класів повітряної ситуації, може бути обчислена як площа фігури Sk (рис. 2), де , що знаходиться під кривою щільності ймовірності відхилення і обмежена висотним інтервалом для конкретного класу ситуації. повітряний корабель відхилення ймовірність
Характер кривої, що описує щільність ймовірності відхилення ПК отримати досить складно, проте міжнародна організація цивільної авіації провела спеціальні статистичні дослідження [1] у різних регіонах планети, за результатами яких було запропоновано використовувати подвійний розподіл Лапласа:
(1)
де: - параметр суміші, що відповідає
за внесок кожної з частин щільності розподілу,
, - додатні параметри масштабу,
, - додатні параметри форми,
- математичне сподівання,
- ейлерева гамма-функція.
Приблизні параметри цієї щільності розподілу були отримані статистичним шляхом на основі багаторазових спостережень за відхиленнями ПК від заданої висоти польоту у деякому проміжку простору [1]. Для вимірювання величини відхилення було використано точний радіолокатор.
Тоді, у відповідності до наведеної схеми розподілу міжешелонного простору на зони (рис. 1), що відповідають класам повітряного стану, графічно представимо на рис. 2 апріорні ймовірності потрапляння ПК у відповідний клас через площі Sk, де
Рис. 2 Апріорні ймовірності класів ситуацій:
S1 - нормальна ситуація;
S2, S3 - ситуації ускладнення умов польоту;
S4, S5 - складні ситуації;
S6, S7 - аварійні ситуації;
S8, S9 - катастрофічні ситуації.
Ймовірність появи певного класу ситуації може бути визначена як:
(2)
де nk і mk інтервал висоти, що відповідає одній з ситуацій, а f(H) - функція щільності розподілу ймовірності відхилення ПК від заданого ешелону польоту.
Інтервали висоти від nk до mk , що відповідають кожній з ситуацій, наведені на рис. 2.
У випадку, коли відхилення ПК від заданого ешелону польоту описується щільністю подвійного розподілу Лапласа (1), знайдемо площу під кривою, що обмежується інтервалом :
(3)
Введемо заміну
Тоді
Аналогічно при
маємо
Підставляючи отримані вирази у (3), матимемо при
,
(4)
де
- неповна ейлерева гамма-функція.
Апріорну ймовірність pk (2) можна розписати у такий спосіб:
, . (5)
Підставляючи (4) у (5) і враховуючи, що , отримаємо вираз у загальному вигляді
(6)
Для випадку, якщо щільність розподілу ймовірності відхилення ПК від заданого ешелону польоту задається, для спрощення, у вигляді щільності нормального Гауссівського розподілу, апріорна ймовірність pk (2) буде мати вигляд:
де
- функція Лапласа,
- дисперсія нормального закону.
Оскільки апріорні ймовірності класів повинні утворювати повну групу подій, тоді:
Маемо:
Результати розрахунку. Алгоритм розрахунку апріорних ймовірностей класів повітряного стану представлена на рис. 3. Значення неповної Ейлеревої гамма-функції може бути знайдено за таблицями, або розраховане за допомогою одного з методів чисельного інтегрування. На основі алгоритмічної схеми для розрахунку апріорних ймовірностей класів на мові програмування MathLab побудовано спеціальне програмне забезпечення. Результати розрахунків апріорних ймовірностей класів наведені у таблиці.
Таблиця. Апріорні ймовірності класів для різних законів розподілу
|
Класи повіреного стану |
||||||||||
|
КС- |
АС- |
СС- |
УУП- |
НС |
УУП+ |
СС+ |
АС+ |
КС+ |
||
|
Японія |
7,4 Ч10-4 |
14,6 Ч10-3 |
0,07 |
0,2 |
0,4 |
0,2 |
0,07 |
14,689 Ч10-3 |
7,421 Ч10-4 |
|
|
США |
1,2146 Ч10-5 |
3,1689 Ч10-4 |
4,5545 Ч10-3 |
6,6313 Ч10-2 |
0,85761 |
6,6313 Ч10-2 |
4,5545 Ч10-3 |
3,1689 Ч10-4 |
1,2146 Ч10-5 |
|
|
Європа |
4,3 Ч10-4 |
9 Ч10-3 |
0,056 |
0,2 |
0,5 |
0,16 |
0,04 |
6,3 Ч10-3 |
3 Ч10-4 |
|
|
Північна Атлантика |
6,9367 Ч10-5 |
1,6582 Ч10-3 |
2,2202 Ч10-2 |
0,1511 |
0,53558 |
0,2372 |
4,8039 Ч10-2 |
3,8643 Ч10-3 |
1,4308 Ч10-4 |
Висновок
Багатоальтернативний підхід до класифікації рівня відхилення ПК від заданої висоти польоту дозволяє контролювати відхилення та забезпечує підвищення рівня безпеки авіаперевезень. Величина апріорної ймовірності класу є необхідною для процесу розпізнавання. Виведена залежність (6) для прямого розрахунку апріорної ймовірності класів дозволяє спростити програмування та прискорити розрахунок. На основі розробленого алгоритму побудовано спеціальне програмне забезпечення, за яким виконано розрахунок відповідних ймовірностей для різних регіонів планети.
Рис. 3 Алгоритм-схема розрахунку апріорних ймовірностей класів повітряного стану
Література
1. Международная организация гражданской авиации. Группа экспертов по рассмотрению общей концепции эшелонирования. Совещание (6; 1988). Doc 9536, RGCSP/6 TOM 1. Доклад: Монреаль, 28 ноября - 15 декабря 1988 г..Т. 1/ИКАО.-Монреаль,1988. - 270 с.
2. Остроумов И.В., Кукуш А.Г., Харченко В.П. Оценка вероятности правильного распознавания по правилу Байеса при неточно известной плотности распределения // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. - 2007. - Т. 50, № 11. - С. 60-68.
3. Остроумов І.В., Кукуш О.Г., Харченко В.П. Багатоальтернативна класифікація ситуацій повітряного стану у разі, коли щільності розподілу ймовірності відомі неточно // Вісник НАУ. -2007. - Т. 31, № 1. - С. 73-77.
4. Харченко В.П., Косенко Г.Г. Многоальтернативный последовательный метод в задачах ситуационного анализа воздушной обстановки // Моделирование радиоэлектронных систем и комплексов обеспечения полетов: Сб. научн. тр. - К.: КМУГА, 1996. - С. 310.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Дослідження і порівняльна характеристика класифікацій, загальної структури, елементів та поділу повітряного простору України та європейських країн (Словенії, Бельгії, Ірландії). Вимоги до польотів літаків в межах кожного класу повітряного простору.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 30.01.2014Забезпечення безпечного плавання в обмежених водах за допомогою використання зони безпечного руху судна. Розрахунок граничних пеленгів, а потім і курсу, які забезпечують безаварійне ухилення судна при різних формах і розмірах безпечної суднової зони.
автореферат [61,6 K], добавлен 09.04.2009Тактико-технічні та льотно-технічні характеристики повітряного судна і його бортового обладнання. Історія розробки, призначення і експлуатація вертольоту Robinson R44, особливості його будови. Розрахунок складових стартової та посадкової маси вертольота.
курсовая работа [645,4 K], добавлен 04.01.2014Розрахунок коефіцієнтів пристосовуваності двигуна по крутному моменту і частоті обертання колінчастого вала. Знаходження максимальної потужності двигуна, статичного радіусу коліс автотранспортного засобу, сили повітряного опору при максимальній швидкості.
контрольная работа [193,8 K], добавлен 09.03.2014Літальні апарати від давнини до наших днів. Технічне забезпечення авіаперевезень. Міжнародні авіаційні організації. Авіаційний транспорт в Україні. Перспективи та напрямки повітряного транспорту. Сучасні бойові літаки та авіаційна гонка озброєння.
курсовая работа [718,3 K], добавлен 23.12.2013Особливості застосування скреперів при виконанні земляних робіт. Розрахункова схема потягу; визначення навантажень, що діють на тягову раму і зчіпний пристрій. Результати математичного моделювання руху скреперного потягу за допомогою програми Simulink.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 02.08.2012Методика розрахунку обмоткових даних якоря, зубцевого шару і провідників обмотки, колектора та щіток, повітряного проміжку, полюса і осердя статора, магнітного кола, втрат і коефіцієнту корисної дії. Тепловий розрахунок двигуна та опис його конструкції.
курсовая работа [755,4 K], добавлен 20.09.2015Визначення та співвідношення понять "безпека руху" та "експлуатація транспорту". Предмет відносин в сфері безпеки руху та експлуатації транспорту і їх суб’єктний склад. Правове регулювання діяльності із забезпечення безпеки руху і експлуатації транспорту.
курсовая работа [39,1 K], добавлен 02.03.2012Поділ літака на агрегати. Загальна характеристика та особливості виробництва літака Boeing 787. Конструктивно-технологічне членування. Виготовлення деталей з профілю. Поділ агрегату "вертикальне оперення" на відсіки. Транспортування агрегатів літака.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 06.12.2013Основні льотно-технічні характеристики, експлуатація та модифікація літака. Аналіз конструкції основних агрегатів літака: крило, фюзеляж, оперення, шасі, силова установка. Призначення та конструктивні особливості функціональних систем, навантаження.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 25.08.2014Анализ корабельного состава ВМС зарубежных стран. Определение главных размерений и водоизмещения проектируемого корабля. Расчет остойчивости, непотопляемости и управляемости судна. Конструкция корпуса, прочность и разработка технологии постройки корабля.
дипломная работа [977,8 K], добавлен 19.06.2011Рівень розвитку та територіальне розміщення залізничного, морського, річкового, автомобільного, трубопровідного, повітряного і пасажирського транпорту. Перспективи розвитку транспортної системи України, порівняльна характеристика з іншими країнами.
курсовая работа [80,0 K], добавлен 09.12.2010Дослідження структури транспорту Великобританії: морського, повітряного, автомобільного та залізничного. Вплив транспортної системи на розвиток внутрішнього і зовнішнього туризму в країні. Митний контроль в державі; продукція, заборонена для ввезення.
практическая работа [13,6 K], добавлен 25.10.2012Сутність та особливості повітряного транспорту. Умови виконання міжнародних повітряних перевезень. Договірні відносини перевезення вантажів. Правове регулювання відносин транспортних зв’язків на повітряному транспорті. Система управління охороною праці.
реферат [44,1 K], добавлен 29.08.2012Охолодження двигунів та інших частин автомобіля і підтримання їх в оптимальному температурному режимі. Види рідинного охолодження. Системи повітряного охолодження. Зняття і перевірка термостата, насоса охолоджуючої рідини. Основні несправності і ремонт.
курсовая работа [489,6 K], добавлен 17.10.2015Основні льотно-технічні характеристики та модифікації. Конструктивно-силова схема крила, фюзеляжу, основні їх агрегати, відсіки, секції вузли та деталі. Призначення та склад обладнання літака. Паливна, масляна та протипожежна системи льотного апарату.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 05.03.2013Світова статистика дорожньо-транспортних пригод, її прогнози. Стан безпеки дорожнього переміщення в Україні. Регулювання транспортного руху за допомогою дорожнього обладнання, знаків, розмітки та регулювальників. Призначення та розташування світлофорів.
презентация [2,7 M], добавлен 11.05.2015Розрахунок елементів ВБК на міцність колії. Вибір розрахункової осі екіпажу. Методика визначення напружень на основній площадці земляного полотна. Аналіз отриманих напружень в елементах ВБК та побудова графіків залежності напружень від швидкості руху.
курсовая работа [466,9 K], добавлен 31.05.2010Взаємозамінність в машинобудуванні, її види. Основні поняття про розміри, відхилення і сполучення. Система допусків і посадок гладких циліндрових з'єднань. Допуски форми і розташування поверхонь і шорсткість. Особливості допусків підшипників кочення.
курс лекций [4,9 M], добавлен 04.12.2013Порівняльна характеристика пасажирських дозвукових літаків, виконаних за схемою "літаюче крило". Аеробус надвеликої вантажопідйомності "Ту-404". Розрахунок зовнішніх навантажень на консольну частину крила літака, побудова епюр внутрішніх силових факторів.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 21.07.2014
