Главная » 2014 » Сентябрь » 4 » Скачать Наземный контроль характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов. Нечаев, Евгений Евгеньевич бесплатно
08:19
Скачать Наземный контроль характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов. Нечаев, Евгений Евгеньевич бесплатно
Наземный контроль характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов
Диссертация
Автор: Нечаев, Евгений Евгеньевич
Название: Наземный контроль характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов
Справка: Нечаев, Евгений Евгеньевич. Наземный контроль характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов : диссертация доктора технических наук : 05.22.14 Москва, 2004 315 c. : 71 04-5/555
Объем: 315 стр.
Информация: Москва, 2004
Содержание:
I Альтернативный способ контроля радиотехнических средств обеспечения полётов для систем УВД
11 Постановка задачи
12 Затраты лётного времени и стоимость работ
13 Косвенные методы измерений при ТО
14 Выбор способа антенных измерений с позиций их качества Результаты главы
Выводы по главе П Эффективные методы измерений характеристик излучения при наземном техническом обслуживании средств РТОП
21 Обзор современных методов АИ при эксплуатации наземных и бортовых радиосистем
22 Прямые методы
221 Натурные измерения
222 Масштабные модели
23 Временные методы
231 Импульсные методы
232 Модуляционные методы
233 Кинематические методы
24 Косвенные методы
241 Амплифазометрические (радиоголографические) измерения
242 Измерения в специальных камерах
243 Реконструктивные методы Результаты главы - -Выводы по главе
III Реконструктивный способ измерения как основной метод контроля характеристик излучения при техническом обслуживании радиооборудования
31 Интегральное уравнение относительно ДНА
32 Разложение ДНА по диаграммам направленности зонда
33 Алгоритмизация процесса восстановления ДНА с учётом ДН коллиматорных зондов
34 Сведение алгоритмов восстановления ДН к процедурам дискретного преобразования Фурье при симметрии поверхности измерений
35 Численное моделирование процесса восстановления ДНА
36 Восстановление ДНА при помощи дугового и V-образного коллиматорных зондов Результаты главы
Выводы по главе
IV Учёт эховых условий измерительного полигона в реконструктивном алгоритме
41 Задача реконструктивных измерений в общей постановке
42 Метод априорного радиозондирования
43 Метод тестовой антенны Результаты главы
Выводы по главе
V Вопросы практического применения реконструктивного метода измерений при ТО средств РТОП
51 Выбор размера измерительного зонда - -
52 Ошибки восстановления ДН антенны, обусловленные неточностью измерения
53 Коррекция фазовых ошибок при восстановлении ДНА
54 Восстановление амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны курсового радиомаяка СП-90 Результаты главы
Выводы по главе
VI Автоматизированный измерительный комплекс (АИК) для наземного контроля радиоизлучения
61 Основные характеристики и состав АИК
62 Экспериментальные исследования Результаты главы 6 Выводы по главе
Введение:
Формулировка проблемы и её актуальность.За последнее пятилетие при организации технической эксплуатации авиационной техники, включающей в себя эксплуатацию средств радиотехнического обеспечения полётов (РТОП) и связи, учитывают как структурную реорганизацию службы эксплуатации радиотехнического обеспечения полётов (ЭРТОС), объединившейся со службой управления воздушным движением (УВД) для решения задач организации воздушного движения (ОрВД) над территорией России, так и обязательную сертификацию авиационной техники.Вполне очевидно, что повышение точности определения местоположения ВС позволит уменьшить как ошибки, связанные с обеспечением норм эшелонирования, так и ошибки диспетчеров. Требования - 8 ИКАО к допустимым среднеквадратическим ошибкам определения навигационных параметров достаточно высоки. Так, например, на уровне двух среднеквадратических ошибок (СКО), что соответствует доверительной вероятности 0,95, точность определения местоположения ВС при заходе на посадку до высоты менее 30 м по 3 категории ИКАО составляет по боковому отклонению 6 м, а по вертикали 0,40,6м[177].Потенциальная точность определения местоположения ВС определяется параметрами радиотехнических средств, входящих в систему УВД. Прежде всего, речь идет об энергетическом потенциале используемых систем и о диаграммах направленности (ДН) их антенн. Действительно, среднеквадратическая ошибка измерения угловых координат ВС прямо пропорциональна ширине диаграммы направленности антенны (ДНА) и обратно пропорциональна отношению сигнал/шум на выходе идеального измерителя, а погрешность измерения дальности обратно пропорциональна отношению сигнал/шум и эффективной ширине спектра сигнала [174].В связи с вышесказанным можно считать, что электротехнические характеристики антенны, как одного из главных звеньев любой радиотехнической системы, осуществляющей прием (передачу) информационного сигнала, будут в значительной степени влиять на базовые показатели радиотехнических средств УВД, включая, например, такие из них как: энергетический потенциал (дальность действия, чувствительность, точность), пропускная способность (информационная емкость), функциональная гибкость (адаптивность, электромагнитная совместимость), и в итоге на КУВд, т.е. на коэффициент КБп- Поэтому естественно, что к средствам контроля и проверки антенных систем предъявляются требования высокой достоверности, полноты, точности и доступной стоимости измерений и одним из основных меро-9 приятий при технической эксплуатации средств РТОП и авиационного радиооборудования является контроль их технического состояния.В настоящее время в гражданской авиации (ГА) в соответствии с нормативными документами основным методом проверки и контроля функционирования, как антенной системы, так и всего радиотехнического комплекса УВД является метод облетов [53,54,55]. Летные проверки должны проводиться с целью наиболее полного подтверждения соответствия параметров радиотехнических средств требованиям действующих норм годности при вводе их в эксплуатацию, а также после замены или модернизации антенной системы, что лишний раз подчеркивает значение антенн как ключевого органа радиотехнического комплекса.Для проведения летных проверок наземного радиооборудования в России используют самолеты-лаборатории, оборудованные специальной бортовой измерительной аппаратурой. Впервые в нашей стране специальная аппаратура лётного контроля появилась в 70-х годах. К ней, прежде всего, относится бортовой измерительный комплекс ЛИК-2. В последующие годы была разработана аппаратура лётного контроля АЛК-70 и автоматизированная система лётного контроля АСЛК-75. Если говорить о перспективах развития АСЛК, то можно отметить, что более новой лабораторией будет АСЛК-С-80. При этом стоимость оборудования, его установка на самолёт, испытания и ввод в эксплуатацию составят не менее 800 тыс. долларов США для одной лаборатории [55].Кроме финансовых имеются и другие проблемы, связанные с летными проверками. Например, в случае проверки наземных радиотехнических средств существует «помеховое окружение», определяемое природным ландшафтом, который может оказывать существенное - 10 влияние и при испытаниях бортовой аппаратуры, вследствие многолучевого распространения радиоволн и отражения сигнала.Наряду с прямыми методами измерений, к которым относится метод облетов, применяют и косвенные методы, позволяющие искусственно имитировать эффект «свободного пространства» без привлечения к измерениям дорогостоящих самолетов-лабораторий.Для эксплуатируемого радиоэлектронного оборудования магистральных самолётов Ту-134, Ту-154, Ил-62М объём технического обслуживания (ТО) по состоянию с периодическим контролем параметров на самолёте составляет 20%, остальная часть ТО производится в лабораториях авиационно-технической базы (АТБ). При этом эта часть работ связана со съёмом радиооборудования с самолётов, что не способствует повышению надёжности его работы. Существующие наземные передвижные аэродромные лаборатории ПАЛ-5, СПЛ-154, относящиеся к специальным средствам измерений в ГА России, не решают задачу автоматического измерения характеристик излучения средств РТОП и авиационного радиооборудования. ПАЛ-5 предназначена для контроля основных выходных параметров курсоглиссадных радиомаяков, а СПЛ-154 при помощи выносных антенн осуществляет проверку каналов курса и глиссады самолётов Ту-154 и Ил-62М. Таким образом, возникает актуальная научная проблема: обеспечить измерения характеристик излучения средств РТОП и авиационной радиоаппаратуры с необходимой точностью в наземных условиях при сохранении требований к БП на заданном уровне.Цель и задачи исследования.Целью работы является обеспечение требуемого уровня достоверности контроля характеристик излучения наземного и авиационного радиооборудования на основе измерения диаграмм направленности -11 антенн в наземных условиях при сохранении заданных требований к БП. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: • спрогнозировать тенденции развития лётных проверок в России, оценить эффективность, как метода облётов, так и альтернативного варианта наземных измерений; • предложить методологию различных способов измерений, учитывающую влияние искажающих факторов на их точность; • проанализировать область современной метрологии, относящуюся к косвенным методам измерений. Обосновать применение различных измерительных зондов для задач наземного контроля характеристик излучения авиационного и наземного радиооборудования; • для задач ТО средств РТОП и авиационного радиооборудования предложить эффективный метод измерений. Произвести алгоритмизацию процесса измерений с использованием процедур дискретного преобразования Фурье; • для технического контроля наземных и авиационных радиотехнических средств предложить способ коррекции результатов измерений, учитывающий влияние окружающей среды, алгоритм восстановления характеристик излучения и устройства его реализующие; • разработать рекомендации по выбору «универсального» интервала измерений для ТО по состоянию средств РТОП и авиационного радиооборудования; • разработать метод контроля амплитудно-фазового распределения токов в раскрыве антенны по её излучению; • реализовать эффективный метод определения характеристик излучения авиационных радиотехнических систем в автоматизированном измерительном стенде и разработать программное обеспечение процесса измерений.Методы исследования.При решении перечисленных задач в работе были использованы прикладные методы теории электромагнитного поля, теории линейной алгебры и матричного исчисления, методы математического моделирования и системного анализа, а также экспериментальные исследования авиационного радиооборудования воздушных судов.Научная новизна работы.Научная новизна работы состоит в том, что в ней проведён системный анализ и классификация методов измерений и контроля характеристик излучения радиотехнических систем с учётом влияния искажающих факторов для задач ТО по состоянию. Предложены реконструктивный метод измерений и устройства для его реализации, позволяющие повысить точность измерений путём априорного учёта искажающих факторов окружающей среды. Возможность реализации предложенного метода измерений подтверждена экспериментально.На способы измерений и реализующие их устройства получено 16 авторских свидетельств СССР [20, 21, 2332, 3437] и 2 патента России [22, 33].В диссертации получены следующие основные научные результаты: • проведена классификация методов измерения характеристик излучения радиотехнических систем с учётом влияния искажающих факторов на точность измерений; • предложен реконструктивный метод измерений и дана оценка его точности; - 1 3 • предложен способ учёта влияния искажающих факторов окружающей среды на процесс измерений характеристик излучения; • разработан метод контроля амплитудно-фазового распределения токов антенн радиотехнических систем; • проведена экспериментальная проверка реконструктивного метода измерений, разработан пакет прикладных программ обработки результатов измерений и контроля.На защиту выносятся; 1. Рекомендации по выбору метода измерения характеристик излучения радиотехнических систем в наземных условиях при сохранении требований по БП.
2. Реконструктивный метод измерений, учитывающий влияние искажающих факторов окружающей среды при ТО средств РТОП.
3. Метод контроля амплитудно-фазового распределения токов антенн радиотехнических систем.4. Автоматизированный измерительный стенд для определения характеристик излучения радиотехнических систем и его программное обеспечение.Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в ней результаты позволяют: • уменьшить объём лётных проверок средств радиотехнического обеспечения полётов; • обеспечить требуемый уровень безопасности полетов при заданной точности контроля характеристик излучения радиооборудования, проводимого в наземных условиях; • расширить функциональные возможности передвижных аэродромных лабораторий, используя их для измерения внешних характеристик излучения как бортовых, так и наземных радиосистем; - 1 4 • автоматизировать наземные измерения характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов.Внедрение результатов.Основные результаты диссертационной работы внедрены в МГТУГА, Рыльском авиационно-техническом колледже ГА, ГосНИИ ГА, ГосНИИ "Аэронавигация" и ОАО КБ "Лира", что подтверждено соответствующими актами.Достоверность результатов основана на корректном использовании методов математического моделирования на ПЭВМ и на экспериментальных результатах, полученных в ходе исследований на автоматизированном стенде.Апробация результатов.Результаты выполненных исследований докладывались на: 3-ей и 4-ой Всесоюзных конференциях по антенным измерениям в 1984 и 1987г.г. во ВНИИРИ (г. Ереван) [38, 39]; Всесоюзных научно-технических конференциях «ФАР-90» , «ФАР-92» в 1990г. и в 1992г. в КАИ (г. Казань) [40, 41]; 7-ой Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» в 2001г. в ВГУ (г. Воронеж) [42]; Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на рубеже веков» в 2001г. в МГТУГА (г. Москва) [43, 44, 45]; 56-й Научной сессии НТОРЭС им. А.С. Попова, посвященной Дню радио, в 2001г. (г. Москва) [46]; 11-й Международной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» в 2001г. (г. Севастополь) [47]; Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» в 2003г. в МГТУГА (г. Москва) [48, 49, 50]; 5-ой Международной научно-технической конференции «Авиа2003» в 2003г. в НАУ (г. Киев) [51]; на ежегодных научно-технических семинарах кафедры радиотехнических устройств в МГТУГА в 1999 - 2р03г.г. по поисковым и фундаментальным НИР; на научно-технических семинарах по НИР, выполненным по гранту Учёного совета МГТУГА в 2000 - 2001г.г.Публикация результатов.Основные результаты диссертации опубликованы в монографии [1] и в 18 научно-технических статьях [2 19].Структура и объем работы.Диссертация состоит из Введения, шести глав, Заключения, списка использованных источников и пяти Приложений. Основная часть диссертации содержит 263 страницы текста, 114 рисунков, 9 таблиц и библиографию из 183 наименований. Общий объем работы 315 страниц. I. АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛЁТОВ ДЛЯ СИСТЕМ УВД
