Автосопровождение и построение траекторий ВС.
Во избежание ложных срабатываний в системе TCAS II осуществляется межобзорная корреляционная обработка - накопление ответных сигналов приёмоответчиков окружающих ВС с целью их сопровождения и построения виртуальных траекторий в процессоре системы. Корреляционная обработка ответов производится в два этапа: первоначальное опознавание ответов ранее неизвестного ВС- завязка траектории и отождествление ответов с имеющимися траекториями ВС, уже отслеживаемых системой. Ответы, которые не коррелируются с имеющимися траекториями, могут быть либо несинхронными ответами на чужие запросы, либо ответами, которые не удаётся отождествить ни с одной из имеющихся траекторий из-за ошибок измерения, вызванных радиопомехой, либо ответами нового несопровождаемого ВС. Для формирования новых траекторий осуществляется процесс завязки траектории по не коррелированным ни с одной имеющейся траекторией ответам, запомненным по трём последним обзорам - трём последовательным периодам обновления данных наблюдения. Анализируются тройки отождествлённых ответов, которые по дальности лежат на прямой линии в пределах 95,3 м при скоростях сближения ВС до 2200 км/ч. Проверяются и коды высоты этих трёх ответов в каждой из 12-битовых поселок. Если три ответа имеют одинаковые значения двоичных кодов в восьми наиболее значимых позициях (или в семи из этих восьми и в одной из трёх менее значимых позиций), то завязывается пробная траектория. Эта траектория будет участвовать в процессе корреляционной обработки ответов в последующих обзорах и будет использоваться при оценке угрозы столкновения, если за шесть обзоров обнаружится хотя бы один отождествлённый с ней ответ. Построение траекторий основано на прогнозе - экстраполяин плавного движения ВС, обладающего значительной инерционность-: Так, высоты в ответах ВС находятся в пределах окна ±60 м, расположенного симметрично относительно спрогнозированной по данным предыдущих ответов высоты; аналогично и с дальностью. Траектории обрабатываются индивидуально в порядке изменения дальности с погрешностью ввода дальности 15 м. Дальность оценивается и прогнозируется помощью рекурсивного следящего фильтра Калмана с постоянными коэффициентами а = 0,67 и р = 0,25. При этом для уменьшения случайных погрешностей и получения качественных оценок текущего положения ВС а его скорости производится сглаживание траекторий на основе предыдущих измерений. В этом состоит рекурсивность фильтрации случайных почетностей. Алгоритм фильтрации представлен формулами (1.2) и (1.3).
(1.2) (1.3)
где г(i)оценка - оценённое значение очередного /-го отсчёта дальности; г(i)экстр - спрогнозированное значение дальности на i-м обзоре; г(i)изм - измеренное (с погрешностью) значение дальности; г(i)оценка - оценённое значение приращения дальности за период обновления (обзора) Тобновл., т. е. скорости ВС. Оценённые значения на i-м обзоре затем используются для прогнозирования дальности и скорости в момент последующего измерения на - i-м обзоре. Коэффициенты сглаживания аир определяют относительную степень надёжности текущего и предыдущих измерений. Окно дальности располагается симметрично относительно прогнозируемого значения дальности. Аналогично производится корреляционная обработка отсчётов высоты. Высота при построении виртуальной траектории ВС-нарушителя прогнозируется с помощью рекурсивного следящего фильтра Калмана с коэффициентами а = 0,28 и р = 0,06. Данные прогноза высоты округляются до ближайшего приращения 30,5 м (100 ft) и преобразуется в код Грея. Ответы, которые лежат в окне корреляции дальности, проверяются на согласование с высотой в порядке увеличения дальности, траектория обновляется при ответах, которые имеют точное согласование по всем битам с любым из трёх последовательных отсчётов высоты в коде. При таком согласовании очередной принятый ответ исключается из процесса завязки траектории, из проверки на обновление других траекторий отождествляется с данной вновь обнаруженной траекторией. Если ответ случайно отсутствует, то очередные оценки дальности и высоты устанавливаются равными прогнозируемым значениям. Ответы, полученные от ВС с приёмоответчиками без кодирования высоты, могут быть завязаны в траектории так же надёжно, как и с высотой. В этом случае прогнозирование (экстраполяция) положения ВС производится в рекурсивном следящем фильтре на основе информации о квадрате измеренной дальности. При прямолинейном полёте дальность изменяется по закону параболы. Прогнозирование траектории, произведённое с помощью параболической следящей системы позволяет уменьшить окно корреляции дальности до 76 м, что приемлемо даже при маневрировании ВС-нарушителя. Разумеется, никаких рекомендаций по уклоняющему маневрированию в этом случае система TCAS II выдать не может. Наряду с имеющимися, вновь установленная траектория может использоваться логической программой обнаружения угрозы столкновения Для повышения достоверности слежения за ВС-нарушителями вое установленные траектории попарно анализируются с целью определения того, соответствует ли данная пара траекторий одному и тому же ВС-нарушителю. Так, если: - дальности отличаются самое большее на 150 м (500 ft), - изменения дальности отличаются самое большее на 4,6 м/с или - высоты отличаются самое большее на 30 м (100 ft), - изменения высоты отличаются самое большее на 3 м/с, то сохраняется только одна из траекторий, причём та, установление торой произошло раньше. Траектории ВС, ответы которых не обнаруживаются подряд в течение шести обзоров, снимаются с сопровождения. В соответствии с требованиями, изложенными в томе IV Приложения 10 к Конвенции о международной гражданской авиации [1], вероятность установления ложной траектории ВС с приёмоответчикам» режимов ATCRBS (А/С) не должна превышать 10'2, а с ответчикам# режима «S» - 10‘6. Это было подтверждено экспериментально д.'1 системы TCAS II.
|
