Методи та засоби аналізу та синтезу динамічних сценаріїв поточної обстановки в навігаційно-управляючих ГІС реального часу

Размещено на http://www.allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра землевпорядних технологій

ДОПУСТИТИ ДО ЗАХИСТУ

Завідувач кафедри

землевпорядних технологій

______________ Васюхін М.І.

“____”_______________2012 р.

ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

(ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА)

ВИПУСКНИКА ОСВІТНЬО-КВАЛІФІКАЦІЙНОГО РІВНЯ

“СПЕЦІАЛІСТ ”

Тема: "Методи та засоби аналізу та синтезу динамічних сценаріїв поточної обстановки в навігаційно-управляючих ГІС реального часу"

Виконавець: студент 508 групи інституту екологічної безпеки

Пішенін Олексій Сергійович

Керівник: д.т.н., проф. Васюхін Михайло Іванович

Консультанти з окремих розділів пояснювальної записки:

Нормоконтролер: асист. Мартинюк О. А.

Київ 2012

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інститут екологічної безпеки

Кафедра землевпорядних технологій

Напрям (спеціальність) 7.08010103 «Землеустрій та кадастр»

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри

землевпорядних технологій

____________ Васюхін М.І.

“___” __________ 2012 р

ЗАВДАННЯ

на виконання дипломного проекту

Пішенін Олексій Сергійович

Тема дипломної роботи: “ Методи та засоби аналізу та синтезу динамічних сценаріїв поточної обстановки в навігаційно-управляючих геоінформаційних систем реального часу ”, затверджена наказом ректора від 24.04.2012 р. № 989 / ст.

2. Термін виконання роботи: з 12.03.2012 р. по 20.05.2012 р.

3. Вихідні дані до роботи: сучасні методи представлення динамічних сцен.

4.Зміст пояснювальної записки:

- використання навігаційно-управляючі геоінформаційні системи для представлення рухомих об'єктів навколоземномупросторі.

- методи аналізу та синтезу динамічних сценаріїв в навігаційно-управляючих гіс реального часу.

- методи синтезу динамічних сценаріїв в навігаційно-управляючих геоінформаційних систем реального часу.

- реалізація методів формування динамічних сцен у реальному часі.

- охорона праці.

Календарний план-графік

№ Пор.	Завдання	Термін виконання	Відмітка про виконання
1.	Проведення літературно-патентного пошуку за тематикою дипломного проекту	12.03.12 -02.04.12
2.	Ознайомлення з науковою літературою з питань методи та засоби аналізу і синтезу динамічних сценаріїв.	02.04.12-08.04.12
3.	Аналіз методів та засобів представлення динамічних сцен.	08.04.12-18.04.12
4.	Обробка і узагальнення результатів дослідження	19.04.12-24.04.12
5.	Оформлення роботи і доповіді для її захисту	25.04.12-20.05.12

Консультанти з окремих розділів

Розділ	Консультант (посада, П.І.Б.)	Дата, підпис
		Завдання видав	Завдання прийняв
Охорона праці

Дата видачі завдання: “12” березня 2012 р.

Керівник дипломного проекту д.т.н., проф. Васюхін М. І.

Завдання прийняв до виконання Пішенін О.С.

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до дипломного проекту “Методи та засоби аналізу та синтезу динамічних сценаріїв поточної обстановки в навігаційно-управляючих ГІС реального часу” містить 108 сторінки, 18 рисунків, 7 таблиць, 129 використаних літературних джерел.

НАВІГАЦІЙНО УПРАВЛЯЮЧІ ГЕОІНФОРМАЦІЙНІ СІСТЕМИ,

ПОВІТРЯНІ РУХОМІ ОБ'ЄКТИ, ДИНАМІЧНІ СЦЯЕНИ, ПОВІТРЯНЕ СУДНО, СИМВОЛИ РУХОМИХ ОБ'ЄКТІВ, ДИСПЕТЧЕР.

Об'єкт дослідження - процеси відображення переміщень рухомих в навколоземному просторі об'єктів в навігаційно-управляючих геоінформаційних системах.

Предмет дослідження - методи та засоби аналізу і синтезу динамічних сценаріїв в навігаційно-управляючих ГІС реального часу.

Мета роботи - метою роботи є підвищення ефективності представлення процесу переміщення в навколоземному просторі повітряних об'єктів шляхом аналізу і синтезу динамічних сценаріїв на екранах НУ ГІС.

Методи дослідження - аналіз існуючих моделей та методів визначення повітряних та наземних рухомих об'єктів, узагальнення, поєднання та вдосконалення методів присвоєння координат на карті аеропорту у реальному часі.

В дипломному проекті було розглянуто методи та засоби аналізу та синтезу динамічних сценаріїв поточної обстановки. Даний дипломний проект присвячений проблемі підвищення ефективності процесу управління повітряними та наземними об'єктами в районі аеропорту.

Результати дипломного проекту рекомендується використовувати для підвищення ефективності представлення динамічних сцен в НУ ГІС.

карта навігаційний координата модель

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. ВИКОРИСТАННЯ НАВІГАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧІ ГЕОІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕННЯ РУХОМИХ ОБ'ЄКТІВ НАВКОЛОЗЕМНОМУПРОСТОРІ

1.1 Аналіз задач що поставлені перед НУ ГІС

1.2 Функції НУ ГІС в авіаційній галузі

1.3 Роль оператора в НУ ГІС

1.4 Існуючі аналоги НУ ГІС

1.5 Сучасні методи визначення місцезнаходження повітряних об'єктів

Висновки до 1 розділу

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ АНАЛІЗУ ТА СИНТЕЗУ ДИНАМІЧНИХ СЦЕНАРІЇВ В НАВІГАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧИХ ГІС РЕАЛЬНОГО ЧАСУ

2.1 Методі вирішення задач аналізу і синтезу символів рухомих об'єктів

2.1.1 Метод формування символів рухомих об`єктів радіолокаційного спостереження

2.2 Метод базової точки векторного символу

2.2.1. Метод базових азимутально-орієнтованих растрових символів

РОЗДІЛ 3. МЕТОДИ СИНТЕЗУ ДИНАМІЧНИХ СЦЕНАРІЇВ В НАВІГАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧИХ ГЕОІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ

3.1 Модель синтезованого образу наземної та повітряної обстановки на основі аеронавігаційних карт з тематичним динамічним шаром

3.2 Принцип покадрового представлення еволюцій динамічних символів

3.3 Метод забезпечення «прозорості» растрових символів

3.4.Метод підвищення реалістичності переміщення на екрані растрових символів за допомогою спрайтів

РОЗДІЛ 4. АНАЛІЗ МЕТОДІВ ФОРМУВАННЯ ДИНАМІЧНИХ СЦЕН У РЕАЛЬНОМУ ЧАСІ

4.1 Методи створення тематичних карт для візуалізації динамічності явищ

4.2 Методи генерації символів рухомих об'єктів на екранах навігаційно-управляючих ГІС

РОЗДІЛ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ

5.1. Небезпечні і шкідливі виробничі фактори при роботі з електронно-обчислювальною машиною

5.2. Технічні і організаційні заходи зниження рівня впливу небезпечних і шкідливих виробничих факторів

5.3.Пожежна і вибухова безпека в робочій зоні

5.4. Спеціальні вимоги по охороні праці

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

АС автоматизована система

АП аеропорт

БД база даних

БКД база картографічних даних

ДП диспетчерський пункт

ДО динамічний образ

ДС динамічний сценарій

ЕОМ електронно-обчислювальна машина

ЗВ засоби відображення

ЗПС злітно-посадкова смуга

ЛА літальний апарат

НУ ГІС навігаційно-управляюча геоінформаційна система

ОС операційна система

ОЗП оперативний запам'ятовуючий пристрій

ОПР обслуговування повітряного руху

ПЗ програмне забезпечення

ППП пакет прикладних програм

ПС повітряне судно

РЦ районний центр

РЧ реальний час

РЛС радіолокаційна станція

СВІ система відображення інформації

ТЗ транспортний засіб

УПР управління повітряним рухом

Ц(К)ММ цифрова (картографічна) модель місцевост

ВСТУП

Даний дипломний проект присвячений огляду вирішення задач відображенням у реальному часі, з використанням геоінформаційних систем, процесу переміщення в навколоземному просторі повітряних об'єктів. Такі задачі вирішувались традиційними аеронавігаційними системами, які мають певні недоліки і не виправдовували сучасні вимоги. Тому широке застосування отримали навігаційно-управляючі геоінформаційні системи (НУ ГІС), які складають особливий клас автоматизованих систем управління реального часу.

Було проведено аналіз існуючих аналогів та прототипів навігаційно-управляючих геоінформаційних системах, виявлені слабкі та сильні сторони. В авіації такі системи відіграють значну роль в управлінні повітряним рухом та полегшують роботу диспетчерських пунктів й навігаційно-управляючих центрів.

Навігаційно-управляючі геоінформаційні системи реального часу призначені для вирішення задач пошуку й ідентифікації рухомих об'єктів, відображення та аналізу поточної наземної та повітряної обстановки в районах їхнього руху. Характерним завданням цих систем є візуалізація у реальному часі процесів переміщення повітряних об'єктів на екранах відеотерміналів у вигляді динамічної сцени, яка представляється відповідними динамічними символами об'єктів на відносно статичному картографічному фоні зазначеної ділянки простору. У роботі розглянуті методи представлення рухомих об'єктів на екрани відео терміналів. Головна особливість засобів відображення в даних системах полягає в тому, щоб надати диспетчеру або оператору інформацію, яка потрібна для кращого розуміння обстановки, що досягається засобами, які дають можливість відтворювати синхронно із переміщенням реальних об'єктів рух зображень цих об'єктів у вигляді визначених символів на картографічному фоні. Темп передачі даних визначає швидкість обчислень, які необхідно встигнути завершити за період зміни кадру зображення, що передається на екран системи, для формування динамічної сцени.

Завдання оператора або диспетчера полягає в аналізі динамічної обстановки, що склалася, та прийнятті адекватних рішень, пов'язаних із супроводженням та управлінням рухомими у просторі об'єктів. Ось чому важливим компонентом НУ ГІС є людина, яка взаємодіє з об'єктами, спостережуваними на фоні карти у реальному часі, прогнозує розвиток можливої ситуації на деякий час уперед з метою попередження настання надзвичайних ситуацій, виступаючи в такий спосіб сполучною ланкою між системою та зовнішнім світом.

Актуальність теми. В дипломному проекті було розглянуто методи та засоби аналізу та синтезу динамічних сценаріїв поточної обстановки. Даний дипломний проект присвячений проблемі підвищення ефективності процесу управління повітряними та наземними об'єктами, які рухаються в районі аеропорту.

Зв'язок роботи з науково-технічними програмами, планами, темами. Дослідження, які проведені в дипломному проекті, використовуються в Інституті Кібернетики імені В. М. Глушкова НАН Україна.

Мета і завдання виконання дипломного проекту. Підвищення ефективності процесу управління повітряними та наземними об'єктами, які рухаються в районі аеропорту.

Досягнення цієї мети полягало у вирішенні таких основних завдань:

Аналіз сучасних методів визначення місцезнаходження повітряних рухомих об'єктів.

Аналіз методів та засобів аналізу та синтезу динамічних сценаріїв поточної обстановки.

Об'єкт дослідження. Процеси визначення повітряних та наземних рухомих об'єктів в навколоземному просторі, та представлення їх на екрани НУ ГІС.

Предмет дослідження. Методи аналізу та синтезу динамічних сценаріїв поточної обстановки.

Методи дослідження. Аналіз існуючих методів та засобів аналізу та синтезу динамічних сценаріїв поточної обстановки.

Наукова новизна отриманих результатів. Поставлена та вирішена важлива науково-технічна проблема, яка пов'язана з визначення повітряних та наземних рухомих об'єктів, та представлення поточної обстановки у вигляді динамічних сцен на екрани НУ ГІС в реальному часі.

РОЗДІЛ 1. ВИКОРИСТАННЯ НАВІГАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧИХ ГЕОІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕННЯ РУХОМИХ ОБ'ЄКТІВ У НАВКОЛОЗЕМНОМУ ПРОСТОРІ

1.1 Аналіз задач що поставлені перед навігаційно-управляючими ГІС

Області в яких застосовуються навігаційно-управляючі геоінформаційні системи достатньо широкі - від систем, що забезпечують безпеку руху динамічних об'єктів, тренажерів для різних транспортних засобів (літаки, гелікоптери, космічні кораблі й ін.) до потужних центрів оперативного керування всіх рівнів (регіонального, державного, світового тощо) і призначення (військового, цивільного, авіаційного, морського, космічного і т.д.), які використовуються для відображення на карті швидкоплинних процесів, пов'язаних з візуалізацією поточної (повітряної, наземної, космічної, надводної, підводної) обстановки у вигляді динамічних сцен.

Щоб підвищіти якість представлення і оперативності у вирішенні задач просторового аналізу широко впроваджуються досягнення геоінформатики - геоінформаційні системи та геоінформаційні технології (ГІТ) [1-4, 34]. На початку свого зародження ГІС розроблювались для потреб картографування, земельного кадастру, геомоніторингу природного середовища. Поступово з розвитком ГІТ цифрові картографічні моделі місцевості та ГІС стали незаперечною альтернативою традиційним засобам картографічного моделювання, оскільки у сучасних ГІС застосовується увесь арсенал математичних методів та потужних засобів комп'ютерної обробки, просторово-часового моделювання, накопичення, поширення і візуалізації інформації, в тому числі й з використанням глобальних інформаційних мереж. Формування саме таких електронних геоінформаційних ресурсів та широке використання новітніх технологій відповідає сучасним потребам у вирішенні задач управління складними і динамічними процесами. Ці задачі вимагають вже не просто періодичного одномоментного картографування місцевості, а й постійного та комплексного моніторингу стану об'єктів, природних ресурсів та довкілля на основі баз геопросторових даних . Значну увагу створенню подібних систем протягом останніх 20 років приділяють практично всі високорозвинені країни.

Географічна інформаційна система дозволяє: організовувати геопросторове відображенння видової інформації, створювати «шари», відслідковувати динаміку зміни обстановки, враховувати зібрані дані про обстановку і об'єкти та їх зв'язки. Тому на сьогоднішній день ГІС для навігаційно-управляючих систем виступає складовою, що забезпечує надання картографічної інформації для представлення на її фоні динамічних об'єктів, що рухаються в навколоземному просторі, у реальному часі. Побудова таких сцен дає можливість фахівцям адекватно сприймати навколишнє оточення й оперативно приймати відповідні рішення.

Диспетчерська служба УПР, є типовим прикладом застосування НУ ГІС в авіації, для якої слід відображати місцеположення літаків з геопросторовою прив'язкою, що перебувають далеко, навколо аеропорту та безпосередньо на його території. Це надає змогу підтримувати прийняття нею оперативних рішень при розв'язанні задачі безпечного розведення літаків. Збільшення останнім часом випадків авіакатастроф говорить про нагальну потребу широкого впровадження таких систем для забезпечення безпеки польотів [4,8,24,26]. З огляду на значні швидкості літаків і ракет найбільш складною в таких системах є так звана задача переслідування, оскільки при її поданні й вирішенні в реальному часі від обчислювальної системи вимагається швидкої реакції на зміну швидкоплинних процесів.

Незважаючи на деяке потепління міжнародної обстановки, військовий фактор продовжує відігравати важливу роль у світовій політиці. Всі великі держави світу продовжують удосконалювати свої збройні сили. Перш за все це стосується новітнього озброєння й військової техніки, широкого застосування інформаційних технологій в цій галузі [4,8,32]. Іде постійний активний пошук нових засобів збройної боротьби. Безпека країни насамперед у досконалості програмно-технічних засобів центрів оперативної взаємодії, з'єднаних інформаційними каналами.

Основні вимоги, що висуваються при створенні НУ ГІС з функціонуванням в режимі реального часу - досягнення максимальної швидкодії при забезпеченні динаміки символів рухомих об'єктів на картографічному фоні - обумовлені великими обсягами потоків картографічних даних (сотні мегабайт) і рівнем надійності, необхідним для прийняття адекватних рішень людиною-оператором. Відомо, що для побудови систем вказаного класу використовуються різні підходи, спільний недолік яких - відсутність раціонального узгодження теоретичних моделей і програмно-апаратних засобів для їх реалізації. Із авіаційною навігацією пов'язана така властивість системи як неперервність, яка переважно залежить від фази польоту. Слід відмітити, що в авіаційній навігації розрізняють чотири головні фази: навігація на маршруті (внутрішні та віддалені області), навігація у зоні аеродрому, заходження на посадку і посадка, а також операції на поверхні поза злітною смугою. Виходячи з такого розподілу, представлення рухомих об'єктів в НУ ГІС повинне супроводжуватись формуванням відповідних розмірів символів цих об'єктів та відповідних масштабів карт, що характеризують ділянку місцевості для кожної фази польоту. Практично вся інформація, якою оперують служби аеронавігації, має географічний контекст. Використання ГІТ дозволяє вирішувати цілий ряд задач, які стоять перед аеронавігацією. Заміна задач моделювання повітряних коридорів, що традиційно здійснювалися на паперовій карті, комп'ютерним моделюванням на цифровій карті району планування кардинально змінює характер роботи та ефективність робочого місця оператора. ГІС-рішення можуть застосовуватися до таких різних задач, як аеронавігаційна картографія, моделювання повітряних коридорів різного рівня, просторовий аналіз заборонених зон, автоматизована генерація різних польотних завдань, схем і документів тощо. Ці ГІС-рішення можна інтегрувати в єдиному ГІС-середовищі і, таким чином, створити єдиний технологічний ланцюг, що функціонує як в локальній мережі, так і на окремому робочому місці. В такому разі НУ ГІС сприятимуть підвищенню ефективності оперативного управління та контролю місцеположення ЛА, рівня безпеки повітряного руху та якості обслуговування кожного польоту для задоволення вимог користувачів повітряного простору.

З підвищенням вимог до ГІС, та з появою систем глобального позиціонування (GPS - Global Positioning Systems), останні почали застосовуватися у різних навігаційних системах. Вперше таке поєднання зазначених систем було використано на літаках в якості пілотажно-навігаційних індикаторів [5,100], що містять слідуючий комплекс програмних і апаратних засобів: GPS-приймач з інтерфейсом для підключення до комп'ютера, бортовий комп'ютер, засоби супутникового зв'язку. Програмне забезпечення бортового комп'ютера через GPS-приймач отримує від супутника інформацію про поточне місцеположення об'єкта. ГІС з локальної БД або використовуючи канали супутникового зв'язку виконує звернення для отримання картографічної інформації, яка відповідає поточному місцеположенню. Ця інформація виводиться на монітор бортового комп'ютера. При цьому для користувача відпадає необхідність в наявності великої кількості паперових карт маршруту руху та засобів ручного визначення своїх координат. Поточне положення об'єкта відображується на електронній карті у вигляді елементарного умовного графічного символу, наприклад, кола або хрестика. Додаткова інформація, як правило, подається в текстовій формі.

1.2 Функції навігаційно-управляючих геоінформаційних систем в авіаційній галузі

Вдосконалення процесів УПР стало створення і впровадження автоматизованих систем і технічних засобів, що здійснюють обробку даних і автоматизацію представлення їх диспетчерам у вигляді сцен повітряної обстановки у реальному часі [4,23,43,44]. Доведено, що неавтоматизовані засоби перестали забезпечувати необхідну якість УПР, тому що диспетчери не отримували повного уявлення про динаміку повітряної обстановки і витрачали неприпустимо багато часу для прийняття адекватних рішень по управлінню рухом ПС. Завантаженість диспетчерів за відсутності автоматизованої обробки даних значно збільшувалась під час пікових навантажень, при виникненні особливих умов польоту або особливих випадків, коли екіпаж ПС потребував термінової й ефективної допомоги з боку органів УПР.

-перший етап автоматизації процесів УПР ставив за свою мету створення і впровадження засобів так званої малої автоматизації збору, обробки і відображення даних первинного та вторинного радіолокаторів для невеликих районних центрів із середньою і низькою інтенсивністю польотів, що забезпечувало аналогове відображення відміток ПС разом з додатковою інформацією від відповідачів РЛС.

-другий етап автоматизації характеризувався реалізацією додаткових функцій планування повітряного руху та ототожнення реальної радіолокаційної з плановою інформацією. Це дозволило здійснювати кореляцію трека ПС з планом польоту, розрахунок поточного плану польоту по маршруту в зоні відповідальності і, як наслідок, підвищити ефективність представлення даних про прогнозований і поточний повітряний рух.

-третій етап автоматизації характеризується розробкою інтегрованих аеродромних засобів обробки даних, що виконують функції системи безпеки, які пов'язані з пошуком і запобіганням конфліктних ситуацій: попередження про небезпечні зближення між рухомими аерооб'єктами, сигналізація про зниження ПС нижче мінімально безпечної висоти, сигналізація про порушення порядку використання повітряного простору.

У системах і засобах третього етапу реалізується нова концепція людино-машинної взаємодії на базі графічного інтерфейсу користувача. Сучасні НУ ГІС як раз і являють собою складні системи, в яких містяться:

- засоби збору інформації про об'єкт управління, зокрема ПС;

- обчислювальні засоби, об'єднані в єдиний апаратно-програмний комплекс, який забезпечує показ динаміки керованих об'єктів у реальному часі та проводить обробку даних в цілях підготовки альтернативних варіантів управлінських рішень;

- систему відображення інформації, яка забезпечує візуалізацію динамічних об'єктів у вигляді складних символів, що рухаються на картографічному фоні, формуючи в такий спосіб динамічну сцену повітряної або наземної обстановки;

- управлінський персонал, що здійснює процес приймання рішень та передачу їх на керований об'єкт.

Розглянуті етапи показують все більш важливу роль почали відігравати процеси сприйняття і переробки інформації, ухвалення відповідальних рішень в умовах обмеженого ліміту часу, що і зумовлює розробку більш ефективних з точки зору якості та швидкодії методів представлення рухомих об'єктів в НУ ГІС.

1.3 Роль оператора в навігаційно-управляючих геоінформаційних системах

Швидкість якість і точність вирішення задач НУ ГІС зумовлюється психофізіологічними властивостями людини-оператора, на прикладі аеропорту - диспетчера. Нижче наведено перелік основних задач, які повинен вирішувати диспетчер сектора управління району повітряного руху, він показує їх різноманіття і складність [5,44]:

збір та сприйняття інформації про повітряну обстановку, визначення параметрів фактичного польоту ПС і моменту входу його в зону відповідальності диспетчера;

розробка поточного плану польоту та узгодження його з екіпажем і суміжними пунктами управління;

слідкування за поточною траєкторією польоту, порівняння її з траєкторією поточного плану польоту, визначення відхилень за часом, координатами та інтервалами ешелонування;

прогнозування повітряної обстановки та поточної траєкторії польоту на певному інтервалі часу та попередження пілота про тенденцію до відхилення;

визначення можливості подальшого польоту по траєкторії поточного плану і ухвалення рішення про усунення конфлікту;

узгодження з пілотом і суміжними пунктами управління заходів по ліквідації відхилень від поточного плану аж до розробки нового плану польоту;

прийом на управління ПС від сусідніх секторів управління і передача їх диспетчерам сусідніх секторів, прийом повідомлень від відомчих органів і від навігаційних систем.

Диспетчер виконує всі ці дії по одному ПС. Потім він переходить до вироблення управляючих дій по іншому повітряному об'єкту, що входить в сферу його діяльності. Наступний цикл по колишньому ПС поновиться через деякий проміжок часу. Час диспетчера розподіляється на збір і обробку інформації про повітряну обстановку, її аналіз, прийняття управлінських рішень й передачу їх екіпажу ПС та взаємодіючим службам. Відносні затрати робочого часу диспетчерами РЦ УПР на обслуговування одного ПС оцінюються у відсотках від загальних витрат наступним чином: радіозв'язок з екіпажами - 30, обробка і ототожнення радіолокаційної інформації - 24, взаємодія із суміжними ДП - 20, аналіз повітряної обстановки - 16 й ухвалення рішень - 10.

Різко зростаюча інтенсивність повітряного руху зумовлює, що диспетчер відчуває все більшу нестачу часу на опрацювання даних та прийняття адекватних рішень. Скоротити число ПС, що одночасно знаходяться під управлінням одного диспетчера, можна шляхом розділення повітряного простору на сектори управління. Однак при цьому число узгоджень при прийомі-передачі управління зростає пропорційно квадрату числа секторів, ускладнюється робота екіпажа за рахунок збільшення кількості переходів на зв'язок від одного диспетчера до іншого, скорочується час перебування ПС під управлінням одного диспетчера, що ускладнює сам процес управління. Хоча з іншого боку розподіл повітряного простору та аеродромів на райони відповідальності ДП забезпечує ефективний контроль за рухом ПС. Так, за типом виконуваних технологічних задач диспетчерські пункти, а отже і диспетчерів, класифікують на ДП «Рулювання», «Старту і посадки», «Круга», «Підходу», «Районного Центру», ДП «Місцевих Повітряних Ліній», а також «Аеродромні Диспетчерські Пункти».табл.1.1. В умовах інтенсивного повітряного руху під керівництвом одного авіадиспетчера може перебувати одночасно 10-20 ПС [133]. Це означає, що на екрані НУ ГІС одночасно відображується більше десяти рухомих об'єктів, за якими слід вести спостереження.

Основною задачею авіадиспетчера є безперервний контроль за повітряною обстановкою і управління повітряним рухом в межах зони його відповідальності.

Таблиця 1.1

Класифікація диспетчерів за типом виконуваних задач

Диспетчер	Обов'язки
«Аеродромного Диспетчерського Пункту» (АДП)	Контролює готовність екіпажа ПС до виконання польоту, доводить до нього необхідну інформацію, складає добовий план польотів, фіксує початок і закінчення виконання польоту, погоджує виконання плану польотів з іншими службами (наприклад, з АДП іншого аеропорту). Диспетчер АДП не здійснює контроль за фактичною повітряною обстановкою.
«Рулювання»	Контролює рух ПС по території аеродрому, видає дозволи на буксування, запуск двигунів, рулювання.
«Старту і посадки»	Контролює рух на злітно-посадковій смузі та передпосадковій прямій, керує такими ПС, що злітають і заходять на посадку, видає дозволи на зліт та посадку.
«Круга»	Керує рухом ПС в області повітряного простору від 2 км і нижче та в радіусі 50 км від аеродрому. Видає дозволи на виконання заходу на посадку прилітаючим ПС і вказівки про первинний набір висоти вилітаючим.
«Підходу»	Керує рухом ПС в області повітряного простору, яка обмежена висотами 2 та 6 км і віддаленням від аеродрому на 90-120 км. Диспетчер «Підходу» вирішує задачі за визначенням черговості заходу на посадку, а також побудови необхідних інтервалів ешелонування.
«Районного Центру»	Контролює політ ПС на висотах від 1,5 до 12 км і в рамках встановлених меж в горизонтальній площині.
«Місцевих Повітряних Ліній»	Керує польотом ПС від висоти 1,5 км та нижче і в рамках встановлених меж в горизонтальній площині.

Щоб виконати це завдання диспетчер використовує радіотехнічні засоби, засоби радіозв'язку з екіпажами ПС, а також електрозв'язку із суміжними секторами та іншими фахівцями. Його робоче місце обладнано моніторами відображення повітряної обстановки, метеообстановки, різними сигнальними табло, довідковою інформацією, засобами зв'язку та ін. Кожне завдання, що вирішується диспетчером, вимагає наявності відповідної інформації. До такої інформації, якою повинен володіти диспетчер, відноситься: постійна інформація (інструкції, позивні і т.п.); загальна (повідомлення про погоду, стан аеродрому); конкретна (час підходу літака до зони, дані про стан літака, результати переговорів і т п.); оперативна, яка поступає у вигляді повідомлень з літака типу «Пройшов Тулу, висота 1200, дозвольте підхід» та надається диспетчеру через засоби відображення НУ ГІС, сигналізуючи, наприклад, про поточне місцезнаходження літака, його висоту. На підставі цієї інформації у диспетчера будується просторово-часовий образ повітряної обстановки - її концептуальна модель, на основі якого він ухвалює конкретне управлінське рішення. При цьому необхідно особливо підкреслити, що кожне рішення приймається ним в умовах обмеженого ліміту часу на його вироблення, оскільки обстановка в районі УПР безперервно змінюється.

1.4 Існуючі аналоги навігаційно-управляючих геоінформаційних систем

Сучасний розвиток техніки дозволив створювати інтелектуальні системи, у яких на основі ГІС і баз даних, пов'язаних з ними, проводиться аналіз даних та здійснюється підтримка прийняття рішень. Найбільш близькі за призначенням системи такого класу розроблені підрозділом TASC фірми Litton (США). Основною особливістю цих систем є те, що деякі з них функціонують у режимі реального часу й можуть виконувати функції систем оперативного контролю, взаємодії й керування на основі візуалізації оперативних даних із прив'язкою до картографічного фону. Особливий інтерес у цьому плані викликає така розробка як “Enterprise Solutions - Traking Analyst Integration” [5,6] - “Виробничі рішення - інтегрована система аналізу трас”, що реалізує можливості пакета розробок фірми Litton на базі компонента Traking Analist, ліцензованого фірмою-продавцем ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc.), який є розширенням пакета ArcVeiw (версія 3.1). Traking Analist - потужний інструмент, котрий дозволяє переглядати в режимі реального часу інформацію й історію її розвитку (руху) стосовно географічного оточення. При цьому дані, що надходять у систему в режимі реального часу, можуть передаватися від різних джерел - GPS-пристроїв, які розміщені в автономних рухомих об'єктах (Automated Vehicle Location - AVL systems), наземних датчиків руху, телеметричних систем літаків і т.д., через відповідні інтерфейси, що поставляються до даного компонента. В описуваній системі здійснюється візуалізація накопичуваних даних про траєкторії динамічних об'єктів у режимі реального часу. Інформаційне поле монітора в такій системі розподілено на декілька областей: власне, область відображення даних, область основного інструментарію пакета ArcVeiw і область супутньої інформації для конкретного додатка, що функціонує в середовищі цього пакета. Інформація про рухливі об'єкти виводиться в стандартному довідковому вікні пакета ArcVeiw, ідентифікація об'єкта виробляється на підставі заданого для даного типу об'єктів топографічного символу (тобто у вигляді статичного зображення), який надається системою. Недоліком є те, що відсутня можливість показу динаміки руху символів по відображуваних траєкторіях.

З подібних за призначенням розробок у країнах СНД відрізняється контролер "МІКСТ", розроблений у науково-виробничій фірмі "ЕКРАН" [5], який вирішує завдання суміщення та відображення радіолокаційної (від локатора) і знакографічної (формується ПЗ, що функціонує на ЕОМ) інформації. Контролер "МІКСТ" є пристроєм розширення, що підключається до шини ISA персонального комп'ютера, який входить до складу автоматизованого робочого місця диспетчера УПР “КОРИНФ”. Контролер "МІКСТ" формує знакографічну інформацію з кадровою частотою до 85 Гц при роздільній здатності екрана 1280x1024 крапки. Зміна радіолокаційного зображення при зміні його масштабу або зсуві центра виконується менш ніж за 200 мс. Можливий круговий поворот радіолокаційного зображення на будь-який кут. Центральним вузлом контролера є спеціалізований радіолокаційний процесор, що здійснює прийом інформації від радіолокатора, її перетворення та наступне сполучення зі знакографічною інформацією. Зображення радіолокаційної обстановки формується в спеціалізованому відео-ОЗП. Знакографічна інформація може формуватися або графічним адаптером у складі комп'ютера, або ж в самому контролері. Радіолокаційний простір відображається у радіусі від 40 до 1400 км. Пристроєм введення вихідної інформації про об'єкти, які рухаються, є радіолокатор. В дослідженій роботі [5] зазначено, що перспективною вважається розробка контролера з повністю автономними функціями графічного адаптера SVGA. Суттєвим недоліком цієї системи є відсутність геоінформаційного забезпечення.

Наявним прикладом використання сучасних геоінформаційних технологій можна навести розробку Центру аеронавігаційного забезпечення авіації Збройних Сил України - ГІС-додаток "Навігатор" [49,134], який дозволяє визначати місцеположення повітряного судна завдяки підключенню GPS-приладів; відображати його у реальному часі на фоні електронних версій радіонавігаційних карт для оперативного коригування курсу польоту, рис. 1.1; інформувати екіпаж про наближення до заборонених зон, рубежів передачі управління, поворотних пунктів; зберігати маршрут польоту у файл з координатами шляху або у вигляді графічного об'єкту на карті для подальшого контролю маршруту польоту тощо. В цьому ГІС-додатку організована пошукова система, яка надає можливість оператору за короткий час отримати потрібну інформацію по будь-якому об'єкту, як з бази даних, так і шляхом його графічної візуалізації на карті. Даний ГІС-додаток, який розроблено в програмному середовищі Delphi 6 із застосуванням бібліотеки візуальних компонентів GisToolKit, демонструє варіант використання створених у базовій геоінформаційній системі "Карта 2005" (компанії "КБ Панорама", Росія) електронних карт для цілей аеронавігації.

Ще одним прикладом створення програмних додатків з інтеграцією в них картографічних продуктів спеціального призначення в області аеронавігації може слугувати інформаційна система “R.I.S.K. Air”, яка успішно експлуатується в Азербайджанській аеронавігаційній службі (AZANS) при держконцерні “Азербайджанські Авіалінії” (AZAL) [134]. Система реалізована на основі ArcView GIS (продукт фірми ESRI, США) та призначена для моделювання коридорів повітряного простору, планування схем виходів, підходів, посадки в районі аеровузла з подальшою генерацією різних радіонавігаційних карт і схем.

Дуже цікава онлайн-система «STANLY_Track», рис. 1.2, яка дозволяє в будь-якій точці земної кулі через інтернет відслідковувати ситуацію у небі над Дюссельдорфом, Кельном/Бонном, Гамбургом, Мюнхеном й Франкфуртом (аеропорти Німеччини) [134]. Її недоліком є те, що в ній в якості фону використовуються космічні знімки натомість електронних карт, що знижує ефективне сприйняття користувачем загальної картини обстановки. Із міркувань безпеки дані передаються в інтернет із півгодинною затримкою. Розширена і дороблена у 2007 році версія цієї програмної системи, яка створена на базі мови програмування високого рівня Java, доповнена новими функціями, які надають можливість відвідувачам сайту запитувати «сліди», які були залишені літаками у небі, за останні два тижні. Коло споживачів такого роду інформації варіюється від жителів населених пунктів, над якими літаки заходять на посадку або набирають висоту, до туристів і мандрівників.

Рис. 1.1. Головне вікно інтерфейсу програмного забезпечення "Навігатор"
Рис. 1.2. Вигляд вікна інтерфейсу системи STANLY_Track, в якому відображується повітряна ситуація над Франкфуртом
Рис. 1.3. Вигляд символів літаків на дисплеї авіадиспетчера

Також можна виділити серед відомих прототипів та аналогів НУ ГІС, які експлуатуються для УПР, наступні: комплекс засобів автоматизації УПР «Альфа»; АС спостереження повітряної обстановки «Топаз 2000»; перспективна АС УПР "Москва Консоль - 2000"; АС УПР «XENYA» [101]. Одним із недоліків цих систем є те, що на екрані рух ПС представляється у виді простих символів (квадратики, рис. 1.3, кружечки із напрямними векторами, рис. 1.4), які разом із «приклеїними» до них формулярами переміщуються на фоні деякого плана-схеми, що візуалізує лише кордони областей спостереження (територій аеропортів, міст і т.д.). Так, рис. 1.3 ілюструє, як на дисплеї авіадиспетчера відображуються два літака, які слідують зустрічним курсом, розділені по висоті. Ліве число в нижньому рядку в мітці літака - його ешелон в сотнях футів.

В таких системах в якості джерел радіолокаційних даних можуть виступати такі, як радіолокаційна станція 1Л118, радіолокаційний комплекс «Утес-94», радіолокаційний екстрактор А1000-М, аеродромний радіолокаційний комплекс «ЛІРА-А10» тощо [28,29,43].

Розробка Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України - базовий комплекс засобів конфігурування і управління розподіленими інтерактивними геоінформаційними комплексами оперативної взаємодії (ІГК ОВ) «Геокарта», заслуговує окремої уваги для вивчення, структура якого наведена на рис. 1.5. Комплекс «Геокарта» складається з системи введення та первинної обробки даних про об'єкти та параметри їхніх зображень, центрального обчислювального комплексу і системи оперативної взаємодії [4,7,129].

Система введення і первинної обробки даних про об'єкти (у світових координатах) містить радіолокаційні засоби - 1, засоби оперативного введення картографічних даних та даних про зображення символів рухомих об'єктів - 2, засоби введення реальних сцен за допомогою телевізійних пристроїв ТП - 3 та засоби введення даних аерофотозйомки і прецизійних знімків - 4.

Рис. 1.4. Приклад представлення повітряних суден у вигляді кружечків із напрямними векторами
Рис. 1.5. Структурна схема інтерактивного геоінформаційного комплексу оперативної взаємодії «Геокарта»

Система оперативної взаємодії містить засоби відображення символів, які рухаються на кольоровому картографічному фоні, як на звичайних моніторах - 9, так і на екрані колективного користування - 11, а також засоби, що дозволяють забезпечити введення-виведення зображень: редакційно-видавнича система на базі лазерного гравіювального автомата ЛГА, необхідного для створення твердих копій динамічних сцен, 12 - Мозаїка - пристрій друку кольорових зображень великих форматів і роздільної здатності, графічний пристрій - ПАГ-500, необхідний для викреслювання точних зображень, які містять картографічний матеріал та координатну сітку, пристрій друку знакосинтезуючий - ПДЗ. За допомогою системи оперативної взаємодії оператор чи група операторів-фахівців здійснюють взаємодії, що забезпечують роботу комплексу в інтерактивному режимі (10 - пристрій видачі мовних сигналів). Як система генерації кольорової статичної і динамічної інформації та її відображення на екрані колективного користування застосовується система «Унікон», яка призначена для підтримки інтерактивної взаємодії оператора з комплексом та для відображення в реальному часі повітряної обстановки, дані про яку видаються з імітатора, зібраного на базі касетного модуля зовнішньої пам'яті. В свою чергу, система «Пластікон» здійснює відображення картографічної інформації.

Завдяки інтерфейсу 8 забезпечується одночасне функціонування описаних вище двох складових комплексу, які здатні виконувати введення й первинну обробку, по-перше, даних про рухомі об'єкти, і, по-друге, картографічних зображень та їх сумісне відображення у вигляді динамічної сцени.

В такому випадку ІГК ОВ працює в інформаційному режимі, що дозволяє відображати динамічну сцену, але не надає можливості оператору здійснювати управляючі дії, необхідні для вирішення основних прикладних задач. Такі дії стають можливими при підключенні центрального обчислювального комплексу (ЦОК), який забезпечує управляючий (основний) режим роботи ІГК ОВ. ЦОК містить могутні обчислювальні засоби, відмінною особливістю яких є наявність значних обсягів пам'яті 6 і 7 для зберігання карт різних масштабів та призначення, а також прикладні програми і апаратуру, що забезпечують розв'язання основних задач у реальному часі.

Макет комплексу «Геокарта» складається з пристрою відображення інформації на великому екрані колективного користування розміром 2,5 м по діагоналі в режимі SVGA 1024x768, з палітрою 256 кольорів та яскравістю 150 кд/м2. Засоби обміну з аналогічними віддаленими комплексами передбачають модемний зв'язок, який надає можливість з'єднання цих комплексів у відповідну мережу.

Даний комплекс розроблявся для: центрів оперативного управління повітряними, наземними і морськими системами або об'єктами, а також систем оперативного управління промисловістю, транспортом, сільським господарством, економікою та екологією, наприклад, при побудові автоматизованої системи агроекологічного моніторингу і паспортизації земельних територій, що звільняються в процесі конверсії [4].

Однак, не дивлячись на свої переваги, які полягають, перш за все, в тому, що комплекс «Геокарта» дозволяє у реальному часі візуалізувати процес переміщення складних символів рухомих об'єктів на кольоровому картографічному фоні, він має ряд недоліків, а саме: наявність обмежень в розмірі матриць (від до ), які складають символи різної конфігурації; його апаратна підтримка орієнтована на застарілу техніку, а ПЗ не функціонує під управлінням сучасних операційних систем. Разом з тим закордонні системи, що реалізують відображення поточної обстановки у режимі реального часу шляхом представлення рухомих об'єктів у вигляді динамічних символів на картографічному фоні, за допомогою закладеного в них ПЗ, коштують великих грошей, вихідні коди такого ПЗ захищені від змін, бо є таємницею фірм-розробників, а це унеможливлює широке впровадження таких систем в ДП центрів УПР та ДП аеропортів нашої країни [101].

1.5 Сучасні методи визначення місцезнаходження повітряних об'єктів

У зв'язку зі створенням в 1950-х рр. і прийняттям на озброєння в ряді країн балістичних ракет (БР) з малорозмірними боєголовками й інтенсивним освоєнням космічного простору з'явилася необхідність розробки радіолокаційних станцій далекого виявлення (ДВ) БР і контролю повітряного й космічного простору.

З кінця 1950-х рр. проводиться створення протиракетної оборони (ПРО), для чого були розроблені й споруджені дециметрові РЛС чергового режиму типу "Дунай" для далекого виявлення балістичних ракет. У березні 1961 р. уперше у світі протиракетою, запущеної з казахстанського полігона, було виконане перехоплення й знищення балістичної ракети. При цьому виявлення запуску БР і видача цілевказівки радіолокаторам точного наведення здійснювалися РЛС "Дунай-2". Радіолокаційні станції даного типу "Дунай-3" й "Дунай-3У" увійшли до складу створеної наприкінці 1960-х - початку 1970-х рр. системи ПРО м. Москви. Одна із цих РЛС більше 30 років стойть на бойовому чергуванні, забезпечуючи виявлення БР на відстані до 4000 км.

На початку 1970-х рр. створення спеціалізованих двухдіапазоних РЛС контролю космічного простору (РЛС "Крона"), здатних не тільки виявляти на більших дальності космічні об'єкти (ДО), але і їх розпізнавати. У цих РЛС для огляду верхньої півсфери простору використаються повноповоротна фазірована антенні ґрати (ФАҐ) у дециметровому діапазоні довжин хвиль, а для розпізнавання ДВ реалізований інтерферометр у сантиметровому діапазоні.

До нового покоління станцій ДВ ставиться РЛС "Волга", що працює в режимі безперервного випромінювання, здатна одночасно опромінювати ціль й приймати відбиті від неї сигнали.

РЛС "Волга" успішно працює в складі СПРН, одночасно забезпечуючи вимір параметрів низькоорбітальних ДВ.

Прикладом використання високих технологій при розробці перспективних радіолокаційних станцій далекого виявлення є РЛС «Воронеж-дм».Перший радіолокаційний комплекс "Воронеж-ДМ" у цей час виготовлений і змонтований на об'єкті, на ньому успішно проведений перший етап попередніх випробувань.

Є всі підстави вважати, що РЛС ДВ ВЗГ "Воронеж-ДМ" стане основним радіолокаційним комплексом в обновлюваній структурі СПРН.

Із середини 1960-х рр. є головним розроблювачем і виготовлювачем РЛС загоризонтного (ЗГ РЛС) виявлення повітряно-ракетних засобів нападу, літаків цивільної авіації, а також кораблів в інтересах ВВС і ВМФ Російської Федерації

В 1992 р. завершені випробування й передане в експлуатацію ВМФ РФ експериментальний радіолокаційний комплекс загоризонтного виявлення в повітряному просторі літаків і кораблів у прибережній зоні (РЛС "Волна-М"). Цей багатофункціональний комплекс здатний забезпечити виявлення літаків і кораблів як у ближній зоні (з використанням поверхневої хвилі), так й у далекій зоні (з використанням односкачковой просторової хвилі, що відбивається від іоносфери).

Розроблені ЗГ РЛС поверхневої хвилі "Соняшник" можуть використатися для охорони повітряної й морської границь, моніторингу 200-мильної економічної зони, контролю руху літаків і судів, екологічного контролю стану акваторій і попередження про цунамі й смерчах в інтересах МНС.

Унікальні розробки односкачкових ЗГ РЛС "Контейнер" з дальністю дії до декількох тисяч кілометрів можуть стати базовими технічними засобами для створення суцільного радіолокаційного поля над всією територією Росії й прилягаючими до неї районами, у тому числі в інтересах контролю повітряного простору в діапазоні висот від поверхні землі до 100 км по висоті.

Слід зазначити, що в інституті активно ведуться теоретичні й експериментальні роботи з розробки й впровадження в практику вітчизняної радіолокації якісно нової системної технології створення засобів контролю повітряного простору - технології розподілених радіолокаційних систем (РРС).

Метою цих робіт є подолання тих принципових обмежень, які властиві сучасним класичним однопозиційними РЛС у частині досягнення високих точних характеристик, перешкодозахищеності, живучості й техніко-економічній ефективності. Ключові технічні рішенні, що забезпечують досягнення поставленої мети, полягають у тім, що в РРС елементи (модулі) передавальних і прийомних систем радіолокатора розміщаються не компактно, як у звичайної РЛС, а розосереджуються в просторі па значних один від одного відстанях. Крім того, енергія зондувальних сигналів РРС розосереджується в частотній і тимчасовій областях, чим забезпечується низька щільність випромінюваної енергії, а отже, і висока скритність роботи системи. Подібна структура РРС дозволяє спостерігати повітряні обьекты одночасно під різними ракурсними кутами, і цей геометричний фактор відіграє вирішальну роль у забезпеченні високих характеристик системи.

Технологію РРС можна буде ефективно використати для рішення завдань контролю повітряного простору в умовах, при яких очевидна неспроможність класичних РЛС. Особливу роль РРС можуть, зіграти для інформаційного забезпечення засобів активного захисту важливих стратегічних об'єктів в умовах терористичних атак із застосуванням літальних апаратів.

Високоінформативний наносекундний мобільний всепогодний радіолокатор малої дальності призначений для виявлення й виміру координат (дальність, швидкість, азимут і кут місця) повітряних маловисотних об'єктів, надводних і наземних об'єктів, у тому числі людей, на тлі інтенсивних відбиттів від поверхні, що підстилає, і місцевих предметів.

Використання в НРЛС над короткі радіоімпульсу протяжністю одиниці наносекунд дозволяє реалізувати ряд особливостей радіосигналів даного класу, а саме:

висока точність виміру дальності й розв'язна здатність (одиниці метрів);

однозначний вимір швидкості мети по положенню без використання ефекту Доплера;

висока контрастність зображення об'єктів за рахунок малого імпульсного обсягу, що дозволяє, і відсутності бічних пелюстків у функції кореляції по дальності;

можливість роботи з мінімальних дальностей в одиниці метрів;

рішення проблеми електромагнітної сумісності за рахунок малої спектральної щільності сигналу.

НРЛС може бути використана у вигляді спеціалізованої РЛС або як додаткова до традиційних РЛС у наступних вимірювальних системах:

автоматизовані системи охорони й захисту важливих об'єктів;

диспетчеризація й охорона аеродромів і морських портів;

навігаційні системи судноводіння в портах і на ріках;

потайні РЛС малої й середньої дальності для стрільбових комплексів;

контроль прикордонної зони.

По всім перерахованим вище напрямках діяльності підприємство в кооперації з іншими організаціями забезпечує повний цикл розробки, виготовлення, випробування й супроводі експлуатації по всіх замовленнях.

Висновки до розділу 1

1.Показано як саме застосовуються навігаційно-управляючі геоінформаційні системи в авіаційній галузі.

2. Визначено характерні риси функціонування НУ ГІС в авіаційній галузі, показано недосконалість існуючих автоматизованих засобів управління повітряним рухом в частині адекватного відображення динамічної обстановки.

3.Виділено роль людини-оператора під час здійснення нагляду за поточною ситуацією в районах руху повітряних кораблів.

4.В результаті проведеного літературно-патентного пошуку знайдено існуючі аналоги та прототипи НУ ГІС, вивчивши їх уважно було виявлено їх переваги і недоліки.

5.Було проаналізовано сучасні методи виявлення літальних апаратів в навколоземному просторі.

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ АНАЛІЗУ ТА СИНТЕЗУ ДИНАМІЧНИХ СЦЕНАРІЇВ В НАВІГАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧИХ ГІС РЕАЛЬНОГО ЧАСУ

2.1 Методи вирішення задач аналізу і синтезу символів рухомих об'єктів

В НУ ГІС представлення рухомих об'єктів передує відображенню загальної картини поточної обстановки в районі їхнього спостереження. При цьому такі об'єкти, які рухаються в навколоземному просторі по певних траєкторіях, представляються на екрані системи у вигляді векторних і растрових символів (вибір формату представлення диктується заданими умовами) на фоні карти ділянки місцевості, що охоплює контрольовану територію і прилеглі до неї зони, в деякому масштабі. Зауважимо, що під навколоземним простором розуміється простір: космічний (космічні апарати), повітряний (літаки, вертольоти, безпілотні літальні апарати), наземний (авіаційна наземна техніка, спецтранспорт, особистості), надводний (кораблі, буксири, баржі) і підводний (підводні човни, батискафи).

В даній роботі розглядається повітряний та наземний простір на прикладі простору району аеропорту, де відбувається рух об'єктів, в якості яких виступають здебільшого літаки, а також авіаційний наземний транспорт.

Для безпосереднього представлення рухомих об'єктів у вигляді символів, необхідно мати уявлення, до якого класу чи типу вони відносяться. Тому однією із функцій НУ ГІС, при використанні їх у системах УПР, ПРО й ППО, є сприяння розпізнаванню людиною-оператором повітряних об'єктів, тобто встановленню нею приналежності об'єкту до певного класу, наприклад, що об'єкт є літаком, вертольотом, крилатою ракетою або дистанційно-пілотованим літальним апаратом, та його ідентифікації - конкретизації типу об'єкту усередині його класу, наприклад, визначення моделі літака. Ідентифікація типів цілей часто викликає ускладнення, тому окремі типи цілей на основі певних ознак об'єднуються в класи.

Відмітимо, що класифікація об'єктів спостереження здійснюється у відповідності до задач, розв'язуваних споживачем інформації в різних постановках, і залежить від сукупності ознак спостережуваних об'єктів, які обумовлені технічними характеристиками засобів радіолокаційного спостереження, а отже - структурно-параметричними особливостями радіолокаційних зображень, що формуються цими засобами. Успішне вирішення задачі розпізнавання при моніторингу повітряних об'єктів потребує створення інтелектуалізованої системи на основі бази даних, що містить повну, але не надлишкову інформацію про об'єкти, за якими ведеться спостереження. Побудова універсальних систем автоматичного розпізнавання повітряних об'єктів по вимірюваних параметрах за допомогою тільки технічних засобів є важкою. Тому для ефективного розв'язку цієї задачі залучають автоматизовані антропотехнічні системи обробки даних. Людина-оператор здатна вирішувати задачу розпізнавання з високою якістю при візуальному спостереженні на екрані системи рухомих об'єктів, наприклад, при представленні їй оптичного чи морфологічно близького до нього зображення рухомого об'єкта. В загальному вигляді людина-оператор порівнює ознаку розпізнаваної (ідентифікованої) цілі з ознаками декількох еталонів, які відповідають певному класу (типу), і відносить ціль до того або іншого класу (типу).