Патент на изобретение №2386569

(54) СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ЭКИПАЖА ВОЗДУШНОГО СУДНА ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ОСОБЫХ СИТУАЦИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к авиационному бортовому оборудованию и предназначено для установки на гражданские летательные аппараты. Ссистема для поддержки решений экипажа в опасных ситуациях включает датчики состояния двигателей, топливной системы, гидросистемы, системы электроснабжения, системы штурвального управления, системы выпуска шасси и торможения, системы жизнеобеспечения, противообледенительной системы, противопожарной системы, системы автоматического управления, системы воздушных сигналов, системы самолетовождения, бортовой части спутниковой навигационной системы, бесплатформенной инерциальной навигационной системы, радиовысотомера, приборной системы посадки, радиотехнической системы ближней навигации, метеонавигационной радиолокационной станции, системы предупреждения критических режимов, соединенные с мультиплексным каналом информационного обмена, позволяющие анализировать и подавать сигналы в блоки управления этих систем для предотвращения особых ситуаций. Достигается повышение уровня безопасности за счет расширения технических возможностей. 1 ил.

Система относится к авиационному бортовому оборудованию и предназначена для установки на гражданские летательные аппараты (ЛА) для поддержки решений экипажа в опасных (катастрофических или аварийных) ситуациях.

Из аналогов уровня техники наиболее близким техническим решением по количеству существенных признаков за прототип может быть принято изобретение “Система поддержки экипажа в опасных ситуациях”, содержащая датчики состояния двигателей, топливной системы, гидросистемы, системы электроснабжения, системы штурвального управления (СШУ), системы выпуска шасси и торможения (СВШТ), системы жизнеобеспечения (СЖ), противообледенительной системы, противопожарной системы, системы автоматического управления (САУ), системы воздушных сигналов (СВС), системы самолетовождения (СС), бортовой части спутниковой навигационной системы (СНС), бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), радиовысотомера (РВ), приборной системы посадки (ПСП), радиотехнической системы ближней навигации (РСБН), метеонавигационной радиолокационной станции (МЛРС), системы предупреждения критических режимов (СПКР), соединенных с мультиплексным каналом информационного обмена (МКТО), систему отображения информации (СОИ), базу знаний (БЗ), блок распознавания состояния конфигурации ЛА (БРСК), блок распознавания режимов полета (БРРП), анализатор состояния пилотажно-навигационного оборудования (АСПНО), анализатор состояния аппаратуры ЛА (АСА), блок распознавания аварийных ситуаций (БРАС), блок прогноза, состоящий из связанных блоков моделирования динамики ЛА-бортового оборудования (БО) и БЗ развития аварийных ситуаций (АС), связанных друг с другом БЗ характеристик АС и БЗ предотвращения АС, вычислитель принятия решений о предотвращения АС (ВПРП), анализатор правильности действий по предотвращению АС (АПДП), вычислитель принятия решений о переходе на автоматическое управление (ВПРПАУ), блок предупреждения о нарушении правильности действий (БПНПД), причем блок распознавания АС соединен первым, вторым, третьим, четвертым входами с выходами блока распознавания состояния конфигурации ЛА (БРСК), блока распознавания режима полета (БРРП), анализатора состояния ПНО анализатора состояния аппаратуры (АСА), ЛА, входы которых соединены с МКИО, пятым входом соединен с БЗ характеристик АС, и выход блока распознавания АС связан с входом вычислителя принятия решения о предотвращении аварийной ситуации 9 (ВПРПАС), связанным с БЗ предотвращения АС, а первый выход его связан с СОИ, второй выход – с анализатором правильности действий по предотвращению АС (АПДП), второй вход которого соединен с БЗ предотвращения АС, выход АПДП соединен с блоком предупреждения о нарушения правильности действия (БПНПД) экипажа, выход этого блока соединен со входом анализатора АПДП, второй выход БПНПД связан с СОИ, третий выход связан с вычислителем ВПРПАУ, второй вход вычислителя ВПРПАУ соединен с БЗ предотвращения АС, а первый и второй выходы его соединены соответственно с СОИ и входом САУ, кроме того, блок моделирования динамики ЛА-БО соединен с МКИО (патент RU 2128854, G05D 1/00, опубликован 10.04.1999).

Недостатком известной системы является отсутствие возможности выдачи рекомендаций в случаях отсутствия в Базе знаний информации по возникшим аварийным ситуациям.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня безопасности за счет расширения технических возможностей, позволяющих наращивать интеллектуальный уровень (базу знаний) системы поддержки принятия решений (СППР) экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций за счет введения в контуры диагностирования и принятия решений по выходу из особых ситуаций наземного вычислительного комплекса СППР, база знаний которого регулярно пополняется данными о новых возникших особых ситуациях и сценариями выхода из них. Также наземная часть СППР позволяет анализировать и использовать знания привлекаемых к процессу выработки решения экспертов.

Внедрение такого устройства позволит существенно повысить своевременность и объективность принятия решения по выходу из особой ситуации.

Технический результат изобретения достигается тем, что по сравнению с изобретением, принятым за прототип, системой поддержки принятия решений экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций при выходе из эксплуатационной области, содержащей датчики состояния двигателей, топливной системы, гидросистемы, системы электроснабжения, системы штурвального управления (СШУ), системы выпуска шасси и торможения (СВШТ), системы жизнеобеспечения (СЖ), противообледенительной системы, противопожарной системы, системы автоматического управления (САУ), системы воздушных сигналов (СВС), системы самолетовождения (СС), бортовой части спутниковой навигационной системы (СНС), бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), радиовысотомера (РВ), приборной системы посадки (ПСП), радиотехнической системы ближней навигации (РСБН), метеонавигационной радиолокационной станции (МЛРС), системы предупреждения критических режимов (СПКР), соединенных с мультиплексным каналом информационного обмена (МКТО), систему отображения информации (СОИ), базу знаний (БЗ), блок распознавания состояния конфигурации ЛА (БРСК), блок распознавания режимов полета (БРРП), анализатор состояния пилотажно-навигационного оборудования (АСПНО), анализатор состояния аппаратуры ЛА (АСА), блок распознавания аварийных ситуаций (БРАС), блок прогноза, состоящий из связанных блоков моделирования динамики ЛА-бортового оборудования (БО) и БЗ развития аварийных ситуаций (АС), связанных друг с другом БЗ характеристик АС и БЗ предотвращения АС, вычислитель принятия решений о предотвращения АС (ВПРП), анализатор правильности действий по предотвращению АС (АПДП), вычислитель принятия решений о переходе на автоматическое управление (ВПРПАУ), блок предупреждения о нарушении правильности действий (БПНПД), причем блок распознавания АС соединен первым, вторым, третьим, четвертым входами с выходами блока распознавания состояния конфигурации ЛА (БРСК), блока распознавания режима полета (БРРП), анализатора состояния ПНО анализатора состояния аппаратуры (АСА), ЛА, входы которых соединены с МКИО, пятым входом соединен с БЗ характеристик АС, и выход блока распознавания АС связан с входом вычислителя принятия решения о предотвращении аварийной ситуации 9 (ВПРПАС), связанным с БЗ предотвращения АС, а первый выход его связан с СОИ, второй выход – с анализатором правильности действий по предотвращению АС (АПДП), второй вход которого соединен с БЗ предотвращения АС, выход АПДП соединен с блоком предупреждения о нарушения правильности действия (БПНПД) экипажа, выход этого блока соединен со входом анализатора АПДП, второй выход БПНПД связан с СОИ, третий выход связан с вычислителем ВПРПАУ, второй вход вычислителя ВПРПАУ соединен с БЗ предотвращения АС, а первый и второй выходы его соединены соответственно с СОИ и входом САУ, кроме того, блок моделирования динамики ЛА-БО соединен с МКИО, в заявляемом изобретении “Система поддержки принятия решений экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций”, дополнительно введены блок переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР, система связи (СС) ВС, наземный узел связи (НУС) и наземный вычислительный комплекс (НВК), причем третий выход блока распознавания аварийных ситуаций (БРАС) связан с четвертым входом системы отображения информации (СОИ), первый вход блока переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР соединен со вторым выходом блока распознавания аварийных ситуаций (БРАС), второй вход блока переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР соединен со вторым выходом пульта управления (ПУ) СППР, а первый, второй и третий выходы блока переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР соединены с входами вычислителя принятия решений о предотвращении АС (ВПРП), вычислителя принятия решений о переходе на автоматическое управление (ВПРПАУ) и системы связи (СС) ВС, которая связана с наземным узлом связи (НУС), причем эта связь осуществляется непосредственно через радиоканал либо через систему глобальной спутниковой связи, наземный узел связи (НУС) соединен с наземным вычислительным комплексом (НВК), а первый выход пульта управления (ПУ) соединен с третьим входом вычислителя принятия решений о предотвращении АС, при этом наземный узел связи (НУС) и наземный вычислительный комплекс (НВК) входят в состав центра управления полетами (ЦУП).

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже – структурная схема системы поддержки принятия решений экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций.

Сущность изобретения

Система поддержки принятия решений экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций содержит датчики 1 состояния двигателей, топливной системы 2, гидросистемы 3, системы электроснабжения 4, системы штурвального управления 5, системы выпуска шасси и торможения (СВШТ) 6, системы жизнеобеспечения (СЖО) 7, противообледенительной системы 8, противопожарной системы 9, системы автоматического управления (САУ) 10, системы воздушных сигналов (СВС) 11, системы самолетовождения (СС) 12, бортовой части спутниковой навигационной системы (СНС) 13, бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) 14, радиовысотомера (РВ) 15, приборной системы посадки (ПСП) 16, радиотехнической системы ближней навигации (РСБН) 17, метеонавигационной радиолокационной станции (МРЛС) 18, системы предупреждения критических режимов (СПКР) 19, соединенные с мультиплексным каналом информационного обмена (МКИО) 20. В блоке прогноза 26 блок 27 моделирования динамики ЛА и БО соединен с Базой знания (БЗ) развития АС 28. В Базе знаний (БЗ) 29 БЗ характеристик АС 30 связана с Базой знаний (БЗ) 31 предотвращения АС. Блок распознавания АС 25 соединен первым, вторым, третьим и четвертым входами с выходом блока распознавания состояния конфигурации (БРСК) 21, блока распознавания режимов полета (БРРП) 22, анализатора состояния пилотажно-навигационного оборудования (АС ПНО) 23, анализатора состояния аппаратуры (АСА) 24, входы которых соединены с МКИО 20, а пятым соединен с БЗ характеристик АС 30. Выход блока распознавания АС 25 связан с входом вычислителя принятия решений о предотвращении аварийной ситуации (ВПРПАС) 32, связанным с БЗ 31 предотвращения AC, a первый выход его связан с системой отображения информации (СОИ) 34, второй вход его связан с анализатором правильности действий по предотвращению АС (АПДП АС) 33. Второй вход анализатора 33 АПДП АС соединен с БЗ 31 предотвращения АС, а выход АПДП 33 соединен с блоком предупреждения о нарушении правильности действий (БПНПД) экипажа 36, выход блока БПНПД 36 соединен со входом анализатора 33 АПДП АС, второй выход блока БПНПД 36 связан с СОИ 34, третий выход его связан с вычислителем принятия решений о переходе на автоматическое управление (ВПРПАУ) 35. Второй вход вычислителя 35 ВПРПАУ соединен с БЗ 31 предотвращения АС, а первый и второй входы его соединены соответственно с СОИ 34 и выходом САУ 10. Блок моделирования динамики ЛА-БО (БМДС ЛА-БО) соединены с МКИО 20, третий выход блока распознавания аварийных ситуаций (БРАС) 25 связан с четвертым входом системы отображения информации (СОИ) 34, первый вход блока переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР 37 соединен со вторым выходом блока распознавания аварийных ситуаций (БРАС) 25, второй вход блока переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР 37 соединен со вторым выходом пульта управления (ПУ) СППР 43, а первый, второй и третий выходы блока переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР 37 соединены с входами вычислителя принятие решений о предотвращении АС (ВПРП) 32, вычислителя принятия решений о переходе на автоматическое управление (ВПРПАУ) 35 и системы связи (СС) ВС 38, которая связана с наземным узлом связи (НУС) 40, причем эта связь осуществляется непосредственно через радиоканал либо через систему глобальной спутниковой связи (СГСС) 39, наземный узел связи (НУС) 40 соединен с наземным вычислительным комплексом (НВК) 41, а первый выход пульта управления (НУ) СППР 43 соединен с третьим входом вычислителя принятия решений о предотвращении (ВПРП) АС 32, при этом наземный узел связи (НУС) 40 и наземный вычислительный комплекс (НВК) 41 входят в состав центра управления полетами (ЦУП) 42.

Система работает следующим образом.

По своему назначению СППР в нормальных условиях полета остается пассивной и наблюдает за состоянием ЛА, за режимами работы двигателей, работой БО и экипажа. При возникновении ОС ЭС также оценивает информацию о внешней и внутренней среде. Когда прогноз развития ОС показывает, что ЛА выходит за пределы эксплуатационных ограничений, на основе БЗ 29, сформированной по результатам анализа и опыта исследования авиационных катастроф отечественных самолетов с ГТР 1-3 классов с 1957 по 1996 г.г. и зарубежных самолетов подобного класса за период с 1988 по 1994 г.г., ЭС классифицирует данную ситуацию (АС) по тяжести возможных последствий, формирует решения и выдает рекомендации по минимизации неблагоприятных последствий. В ЭС в блоке 26 моделируется поведение системы ЛА-БО и выдается прогноз развития событий в полете – информация о возможном состоянии БО, работе двигателей и параметров, характеризующих поведение ЛА. Кроме того, в системе моделируется поведение экипажа по управлению ЛА и его систем по выводу из опасной ситуации. Если экипаж предпринимает правильные действия (в соответствии с руководством по летной эксплуатации ЛА) или действия в направлении развития указанной ситуации, то ЭС не вмешивается в управление ЛА, а лишь выдает на экран СОИ 34 рекомендации и подсказки экипажу по пилотированию ЛА. В случае отсутствия реакции экипажа (потеря сознания летчиком и др.) на рекомендованное решение по выводу из опасной ситуации и действий, которые приводят к катастрофическим последствиям, ЭС в исключительных случаях формирует необходимые корректирующие и управляющие сигналы в САУ 10 по парированию опасной ситуации и стабилизации полета ЛА. ЭС обеспечивает оптимальный интерфейс-экипаж – БО СОИ -34.

Сигнал о нераспознавании АС поступает с блока распознавания аварийных ситуаций 25 на систему отображения информации (СОИ) 35 и сигнализирует экипажу о возникшей ситуации. Если ЭС не распознает аварийную ситуацию или не принимает решения о предотвращении АС, экипаж через пульт управления (ПУ) СППР 43 выдает команду на обращение за помощью к наземному центру управления полетами (ЦУП) 42 и к вычислителю принятия решения о предотвращении (ВПРП) АС 32 для его перевода в режим ожидания. Блок переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР 37 задействует систему связи ВС (СС ВС) 38 и транслирует информацию об АС от блока распознавания АС (БРАС) 25 на систему связи ВС (СС ВС) 38.

Далее информация об АС в зависимости от местоположения ВС передается системой связи ВС 38 непосредственно на наземный узел связи (НУС) 40 или через систему глобальной спутниковой связи (СГСС) 39 на тот же наземный узел связи (НУС) 40. Затем информация об АС с наземного узла связи (НУС) 40 поступает в ЦУП 42, где она обрабатывается на наземном вычислительном комплексе (НВК) 41 и (или) анализирует решения по выходу из особой ситуации, предложенные специалистами центра управления полетами (ЦУП) 42, к которым в случае необходимости могут привлекаться специалисты самолетостроительных предприятий, опытно-конструкторских бюро и завода-изготовителя ВС для принятия решения о выходе из АС.

Принятое решение передается на наземный узел связи 40, а от наземного узла связи 40 на ССВС 38 непосредственно через радиоканал или через СГСС 39. Далее информация поступает в Блок управления наземной частью СППР 37. Затем полученная информация поступает в Вычислитель принятия решений о переходе на автоматическое управление (ВПРПАУ) 35 для дальнейшего исполнения и отображения на СОИ 34.

Формула изобретения

Система поддержки принятия решений экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций при выходе из эксплуатационной области, включающая датчики состояния двигателей, топливной системы, гидросистемы, системы электроснабжения, системы штурвального управления (СШУ), системы выпуска шасси и торможения (СВШТ), системы жизнеобеспечения (СЖ), противообледенительной системы, противопожарной системы, системы автоматического управления (САУ), системы воздушных сигналов (СВС), системы самолетовождения (СС), бортовой части спутниковой навигационной системы (СНС), бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), радиовысотомера (РВ), приборной системы посадки (ПСП), радиотехнической системы ближней навигации (РСБН), метеонавигационной радиолокационной станции (МЛРС), системы предупреждения критических режимов (СПКР), соединенных с мультиплексным каналом информационного обмена (МКИО), систему отображения информации (СОИ), базу знаний (БЗ), блок распознавания состояния конфигурации ЛА (БРСК), блок распознавания режимов полета (БРРП), анализатор состояния пилотажно-навигационного оборудования (АСПНО), анализатор состояния аппаратуры ЛА (АСА), блок распознавания аварийных ситуаций (БРАС), блок прогноза, состоящий из связанных блоков моделирования динамики ЛА – бортового оборудования (БО) и БЗ развития аварийных ситуаций (АС), связанных друг с другом БЗ характеристик АС и БЗ предотвращения АС, вычислитель принятия решений о предотвращения АС (ВПРП), анализатор правильности действий по предотвращению АС (АПДП), вычислитель принятия решений о переходе на автоматическое управление (ВПРПАУ), блок предупреждения о нарушении правильности действий (БПНПД), причем блок распознавания АС соединен первым, вторым, третьим, четвертым входами с выходами блока распознавания состояния конфигурации ЛА (БРСК), блока распознавания режима полета (БРРП), анализатора состояния ПНО, анализатора состояния аппаратуры (АСА) ЛА, входы которых соединены с МКИО, пятым входом соединен с БЗ характеристик АС и выход блока распознавания АС связан с входом вычислителя принятия решения о предотвращении аварийной ситуации (ВПРПАС), связанным с БЗ предотвращения АС, а первый выход его связан с СОИ, второй выход – с анализатором правильности действий по предотвращению АС (АПДП), второй вход которого соединен с БЗ предотвращения АС, выход АПДП соединен с блоком предупреждения о нарушения правильности действия (БПНПД) экипажа, выход этого блока соединен со входом анализатора АПДП, второй выход БПНПД связан с СОИ, третий выход связан с вычислителем ВПРПАУ, второй вход вычислителя ВПРПАУ соединен с БЗ предотвращения АС, а первый и второй выходы его соединены соответственно с СОИ и входом САУ, кроме того, блок моделирования динамики ЛА-БО соединен с МКИО, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР, система связи (СС) ВС, наземный узел связи (НУС) и наземный вычислительный комплекс (НВК), причем третий выход блока распознавания аварийных ситуаций (БРАС) связан с четвертым входом системы отображения информации (СОИ), первый вход блока переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР соединен со вторым выходом блока распознавания аварийных ситуаций (БРАС), второй вход блока переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР соединен со вторым выходом пульта управления (ПУ) СППР, а первый, второй и третий выходы блока переключения на наземную часть (БПНЧ) СППР соединены с входами вычислителя принятия решений о предотвращении АС (ВПРП), вычислителя принятия решений о переходе на автоматическое управление (ВПРПАУ) и системы связи (СС) ВС, которая связана с наземным узлом связи (НУС), причем эта связь осуществляется непосредственно через радиоканал либо через систему глобальной спутниковой связи, наземный узел связи (НУС) соединен с наземным вычислительным комплексом (НВК), а первый выход пульта управления (ПУ) соединен с третьим входом вычислителя принятия решений о предотвращении АС, при этом наземный узел связи (НУС) и наземный вычислительный комплекс (НВК) входят в состав центра управления полетами (ЦУП).

РИСУНКИ