RU2228885C2 - System of protection of aircraft against mishandling and intentional actions resulting in accident - Google Patents

System of protection of aircraft against mishandling and intentional actions resulting in accident Download PDF

Info

Publication number
RU2228885C2
RU2228885C2 RU2001130731/09A RU2001130731A RU2228885C2 RU 2228885 C2 RU2228885 C2 RU 2228885C2 RU 2001130731/09 A RU2001130731/09 A RU 2001130731/09A RU 2001130731 A RU2001130731 A RU 2001130731A RU 2228885 C2 RU2228885 C2 RU 2228885C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
crew
control
calculator
input
Prior art date
Application number
RU2001130731/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001130731A (en
Inventor
Л.М. Берестов (RU)
Л.М. Берестов
Е.Г. Харин (RU)
Е.Г. Харин
А.А. Кондратов (RU)
А.А. Кондратов
Л.Я. Мирошниченко (RU)
Л.Я. Мирошниченко
Ю.И. Калинин (RU)
Ю.И. Калинин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова
Priority to RU2001130731/09A priority Critical patent/RU2228885C2/en
Publication of RU2001130731A publication Critical patent/RU2001130731A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2228885C2 publication Critical patent/RU2228885C2/en

Links

Landscapes

  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft equipment for civil flying vehicles. SUBSTANCE: proposed system includes sensors showing state of on- board system connected with information exchange channel, standard and emergency control systems, on-board radio control line, three expert systems, crew blocking element computer, crew action blocking system, flying vehicle motion parameter computer and three switches. EFFECT: possibility of performing automated control and protection of aircraft. 1 dwg

Description

Система относится к области авиационного бортового оборудования и предназначена для установки на гражданские летательные аппараты (ЛА) для защиты ЛА в критических или катастрофических ситуациях.The system relates to the field of aviation avionics and is intended for installation on civilian aircraft (LA) to protect the aircraft in critical or catastrophic situations.

Известна экспертная система (ЭС), ориентированная на диагностику деятельности экипажа при анализе полетной информации, зарегистрированной бортовыми самописцами в системе "Луч-84" (Минкова С.П. Экспертная система "Экспро-пилот" для управления качеством летной деятельности. Вычислительная техника. Системы управления выпуск 2. Москва-София. 1990. Институт информатики, комплексной информатизации). Предупреждение отклонений в летной работе экипажей воздушных судов (ВС) гражданской авиации производится с помощью ЭС в целях повышения безопасности полетов и эффективности работы экипажей. ЭС имитирует рассуждения высококвалифицированных экспертов в процессе анализа и оценки выполнения экипажами полетов и сообщает информацию о наиболее вероятных причинах допущенных экипажем шибок и соответствующих управляющих воздействиях.A well-known expert system (ES), focused on the diagnosis of crew activities when analyzing flight information recorded by flight recorders in the Luch-84 system (Minkova S.P. Expert system "Ex-pilot" for managing the quality of flight activity. Computer technology. Systems Management Issue 2. Moscow-Sofia. 1990. Institute of Informatics, Integrated Informatization). Deviations in the flight work of the crews of aircraft (civilian aircraft) of civil aviation are prevented by using ES in order to improve flight safety and crew work efficiency. ES simulates the reasoning of highly qualified experts in the process of analyzing and evaluating crew flight performance and reports information on the most likely causes of errors made by the crew and the corresponding control actions.

С помощью эксперта инженер по знаниям формирует гипотезы умозаключения, касающиеся различных аспектов деятельности экипажей.With the help of an expert, a knowledge engineer forms hypotheses of inference regarding various aspects of crew activities.

В общем случае гипотеза – есть конкатенция (цепочка) на некотором множестве фактов или других гипотез нижнего уровня иерархии. Инженер по знаниям вводит сформулированные гипотезы в базу знаний (БЗ), что влечет за собой также формирование вопросника предметной области, добавление новых текстов и таблиц объявлений. После этого система готова к диагностике данных, поступающих с магнитной ленты системы "Луч-84".In the general case, the hypothesis is a concatenation (chain) on a certain set of facts or other hypotheses of the lower level of the hierarchy. The knowledge engineer introduces the formulated hypotheses into the knowledge base (KB), which also entails the formation of a domain questionnaire, the addition of new texts and announcement tables. After that, the system is ready to diagnose the data coming from the magnetic tape of the Luch-84 system.

На вход программы-конвертора поступают данные, считываемые с магнитной ленты "Луч-84" и обрабатываемые комплексом программных средств. Программа-конвертор преобразует числовые данные о полете во множестве факторов предполетной области. Сформированные таким образом факты поступают на вход ЭС, после чего проводится анализ выполнимости гипотез предметной области. Недостающие для проверки гипотез факты вводятся пользователем в диалоговом режиме. В случае истинности гипотезы пользователь может просмотреть цепочки объяснений данной гипотезы.The converter program receives data read from the Luch-84 magnetic tape and processed by a set of software tools. The converter program converts numerical flight data in many factors of the preflight area. The facts thus formed are fed to the input of the ES, after which an analysis of the feasibility of the hypotheses of the subject area is carried out. Missing facts to test hypotheses are entered by the user in a dialogue mode. If the hypothesis is true, the user can view the chains of explanations of this hypothesis.

Эксперту представлены возможности использования всех директив, заключенных в систему: добавление и удаление фактов, выборочная проверка гипотез, работа с библиотеками, куда записываются ответы пользователя и т.д.The expert is presented with the possibilities of using all the directives enclosed in the system: adding and deleting facts, selective testing of hypotheses, working with libraries where user responses are written, etc.

БЗ представляет собой совокупность гипотез-умозаключений. Каждая гипотеза может быть определена следующим образомKB is a set of hypotheses-conclusions. Each hypothesis can be defined as follows.

Н=(F&HL&L&P),H = (F & HL & L & P),

где F – множество фактов предметной области (получается на основе ответов пользования); HL – множество гипотез нижнего уровня (по отношению к данной); L – множество литералов, определяющих количественные отношения между рангами фактов (ранги вводятся пользователем в режиме работы с рангами); Р – множество слотов-процедур.where F is the set of facts of the subject area (obtained on the basis of answers to use); HL - many hypotheses of the lower level (in relation to this); L is the set of literals that determine the quantitative relations between the ranks of facts (ranks are entered by the user in the mode of working with ranks); P - many slot-procedures.

Каждый факт – это выражение следующего вида:Each fact is an expression of the following form:

F=(A, V),F = (A, V),

где А – один или группа ответов пользователя, удовлетворяющих данному факту; V – ранг ответа пользователя (точечные значения или интервал).where A is one or a group of user responses that satisfy this fact; V is the rank of the user's response (point values or interval).

Литералы, определяющие отношения между рангами, позволяют задавать отношения типа "равно", "больше", "меньше" и т.п.Literals that define relations between ranks allow you to specify relations of the type "equal", "more", "less", etc.

Слоты-процедуры позволяют вычислять значения произвольных параметров, заданных в гипотезе, на основе имеющихся ответов пользователя либо путем предъявления дополнительных опросных процедур. ЭС реализована на ЭВМ на языке ПРОЛОГ.Slots-procedures allow you to calculate the values of arbitrary parameters specified in the hypothesis, based on the available answers of the user or by presenting additional polling procedures. ES implemented on a computer in the language PROLOGUE.

Однако данная система обработки и диагностики не является советчиком, помогающим экипажу в определении приоритетов сигналов тревоги и выделении наиболее важных из них – катастрофических ситуаций (КС). Для работы ЭС необходима информация о состоянии бортового оборудования (БО) и должен осуществляться основной процесс: на основе имеющихся фактов в базе данных (БД) и БЗ и состоянии БО формируются новые факты, характеризующие текущую ситуацию на ЛА в реальном времени. Та часть информации в БД, катастрофических ситуаций, которая сформирована дедуктивной системой и определяет необходимые воздействия на ЛА, должна направляться экипажу в качестве рекомендаций, а если он не выполняет их, то на исполнительные механизмы системы автоматического управления (САУ).However, this processing and diagnostic system is not an adviser that helps the crew in determining the priorities of alarms and identifying the most important of them - catastrophic situations (CS). For ES operation, information on the state of onboard equipment (BO) is necessary and the main process should be carried out: based on the available facts, new facts are formed in the database (DB) and BZ and BO condition that characterize the current situation in the aircraft in real time. That part of the information in the database, catastrophic situations, which is formed by the deductive system and determines the necessary effects on the aircraft, should be sent to the crew as recommendations, and if it does not comply with them, then to the executive mechanisms of the automatic control system (ACS).

Известна управляющая ЭС (Ильясов Б.Г., Парфенов Н.И. и др. Автоматизация принятия решений при управлении системами "Человек-техника" с помощью экспертных систем. Эргономика в России, СНГ и мире. Международная конференция С-Петербург. Россия, 21-24, 1993) для оказания помощи оператору, решающая следующие задачи: распознавание критической ситуации, принятие решений по управлению выводом сложной системы (объекта) из критической ситуации, выбор управляющих воздействий и контроль эффективности их реализации. В системе "человек-техника" критические ситуации, возникающие вследствие отказа техники, ошибок человека и неблагоприятных внешних условий приводят в случае непринятия своевременных и правильных управляющих решений к аварии или катастрофе. Принятие решений человеком, управляющим сложной системой, затруднено вследствие многомерности фактов для анализа, неопределенности и неоднозначности описания критических ситуаций, малого резерва времени и большой психологической нагрузки.The managing ES is known (Ilyasov B.G., Parfenov N.I. et al. Decision-making automation in managing Man-Technique systems using expert systems. Ergonomics in Russia, the CIS and the world. International Conference St. Petersburg. Russia, 21-24, 1993) to assist the operator, solving the following tasks: recognition of a critical situation, making decisions on managing the withdrawal of a complex system (object) from a critical situation, choosing control actions and monitoring the effectiveness of their implementation. In the "man-equipment" system, critical situations arising as a result of equipment failure, human errors and adverse external conditions lead to failure or timely control decisions leading to an accident or disaster. Making decisions by a person managing a complex system is difficult due to the multidimensionality of facts for analysis, the uncertainty and ambiguity of the description of critical situations, a small reserve of time and a large psychological load.

В БЗ входят значения о предметной области управления сложной системой в критических ситуациях. В системе знания о проблемной области структурированы, исходя из цели построения управляющей ЭС, оказания помощи управляющему в принятии решений при возникновении критических ситуаций.The knowledge base includes values about the subject area of managing a complex system in critical situations. In the system, knowledge about the problem area is structured based on the goal of constructing a control ES, to assist the manager in making decisions in case of critical situations.

В качестве инструментального средства оказания помощи эксперту в выражении своей концептуальной модели проблемной области используется программная система создания и ведения БД характеристик критических ситуаций и баз знаний (БЗ). Система выполняет функции автоматизации получения знаний от экспертов. Данные представляются реляционной БД характеристик критических ситуаций, выполняется проверка целостности создания БД, производится ситуационная кластеризация данных.As a tool to assist an expert in expressing his conceptual model of a problem area, a software system for creating and maintaining a database of characteristics of critical situations and knowledge bases (KB) is used. The system performs the functions of automating the acquisition of knowledge from experts. The data is presented to the relational database of the characteristics of critical situations, the integrity of the database creation is checked, and situational data clustering is performed.

В процессе экспертного опроса для обеспечения необходимой полноты БД экспертам ставится задача анализа новых для них ситуаций; способом решения задачи экспертной классификации является способ организации экспертных игр с коллективом экспертов. Сценарии экспертных игр предусматривают рассмотрение известных и новых для экспертов примеров критических ситуаций; в диалоге с ЭВМ заполняется БД. Создание и заполнение БД осуществляется с помощью средств систем управления реляционной БД для персональных ЭВМ с применением интеллектуального многооконного интерфейса. Окончательно согласованные экспертные оценки хранятся в БД и являются основой для создания правил распознавания критических ситуаций и принятия решений в БЗ ЭС.In the process of an expert survey, to ensure the necessary completeness of the database, experts are given the task of analyzing new situations for them; A way to solve the problem of expert classification is to organize expert games with a team of experts. Scenarios of expert games include consideration of known and new examples of critical situations for experts; in the dialogue with the computer the database is filled. Creation and filling of the database is carried out using the relational database management systems for personal computers using an intelligent multi-window interface. Finally agreed expert assessments are stored in the database and are the basis for creating rules for recognizing critical situations and making decisions in the knowledge base.

Представление знаний об управлении системой в критических ситуациях осуществляется с помощь продукционной модели, позволяющей представлять правила распознавания ситуаций и принятия решений. В качестве критерия распознавания классов критических ситуаций в управляющей ЭС используется степень близости распознаваемой ситуации, представленной вектором, к эталонным описаниям классов критических ситуаций.Knowledge is presented about managing the system in critical situations using a production model that allows you to represent the rules for recognizing situations and making decisions. As a criterion for recognizing the classes of critical situations in the control ES, the degree of proximity of the recognized situation represented by the vector to the reference descriptions of the classes of critical situations is used.

Однако при такой структуре ЭС управления система бортовых датчиков не включается в цикл работы по пилотированию ЛА. Динамические характеристики современных ЛА отличаются пониженной статистической устойчивостью, что привело к существенному усложнению САУ и значительному расширению их функциональных возможностей. В то же время увеличение сложности САУ способствовало существенному увеличению разнообразия отказов этих систем. Поэтому стала практически невозможной разработка только инструктивных указаний по действиям пилота при возникновении каждого из возможных отказов. Подробные инструкции можно разработать только для ограниченного перечня отказов, в пределах эксплуатационных ограничений ЛА БО. Возникновение же в полете отказов, действия по устранению которых предварительно не отрабатывались и не отражены в инструкциях, представляют серьезную проблему. Как показывает анализ катастроф ЛА, нежелательное развитие событий можно было бы предотвратить, если бы были выполнены соответствующие грамотные действия экипажа. Однако время, которым располагает пилот для этого, обычно не превышает несколько секунд, а принимая во внимание стрессовое состояние человека во время аварии, становится ясно, что пилот может и не найти единственно правильного решения в нужный момент.However, with such a structure of the ES control system, the system of on-board sensors is not included in the work cycle for piloting the aircraft. The dynamic characteristics of modern aircraft are characterized by reduced statistical stability, which led to a significant complication of self-propelled guns and a significant expansion of their functionality. At the same time, increasing the complexity of self-propelled guns contributed to a significant increase in the variety of failures of these systems. Therefore, it became practically impossible to develop only guidance on the actions of the pilot in the event of each of the possible failures. Detailed instructions can only be developed for a limited list of failures, within the operational limits of the LA BO. The occurrence of failures in flight, the actions to eliminate which were not previously worked out and are not reflected in the instructions, are a serious problem. As the analysis of aircraft accidents shows, undesirable development of events could have been prevented if appropriate competent actions of the crew had been performed. However, the time available to the pilot for this usually does not exceed several seconds, and taking into account the stressful state of a person during an accident, it becomes clear that the pilot may not find the only right solution at the right time.

Известна комплексная информационная система сигнализации (КИСС) для предупреждения экипажа о возникновении опасных ситуаций (сигнальная информация), выдачи информации о параметрах и состоянии систем самолета и двигателей (в виде мнемокадров), отображения информации об отказах и результате контроля систем самолета, взятая за прототип. Руководство по летной эксплуатации Ил-96 раздел 8.212. Системы сигнализации и информации 30/10-1987.3.A comprehensive information signaling system (KISS) is known for warning the crew of dangerous situations (signaling information), issuing information about the parameters and condition of aircraft systems and engines (in the form of mnemonic frames), displaying information about failures and the result of monitoring aircraft systems, taken as a prototype. Flight Operation Manual IL-96 Section 8.212. Alarm and information systems 30 / 10-1987.3.

Информация, выдаваемая системой, отображается на экранах многофункциональных индикаторов (МИ). Управление индикацией осуществляется с пультов управления (ПУИ). Сигнальная информация (в виде текстов) автоматически отображается на левом МИ, а при необходимости может быть вручную вызвана на правый. В зависимости от срочности действия экипажа в той или иной ситуации КИСС обеспечивает выдачу сигнальной информации трех категорий: аварийной, предупреждающей и уведомляющей (отображается на экране различными цветами). Аварийные и предупреждающие сигналы сопровождаются загоранием центральных сигнальных огней (ЦСО) и звуковым сигналом (гонг).Information issued by the system is displayed on the screens of multifunction indicators (MI). Indication control is carried out from control panels (ISP). Signal information (in the form of texts) is automatically displayed on the left MI, and, if necessary, can be manually called on the right. Depending on the urgency of the crew’s action in a given situation, KISS provides the issuance of signaling information of three categories: emergency, warning and notification (displayed on the screen in different colors). Alarms and warning signals are accompanied by the ignition of the central signal lights (CCO) and an audible signal (gong).

Отображение информации об отказах и результатах контроля систем в виде текста возможно по вызову с ПУИ кнопкой, при контроле системы с помощью панели контроля на приборной доске бортинженера.Displaying information about failures and results of systems monitoring in the form of text is possible by calling with an ISP button, while monitoring the system using the control panel on the dashboard of the flight engineer.

Для увеличения надежности система выполнена двухканальной с перекрестными связями между каналами. Система самоконтролируется. В случае обнаружения отказов в системе она автоматически перестраивается таким образом, чтобы оставшимися исправными элементами полностью или частично выполнить свою задачу (реконфигурация системы).To increase reliability, the system is made dual-channel with cross-links between channels. The system is self-controlling. In the event of a failure in the system, it is automatically rebuilt in such a way that the remaining serviceable elements fully or partially fulfill their task (reconfiguration of the system).

Данная система помогает летчику, когда ЛА находится в пределах эксплуатационных ограничений.This system helps the pilot when the aircraft is within operational limits.

Однако данная система не обеспечивает летчика информацией в катастрофических ситуациях по выводу из них, не дает комплексного анализа и прогноза событий в полете. Система не защищает ЛА от ошибочных или умышленных действий экипажа (террористов), приводящих к катастрофе.However, this system does not provide the pilot with information in catastrophic situations on the conclusion of them, does not provide a comprehensive analysis and forecast of events in flight. The system does not protect the aircraft from erroneous or deliberate actions of the crew (terrorists) leading to disaster.

Целью изобретения является создание управляющей системы защиты самолета от ошибочных или умышленных действий экипажа, приводящих к катастрофе.The aim of the invention is the creation of a control system for protecting the aircraft from erroneous or deliberate actions of the crew, leading to disaster.

Для решения указанной цели в систему защиты самолета (СЗС) от ошибочных или умышленных действий, приводящих к катастрофе, содержащую наземный пункт управления воздушным движением (УВД) с наземной линией радиоуправления, бортовую часть ЛА, включающую датчики состояния бортовых систем, соединенный с ними канал информационного обмена, штатную и аварийную системы управления ЛА, бортовую линию радиоуправления, соединенную наземной линией радиоуправления пункта УВД, введены первая экспертная система, выполненная с вычислительным блоком сравнения параметров движения с эталонными режимами, соединенным с блоком определения режимов полета, базой данных по эталонным режимам, базой данных по программе полетов, вторая экспертная система, выполненная с вычислителем прогноза за время t0 и связанной с ней базой данных по управлению для вывода из катастрофических ситуаций, третья экспертная система, выполненная с вычислительным блоком определения катастрофической ситуации (КС) и связанной с ним базой данных катастрофических ситуаций, вычислитель момента блокировки экипажа, причем блок сравнения параметров движения с эталонными режимами первой экспертной системы соединен своим выходом с входом вычислителя прогноза за время t0 второй экспертной системы через первый переключатель, выполненный пороговым, выходы вычислителя прогноза за время t0 соединены соответственно с входом второго переключателя и с входом вычислительного блока определения режима КС третьей экспертной системы, соединенного выходами соответственно с другим входом второго переключателя и со вторым входом вычислителя момента блокировки экипажа, второй переключатель соединен своими выходами соответственно с вычислителем момента блокировки экипажа и с аварийной системой управления, входы системы блокировки действий экипажа соединены с вычислителем момента блокировки экипажа и бортовой линией радиоуправления, а ее выход связан с входом третьего переключателя, соединенного выходами с аварийной и штатной системами управления ЛА, причем вычислитель параметров движения ЛА связан с входом первой экспертной системы, а блок определения режимов полета этой системы связан с базой данных по эталонным режимам и базой данных по программе полетов.To achieve this goal, the aircraft protection system (SES) from erroneous or deliberate actions leading to a disaster containing a ground control unit for air traffic control (ATC) with a ground control line, an airborne part of the aircraft, including state sensors for onboard systems, an information channel connected to them exchange, standard and emergency control systems of the aircraft, onboard radio control line connected by the ground line of radio control of the air traffic control unit, the first expert system implemented with the computing unit sra of motion of the parameters with standard modes, connected to detecting unit flight regimes, the database of the reference modes base Flight program data, a second expert system configured with the calculator prediction for t 0 time and the related database on to output management data from catastrophic situations, the third expert system, made with a computing unit for determining the catastrophic situation (CS) and the related database of catastrophic situations, a calculator of the moment of blocking the crew, and the unit for comparing motion parameters with the reference modes of the first expert system is connected by its output to the input of the forecast computer for the time t 0 of the second expert system through the first switch made by the threshold, the outputs of the forecast computer for time t 0 are connected respectively to the input of the second switch and to the input of the computing unit for determining KS mode of the third expert system, connected by outputs respectively to another input of the second switch and to the second input of the calculator of the moment of blocking the crew , the second switch is connected by its outputs to the crew lock moment calculator and the emergency control system, the crew action lock inputs are connected to the crew lock moment calculator and the radio control board line, and its output is connected to the input of the third switch connected to the emergency and standard systems outputs aircraft control, moreover, the aircraft motion parameters calculator is connected to the input of the first expert system, and the unit for determining the flight modes of this system is connected to the base nnyh by reference to and in the base of the operations of these programs.

Для пояснения сущности изобретения на чертеже представлена блок-схема предложенной системы СЗС, где изображеныTo clarify the invention, the drawing shows a block diagram of the proposed SES system, which shows

1, 13, 17 – третья, вторая, первая ЭС,1, 13, 17 - the third, second, first ES,

2 – вычислительный блок определения режима катастрофической ситуации (КС),2 - computing unit for determining the regime of a catastrophic situation (COP),

3 – база данных КС,3 - the database of the COP,

4 – вычислитель момента блокировки экипажа,4 - calculator of the moment of blocking the crew,

5 – система блокировки действий экипажа,5 - a system for blocking crew actions,

6 – бортовая линия радиоуправления,6 - onboard radio control line,

7 – наземная линия радиоуправления,7 - land line radio control,

8 – пункт управления воздушным движением (УВД),8 - point air traffic control (ATC),

9 – штатная система управления ЛА,9 - full-time aircraft control system,

10 – третий переключатель,10 - the third switch,

11 – аварийная система управления ЛА,11 - emergency control system of the aircraft,

12 – второй переключатель,12 - the second switch,

14 – вычислитель прогноза за фиксированное время,14 - forecast calculator for a fixed time,

15 – база данных по управлению для вывода из КС,15 - management database for output from the COP,

16 – первый переключатель,16 is the first switch,

18 – блок сравнения параметров движения с эталоном,18 is a block comparing motion parameters with a reference,

19 – база данных по эталонным режимам,19 is a database of reference modes,

20 – блок определения режима полета,20 - block determining the flight mode,

21 – база данных по программам полетов,21 - database of flight programs,

22 – вычислитель параметров движения ЛА.22 - calculator of the parameters of the aircraft.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

На выход вычислителя 14 с выхода переключателя 16 поступает текущая информация о состоянии бортовых систем, сигналы Х, и идентификации режимов полета путем сравнения с информацией эталонных режимов и программ полетов. На двух выходах вычислителя 14 реализуется информация по времени t≤t0 о появлении условий X>Xкс наступления катастрофической ситуации (КС).The output of the calculator 14 from the output of the switch 16 receives current information about the state of the on-board systems, signals X, and identification of flight modes by comparing with the information of the reference modes and flight programs. At the two outputs of the calculator 14, information on time t≤t 0 about the occurrence of conditions X> X ks of the onset of a catastrophic situation (CS) is realized.

На двух выходах вычислителя 2 реализуется информация о начале выхода из КС путем введения управления для вывода из КС и о возможности вывода из КС. Логика работы переключателя 12 состоит в том, что если оценка состояния X<Xкс ЛА ниже уровня безопасности, то появляется сигнал о блокировке управления, система защиты должна перейти на аварийное управление в КС.At the two outputs of the calculator 2, information is realized about the beginning of the exit from the CS by introducing control to output from the CS and about the possibility of output from the CS. The logic of the operation of the switch 12 is that if the assessment of the state X <X ks of the aircraft is below the safety level, a signal appears about the control blocking, the protection system should switch to emergency control in the control room.

На каждом из выходов переключателя 12 формируются сигналы управления о переходе системы на управление в КС. Управление переключателем 12 осуществляется сигналами об оценке состояния ЛА X<Xкс - выше или ниже уровня безопасности, а управление переключателем 16 осуществляется сигналами о состоянии и идентификации бортовых ЛА.At each of the outputs of the switch 12, control signals are generated about the transition of the system to control in the CS. The control of the switch 12 is carried out by signals about the assessment of the state of the aircraft X <X ks - above or below the safety level, and the control of the switch 16 is carried out by signals about the status and identification of the onboard aircraft.

СЗС производит блокировку действий экипажа (или людей, находящихся в кабине) в двух случаях:SZS blocks the actions of the crew (or people in the cabin) in two cases:

- если служба УВД установила, что самолет движется по несанкционированному маршруту. В этом случае управление осуществляется УВД по радиолинии,- if the air traffic control service has determined that the aircraft is moving along an unauthorized route. In this case, the control is carried out by ATC via a radio link,

- если бортовая экспертная система управления установила, что при фактическом состоянии управления возможно недопущение катастрофической ситуации при немедленном вмешательстве в управление.- if the on-board expert control system has established that in the actual state of control it is possible to prevent a catastrophic situation with immediate intervention in the control.

В автономной части СЗС (бортовой) производится защита от действий по возникновению КС при полете по санкционированной траектории. Для этого в каждый момент времени выполняется в блоке 13 прогноз изменения параметров, определяющих безопасность полета (например, скорости V, углов атаки и скольжения α и β, вертикальной перегрузки hy, высоты Н над препятствиями) на фиксированное время t0 при текущем состоянии управления. Если в течение времени t0 прогноз укажет на возникновение катастрофической ситуации, немедленно выполняется расчет возможности вывода из КС самолета при максимальном использовании возможностей управления с пилотированием внутри ограничений с немедленным началом вывода.In the autonomous part of the SES (on-board), protection is provided from actions for the occurrence of a SC during a flight along an authorized trajectory. For this, at each moment of time, a forecast is made in block 13 for changes in the parameters that determine flight safety (for example, speed V, angle of attack and slip α and β, vertical overload h y , height H over obstacles) for a fixed time t 0 with the current control state . If during the time t 0 the forecast indicates a catastrophic situation, immediately calculates the possibility of withdrawal from the aircraft CS with the maximum use of control capabilities with piloting within the constraints with immediate start of withdrawal.

В тот момент, когда расчет в блоке 2 показывает, что вывод из КС возможет только с наперед заданным запасом по критическому параметру, управление от экипажа полностью блокируется и переходит к системе 11, которая выводит самолет из катастрофической ситуации. После этого СЗС выводит самолет на исходный режим полета и отключается, давая возможность экипажу снова управлять самолетом. При управлении с наземного пункта УВД-8 по радиолинии 7 осуществляется защита от действий по несанкционированному изменению маршрута. Управление с наземного пункта 8 по закрытой радиолинии 7 осуществляется при неоднократном включении автономной части СЗС, несанкционированном отклонении от заданного маршрута.At that moment, when the calculation in block 2 shows that the withdrawal from the CS is possible only with a predetermined margin of a critical parameter, the control from the crew is completely blocked and goes to system 11, which takes the plane out of a catastrophic situation. After that, the BES brings the aircraft to the initial flight mode and turns off, allowing the crew to control the aircraft again. When controlling from the ground control unit ATC-8 via radio line 7, protection against unauthorized change of route is carried out. Control from ground station 8 via a closed radio line 7 is carried out with the repeated inclusion of the autonomous part of the SES, an unauthorized deviation from a given route.

Управление с наземного пункта 7 обеспечивает передачу на борт сигналов для обеспечения движения по заданному маршруту, снижения захода на посадку и посадки с использованием штатных средств навигации и посадки аэропортов. При управлении с наземного пункта 7 полностью блокируются органы управления в кабине экипажа.Control from ground station 7 provides for the transmission of signals on board to ensure movement along a given route, reducing approach and landing using standard means of navigation and landing at airports. When controlling from ground station 7, the controls in the cockpit are completely blocked.

Во всех ЭС вычислители 20, 18, 14, 2 могут обращаться к базам данных по своему усмотрению, а также коллективно пользоваться информацией, работая в то же время независимо друг от друга. Организация взаимодействия вычислителей с соответствующими БД осуществляется формированием запросов к БД. Информационное обеспечение системы представляется БД и специализированной системой формированием самих БД. Состав хранимой в БД информации включает параметры моделей компонентов, описание фрагментов режимов полета и другую служебную информацию. Система управления БД обеспечивает возможность работы в двух режимах - автономном и по запросам системы защиты самолета. Интерфейсы прикладного программирования позволяют получать доступ к информации, хранящейся в базах данных, запускать в них задания, вызывать процедуры, а также поддерживать связь с другими системами и процессами. Связь, поддержка протокола вычислителей осуществляется с помощью шины дискретной информации и обеспечивает основу для повышения интеграции систем СЗС с базами данных; обеспечивает поддержку архитектуры коммуникаций и функционирует с использованием модели распределения памяти. Уровень связи поддерживает формирование, хранение, извлечение запросов к базам данных, что является стандартным интерфейсом для данной вычислительной среды.In all ES, calculators 20, 18, 14, 2 can access the databases at their discretion, as well as collectively use the information, working at the same time independently of each other. Organization of interaction of calculators with the corresponding databases is carried out by forming queries to the database. Information support of the system is represented by the database and a specialized system by the formation of the database itself. The composition of the information stored in the database includes the parameters of the component models, a description of fragments of flight modes, and other overhead information. The database management system provides the ability to work in two modes - stand-alone and at the request of the aircraft protection system. Application programming interfaces allow you to access information stored in databases, run tasks in them, call procedures, and also communicate with other systems and processes. Communication, protocol support for calculators is carried out using a discrete information bus and provides the basis for increasing the integration of SES systems with databases; provides communications architecture support and operates using a memory allocation model. The communication level supports the formation, storage, retrieval of database queries, which is the standard interface for this computing environment.

Система блокировки действий экипажа строится на основе использования механизмов сервоприводов, пересиливающих отклонения органов управления и далее включающих механизмы стопорения.The crew blocking system is based on the use of servo mechanisms that override the deviations of the controls and then include locking mechanisms.

Система предназначена в первую очередь для защиты самолета от действий захвативших его террористов, а также обеспечит защиту самолета в случае непреднамеренных ошибок экипажа, из-за которых происходит до 70% катастроф.The system is designed primarily to protect the aircraft from the actions of the terrorists who seized it, and will also provide protection for the aircraft in case of unintentional crew errors, due to which up to 70% of accidents occur.

Claims (1)

Система защиты самолета от ошибочных или умышленных действий, содержащая наземный пункт управления воздушным движением с наземной линией радиоуправления, бортовую часть летательного аппарата (ЛА), включающую датчики состояния бортовых систем, соединенный с ними канал информационного обмена, штатную и аварийную системы управления ЛА, бортовую линию радиоуправления, соединенную с наземной линией радиоуправления пункта управления воздушным движением, отличающаяся тем, что в нее введены первая экспертная система, выполненная с вычислительным блоком сравнения параметров движения с эталонными режимами, соединенным с блоком определения режимов полета, базой данных по эталонным режимам, базой данных по программе полетов, вторая экспертная система, выполненная с вычислителем прогноза за время t0 и связанной с ним базой данных по управлению для вывода из катастрофических ситуаций, третья экспертная система, выполненная с вычислительным блоком определения режима катастрофической ситуации (КС) и связанной с ним базой данных катастрофических ситуаций, вычислитель момента блокировки экипажа, причем блок сравнения параметров движения с эталонными режимами первой экспертной системы соединен своим выходом с входом вычислителя прогноза за время t0 второй экспертной системы через первый переключатель, выполненный пороговым, выходы вычислителя прогноза за время t0 соединены соответственно с входом второго переключателя и с входом вычислительного блока определения режима КС третьей экспертной системы, соединенного выходами соответственно с другим входом второго переключателя и со вторым входом вычислителя момента блокировки экипажа, второй переключатель соединен своими выходами соответственно с вычислителем момента блокировки экипажа и с аварийной системой управления, входы системы блокировки действий экипажа соединены с вычислителем момента блокировки экипажа и бортовой линией радиоуправления, а ее выход связан с входом третьего переключателя, соединенного выходами с аварийной и штатной системами управления ЛА, причем вычислитель параметров движения ЛА связан с входом первой экспертной системы, а блок определения режимов полета этой системы связан с базой данных по эталонным режимам и базой данных по программе полетов.A system for protecting an aircraft from erroneous or intentional actions, comprising a ground-based air traffic control center with a ground-based radio control line, an airborne part of the aircraft, including state sensors for airborne systems, an information exchange channel connected to them, a standard and emergency control system for the aircraft, and an airborne line radio control, connected to the ground line of radio control of the air traffic control center, characterized in that it introduced the first expert system, made with calculating lnym unit comparisons motion parameters with the standard modes, coupled with the block definition modes of flight, the database of reference modes, the base of the operations of these programs, the second expert system made with the calculator forecast for t 0 is the time and the associated base on to output control data from catastrophic situations, the third expert system, made with a computing unit for determining the mode of a catastrophic situation (CS) and the database of catastrophic situations associated with it, a moment calculator bl Kirovka crew, the comparing unit motion parameters with the reference mode, the first peer system is connected at its output with the input of calculating prediction of time t 0 the second expert system via a first switch configured threshold, the outputs of the calculator prediction in a time t 0 are respectively connected to the input of the second switch and the input of the computing unit for determining the CS mode of the third expert system, connected by outputs respectively to the other input of the second switch and to the second input of the calculator crew interlock, the second switch is connected by its outputs to the crew lock moment calculator and the emergency control system, the crew actions interlock system inputs are connected to the crew lock moment calculator and the radio control onboard line, and its output is connected to the input of the third switch connected to the emergency and full-time control systems of the aircraft, and the calculator of the parameters of the aircraft’s movement is connected to the input of the first expert system, and the unit for determining the flight modes of this aircraft The system is linked to a database of reference modes and a database of flight programs.
RU2001130731/09A 2001-11-15 2001-11-15 System of protection of aircraft against mishandling and intentional actions resulting in accident RU2228885C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001130731/09A RU2228885C2 (en) 2001-11-15 2001-11-15 System of protection of aircraft against mishandling and intentional actions resulting in accident

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001130731/09A RU2228885C2 (en) 2001-11-15 2001-11-15 System of protection of aircraft against mishandling and intentional actions resulting in accident

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001130731A RU2001130731A (en) 2003-07-20
RU2228885C2 true RU2228885C2 (en) 2004-05-20

Family

ID=32678272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001130731/09A RU2228885C2 (en) 2001-11-15 2001-11-15 System of protection of aircraft against mishandling and intentional actions resulting in accident

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2228885C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sarter et al. Cognitive engineering in the aviation domain
Isaacson et al. Design of a conflict detection algorithm for the Center/TRACON automation system
Parasuraman et al. Automation and human performance in aviation
RU2388663C1 (en) Computer-aided highly smart system (cahss) to ensure aircraft flight safety
Corker et al. Free flight and the context of control: Experiments and modeling to determine the impact of distributed air-ground air traffic management on safety and procedures
RU2339547C9 (en) Automated high-intelligent system for aircraft flight safety providing
Che et al. A fault tree-based approach for aviation risk analysis considering mental workload overload
RU2370416C1 (en) Automated system for manned aircraft flight safety provision
Guendel et al. A model of unmanned aircraft pilot detect and avoid maneuver decisions
Sawaragi et al. Safety analysis of systemic accidents triggered by performance deviation
RU2228885C2 (en) System of protection of aircraft against mishandling and intentional actions resulting in accident
Cloerec et al. Traffic complexity analysis to evaluate the potential for limited delegation of separation assurance to the cockpit
Allendoerfer et al. The complexity of signal detection in air traffic control alert situations
He et al. Situated and personalized monitoring of human operators during complex situations
Thompson Commercial air crew detection of system failures: state of the art and future trends
Wilson The effect of automation on the frequency of task prioritization errors on commercial aircraft flight decks: an ASRS incident report study
Brooker Consistent and up-to-date aviation safety targets
Rong et al. Small Aircraft Pilot Assistant: Onboard decision support system for SATS aircraft
Sheridan et al. A review of human-automation interaction failures and lessons learned
Mosier Judgment and prediction
Zeghal et al. Delegation of separation assurance to aircraft: Towards a framework for analysing the different concepts and underlying principles
Damos et al. The effect of interruptions on flight crew performance: ASRS reports
Harper et al. Agent-based performance assessment tool for general aviation operations under free flight
Mamessier et al. Simulating the impact of mental models on human automation interaction in aviation
Davison et al. Use of structure as a basis for abstraction in air traffic control

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120827

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141116