cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2017-20-5-131-144caht-1144Research ArticleАвиационная и ракетно-космическая техникаAviation, rocket and space technologyОПРЕДЕЛЕНИЕ В ИСПЫТАНИЯХ ВЕРОЯТНОСТИ ОБНАРУЖЕНИЯ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ С БОРТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТАTEST DETERMINATION OF PROBABILITY OF AIRBORNE DETECTION OF GROUND SURFACE OBJECTSНиколаевС. В.NikolaevS. V.

кандидат технических наук, заместитель начальника научно-испытательного отдела,

г. Ахтубинск

Candidate of Technical Sciences, Deputy Head of the Scientific and Testing Department, 

Akhtubinsk

929 Государственный летно-испытательный центр МО РФРоссия929 State Flight Test Center of the Ministry of Defense of the Russian FederationRussian Federation201708112017205131144Copyright © Николаев С.В., 20172017Николаев С.В.Nikolaev S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1144

В статье представлена методика, математическая модель и ее программная реализация для расчета показателей эффективности визуального и аппаратурного поиска и обнаружения наземных объектов с борта летательного аппарата. Методика отличается от известных тем, что использует современные информационные технологии и приспособлена для решения практических задач испытаний. Кроме того, нахождение значений вероятности визуального обнаружения наземных объектов в натурных экспериментах нереализуемо из-за огромного количества потребных затрат. Предложенная методика позволяет оценить в летных испытаниях частный показатель эффективности летательного аппарата при поиске наземных объектов – вероятность выхода на типовой наземный объект. Разработанная математическая модель учитывает известную дальность обнаружения объекта по его линейным размерам. Программная реализация позволяет выполнять расчеты для различных значений метеорологической обстановки. Выполнена оценка сходимости результатов моделирования и летных экспериментов. Для определения сходимости выполнялось сравнение результатов, полученных в реальных летных испытаниях на полигонах с разной метеорологической обстановкой, с результатами расчетов, полученных моделированием. Относительное расхождение показателей, полученных в летном эксперименте и рассчитанных разработанной программой, составляет менее 5 %.

Автором предложены новые частные показатели эффективности для задачи визуального обнаружения типовых наземных объектов. Это область возможного обнаружения наземного объекта и область гарантированного выхода на него. Данные показатели позволяют выполнить сравнительную оценку возможностей летательных аппаратов по обнаружению наземных объектов в испытаниях. Эти показатели, в отличие от известных, обладают большей наглядностью и информативностью.

Разработанная программа для ЭВМ снижает временные затраты испытателя на расчет показателей и подготовки материалов в акт в 3 раза за счет автоматизации и удобства использования. Позволяет выполнять расчеты, варьируя любые показатели, от которых зависит вероятность обнаружения типового наземного объекта, в широком диапазоне их изменения.

The article presents the methods, mathematical model and its software implementation for calculating the efficiency indicators of visual and hardware search and detection of ground objects from the aircraft. The methods differ from the known ones in that they use modern information technologies and are adapted to solve practical test problems. In addition, finding values of the visual detection probability of ground objects in full-scale experiments is unrealizable due to the huge amount of required expenses. The proposed method allows estimating a particular efficiency indicator of an aircraft when searching for ground objects in the flight tests – the yield on a generic object. The developed mathematical model takes into account the known range of object detection by its linear dimensions. The software implementation allows performing calculations for different values of the meteorological situation. The convergence of simulation results and flight experiments is estimated. To determine the convergence, the results obtained in real flight tests on proof ground with different meteorological conditions were compared with the results of calculations obtained by modeling. The relative discrepancy between the indicators obtained in the flight experiment and calculated by the developed program is less than 5%.

The author proposes new private efficiency indicators for the visual detection task of typical ground objects. This is the area of possible detection of the ground object and the area of guaranteed access to it. These indicators allow performing a comparative assessment of the capabilities of aircraft to detect ground objects in tests. These indicators, unlike the known ones, have greater visibility and informational content.

The developed computer program reduces the time spent by the tester on the calculation of indicators and the preparation of materials to the act by 3 times due to automation and usability. It allows us to perform calculations by varying any indicators on which the probability of detecting a typical ground object in the wide range of their change depends on.

летные испытанияобнаружение наземных объектоввероятность обнаружениялетательные аппаратыflight testsdetection of ground objectsprobability of detectionaircraftReferencesСебряков Г.Г. Характеристики деятельности человека-оператора в динамических системах слежения и наведения летательных аппаратов // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2007. № 11. С. 2–8.Sebrjakov G.G. Harakteristiki dejatel'nosti cheloveka-operatora v dinamicheskih sistemah slezhenija i navedenija letatel'nyh apparatov [Characteristics of human operator in dynamic systems of tracking and guidance of aircraft]. Herald of Computer and Information Technologies, 2007, № 11, pp. 2–8. (in Russian)Себряков Г.Г. Проблемы проектирования полуавтоматических систем наведения летательных аппаратов // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2007. № 10. С. 2–7.Sebrjakov G.G. Problemy proektirovanija poluavtomaticheskih sistem navedenija letatel'nyh apparatov [Problems of designing semi-automatic guidance systems for aircraft]. Herald of Computer and Information Technologies, 2007, № 10, pp. 2–7. (in Russian)РПАСОП ГА-91. Руководство по поисковому и аварийно-спасательному обеспечению полетов гражданской авиации СССР. М.: Министерство гражданской авиации, 1991. 192 с.RPASOP GA-91. Rukovodstvo po poiskovomu i avarijno-spasatel'nomu obespecheniju poletov grazhdanskoj aviacii SSSR [Guide to search and rescue services for civil aviation flights of the USSR]. M., The Ministry of Civil Aviation, 1991, 192p. (in Russian)Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: КНОРУС, 2010. 192 с.Ventcel' E.S. Rukovodstvo po poiskovomu i avarijno-spasatel'nomu obespecheniju poletov grazhdanskoj aviacii SSSR [Research of operations: tasks, principles, methodology]. M., KNORUS, 2010, 192 p.Травникова Н.П. Эффективность визуального поиска. М.: Машиностроение, 1985. 127 с.Travnikova N.P. Issledovanie operacij: zadachi, principy, metodologija [Efficiency of visual search]. M., Mechanical engineering, 1985, 127 p. (in Russian)Гридчин В.С. Развитие методов определения характеристик самолетов // Научно-технический сборник № 1 ГЛИЦ им. В.П. Чкалова. Ахтубинск, 1982. С. 45–48.Gridchin V.S. Razvitie metodov opredelenija harakteristik samoletov [Development of methods for determining the characteristics of aircraft]. Scientific and Technical Digest No. 1 GLITS them. V.P. Chkalov. Akhtubinsk, 1982, pp. 45–48. (in Russian)Арбузов И.В., Болховитинов О.В. Боевые авиационные комплексы и их эффективность. M.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008. 224 с.Arbuzov I.V., Bolhovitinov O.V. Boevye aviacionnye kompleksy i ih jeffektivnost' [Combat aviation complexes and their effectiveness]. M., Zhukovsky Air Force Engineering Academy, 2008, 224 p. (in Russian)Себряков Г.Г., Татарников И.Б., Тюфлин Ю.С. и др. Принципы создания универсальных систем визуализации комплексов моделирования для задач обучения, ситуационного анализа и тренажа // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2006. № 3. С. 48–50.Sebrjakov G.G., Tatarnikov I.B., Tjuflin Ju.S. Principy sozdanija universal'nyh sistem vizualizacii kompleksov modelirovanija dlja zadach obuchenija, situacionnogo analiza i trenazha [The principles of creating universal systems for visualization of modeling complexes for learning tasks, situational analysis and training]. Herald of Computer and Information Technologies, 2006, № 3, pp. 48–50. (in Russian)Корсун О.Н., Лаврова Г.А., Себряков Г.Г. Синтез 3D-аудиосигналов для звукового интерфейса перспективной кабины летательного аппарата // Всерос. науч.-техн. конф. «Моделирование авиационных систем»: материалы конф. М.: ФГУП ГосНИИАС, 2011. Т. 3. С. 452–458.Korsun O.N., Lavrova G.A., Sebrjakov G.G. Sintez 3D-audiosignalov dlja zvukovogo interfejsa perspektivnoj kabiny letatel'nogo apparata [Synthesis of 3D-audiosignals for the sound interface of a prospective aircraft cabin]. Vseros. scientific-techn. conf. "Modeling of aviation systems": materials of conf. Moscow, FSUE GosNIIAS, 2011, Vol. 3, pp. 452–458. (in Russian)Себряков Г.Г., Желтов С.Ю., Татарников И.Б. Компьютерные технологии создания геопростраственных трехмерных сцен, использующих комплексирование географической информации и синтезированных пользовательских данных // Авиакосмическое приборостроение. 2003. № 8. С. 2–10.Sebrjakov G.G., Zheltov S.Ju., Tatarnikov I.B. Komp'juternye tehnologii sozdanija geoprostrastvennyh trehmernyh scen, ispol'zujushhih kompleksirovanie geograficheskoj informacii i sintezirovannyh pol'zovatel'skih dannyh [Computer technologies for creation of geo-spatial three-dimensional scenes using the combination of geographic information and synthesized user data]. Aerospace Instrumentation, 2003, № 8, pp. 2–10. (in Russian)Бобков А.Е., Леонов А.В. Процедурная реконструкция территорий на виртуальном глобусе // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2015. № 11. С. 10–17.Bobkov A.E., Leonov A.V. Procedurnaja rekonstrukcija territorij na virtual'nom globuse [Procedural reconstruction of territories on a virtual globe]. Herald of computer and information technologies, 2015, № 11, pp. 10–17. (in Russian)Корсун О.Н., Семенов А.В. Методика оценивания боковых отклонений при заходе на посадку гидросамолета А-40 «Альбатрос» по результатам летного эксперимента и моделирования // Проблемы безопасности полетов. 2005. № 7. С. 14–23.Korsun O.N., Semenov A.V. Metodika ocenivanija bokovyh otklonenij pri zahode na posadku gidrosamoleta A-40 «Al'batros» po rezul'tatam letnogo jeksperimenta i modelirovanija [Methodology for assessing lateral deviations during the landing of the A-40 "Albatross" seaplane according to the results of the flight experiment and simulation]. Problems of flight safety, 2005, № 7, pp. 14–23. (in Russian)Корсун О.Н., Семенов А.В. Методика определения характеристик устойчивости и управляемости высотного дозвукового самолета М-55 «Геофизика» по результатам летного эксперимента и моделирования // Полет. 2006. № 2. С. 22–29.Korsun O.N., Semenov A.V. Metodika opredelenija harakteristik ustojchivosti i upravljaemosti vysotnogo dozvukovogo samoleta M-55 «Geofizika» po rezul'tatam letnogo jeksperimenta i modelirovanija [A technique for determining the stability and controllability characteristics of a high-altitude subsonic aircraft M-55 "Geophysics" based on the results of a flight experiment and modeling]. Polet, 2006, № 2, pp. 22–29. (in Russian)Николаев С.В. Оценивание устойчивости и управляемости авиационных комплексов с применением моделирования и идентификации // Авиакосмическое приборостроение. 2015. № 10. С. 71–84.Nikolaev S.V. Ocenivanie ustojchivosti i upravljaemosti aviacionnyh kompleksov s primeneniem modelirovanija i identifikacii [Estimation of the stability and controllability of aviation complexes with the use of modeling and identification]. Aviakosmicheskoe instrument-making, 2015, №10, pp. 71–84. (in Russian)Корсун О.Н., Семенов А.В. Оценка пилотажных характеристик самолетов по результатам летного эксперимента, идентификации и моделирования // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2007. № 7. С. 2–7.Korsun O.N., Semenov A.V. Ocenka pilotazhnyh harakteristik samoletov po rezul'tatam letnogo jeksperimenta, identifikacii i modelirovanija [Evaluation of the piloting characteristics of aircraft based on the results of the flight experiment, identification and modeling]. Herald of Computer and Information Technologies, 2007, № 7, pp. 2–7. (in Russian)Корсун О.Н., Тихонов В.Н. Определение пилотажных характеристик на основе моделирования экспертных оценок в системе «летчик – самолет» // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2008. Т. 6, № 2. С. 45–50.Korsun O.N., Tihonov V.N. Opredelenie pilotazhnyh harakteristik na osnove modelirovanija jekspertnyh ocenok v sisteme «letchik – samolet» [Determination of flight characteristics on the basis of modeling of expert estimates in the "pilot-plane" system]. Information-measuring and control systems, 2008, Vol. 6, № 2, pp. 45–50. (in Russian)Корсун О.Н., Поплавский Б.К. Структура методологии идентификации математических моделей самолетов по результатам летных испытаний // Авиационные технологии XXI века. IX международный научно-технический симпозиум ASTEC'07. М., 2007.Korsun O.N., Poplavskij B.K. Struktura metodologii identifikacii matematicheskih modelej samoletov po rezul'tatam letnyh ispytanij [The structure of the methodology for the identification of mathematical models of airplanes based on the results of flight tests]. Aviation technologies of the XXI century. IX International Scientific and Technical Symposium ASTEC'07. Moscow, 2007. (in Russian)Овчаренко В.Н. Адаптивная идентификация параметров в динамических истатических системах // Автоматика и телемеханика. 2011. № 3. С. 113–123.Ovcharenko V.N. Adaptivnaja identifikacija parametrov v dinamicheskih istaticheskih sistemah [Adaptive identification of parameters in dynamic istatic systems]. Automation and telemechanics, 2011, № 3, pp. 113–123. (in Russian)Корсун О.Н., Николаев С.В. Методика идентификации аэродинамических коэф¬фициентов продольного движения самолета в эксплуатационном диапазоне углов атаки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 4. С. 269–276.Korsun O.N., Nikolaev S.V. Metodika identifikacii ajerodinamicheskih kojefficientov prodol'nogo dvizhenija samoleta v jekspluatacionnom diapazone uglov ataki [A technique for identifying the aerodynamic coefficients of longitudinal motion of an aircraft in the operational range of attack angles]. Mechatronics, Automation, Control, 2015, Vol. 16, № 4, pp. 269–276. (in Russian)Корсун О.Н., Николаев С.В. Идентификация аэродинамических коэффициентов самолетов в эксплуатационном диапазоне углов атаки // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2016. № 9. С. 3–10.Korsun O.N., Nikolaev S.V. Identifikacija ajerodinamicheskih kojefficientov samoletov v jekspluatacionnom diapazone uglov ataki [Identification of aerodynamic coefficients of aircraft in the operational range of attack angles]. Herald of Computer and Information Technologies, 2016, № 9, pp. 3–10. (in Russian)Набатчиков А.М., Бурлак Е.А. Анализ характеристик деятельности человека-оператора в динамическом контуре слежения // Мехатроника, автоматизация, управление. 2013. № 11. С. 63–66.Nabatchikov A.M., Burlak E.A. Analiz harakteristik dejatel'nosti cheloveka-operatora v dinamicheskom konture slezhenija [Analysis of the characteristics of the human operator in the dynamic tracking loop]. Mechatronics, automation, management, 2013, № 11, pp. 63–66. (in Russian)Себряков Г.Г., Набатчиков А.М., Бурлак Е.А. Концептуальная модель объекта управления при формализации деятельности человека-оператора в динамическом контуре слежения // Шестая Всероссийская мультиконференция по проблемам управления: материалы мультиконференции: в 4 т. Pостов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2013. Т. 2. С. 95–100.Sebrjakov G. G., Nabatchikov A. M., Burlak E. A. Konceptual'naja model' ob#ekta upravlenija pri formalizacii dejatel'nosti cheloveka-operatora v dinamicheskom konture slezhenija [A conceptual model of the control object in the formalization of human operator activity in a dynamic tracking loop]. 6th All-Russian Multiconference on Management Problems. Multiconference Proceeding. Rostov-on-Don, The Publishing House of the Southern Federal University, 2013, Vol. 2, pp. 95–100. (in Russian)Евдокименков В.Н., Ким Р.В., Красильщиков М.Н. и др. Использование нейросетевой модели управляющих действий летчика в интересах его индивидуально-адаптированной поддержки // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2015. № 4. С. 111.Evdokimenkov V.N., Kim R.V., Krasil'shhikov M.N. Ispol'zovanie nejrosetevoj modeli upravljajushhih dejstvij letchika v interesah ego individual'no-adaptirovannoj podderzhki [The use of a neural network model of pilot actions in the interests of its individually adapted support]. Izvestiya of Russian Academy of science. Theory and control systems, 2015, № 4, p. 111. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.