Đang tải... (xem toàn văn)
Để khắc phục nhược điểm trên, trong bài báo này tác giả xây dựng và trình bày một phương pháp tự động tra cứu, tính toán các tham số dẫn bay trên cơ sở số hóa các biểu đồ kỹ thuật,[r]
(1)XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ ĐỘNG TÍNH TỐN CÁC THAM SỐ DẪN BAY KHƠNG QN TRÊN CƠ SỞ SỐ HÓA
CÁC BIỂU ĐỒ KỸ THUẬT Nguyễn Kiều Hưng1*, Vũ Ba Đình1
Tóm tắt: Hiện nay, ngành dẫn bay không quân Việt Nam, việc tính tốn dẫn đường cho loại máy bay thực phương pháp tra cứu tay các biểu đồ kỹ thuật nhà sản xuất máy bay cung cấp, phương pháp có hạn chế tốc độ tính tốn chậm, độ xác khơng cao Để khắc phục nhược điểm trên, báo tác giả xây dựng trình bày phương pháp tự động tra cứu, tính tốn tham số dẫn bay sở số hóa biểu đồ kỹ thuật, phương pháp có tốc độ tính tốn nhanh, độ xác cao áp dụng tính tốn Phòng Dẫn đường, Bộ Tham mưu, Quân chủng Phòng khơng- Khơng qn Từ khóa: Dẫn bay khơng qn,Số hóa biểu đồ kỹ thuật, Tự động tra cứu
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong tính tốn dẫn đường bay không quân, yêu cầu quan trọng xác định tham số đường bay (quãng đường, thời gian, tiêu hao nhiên liệu ), để xác định tham số này, cán dẫn đường phải tra cứu nhiều biểu đồ khác [1,2,3], biểu đồ thể phụ thuộc tham số động lực học máy bay (trọng lượng, lực cản, nhiệt độ, gió )[4,5,6]
Phương pháp tra cứu tay có số hạn chế sau: Thứ nhất, việc tính tốn bay phải tra hàng chục biểu đồ khác dẫn đến tốc độ tính tốn chậm (khoảng tiếng) Thứ hai, trình bay, tham số máy bay thay đổi liên tục, đặc biệt trọng lượng tổng máy bay nhiên liệu tiêu hao; đồng thời để đảm bảo độ xác với chất động lực học máy bay, việc tra cứu phải thực nhiều lần biểu đồ tham số đầu vào biểu đồ thay đổi, nhiên, việc tra cứu tay khơng thể thực khối lượng tính tốn q lớn, thay vào tra cứu lần dựa số liệu đầu vào trung bình dẫn đến độ xác khơng cao
Hiện có số cơng cụ phần mềm hỗ trợ số hóa biểu đồ[7,8], công cụ đáp ứng biểu đồ có độ nét cao, khoảng cách đường cần số hóa biểu đồ lớn Ngồi ra, việc số hóa tách giá trị tương ứng điểm mà khả tự động tính tốn
Xuất phát từ nhu cầu tính tốn nhanh, xác mà phương pháp tra cứu tay dùng công cụ có khơng đáp ứng được, việc xây dựng phương pháp tính tốn có khả tự động tra cứu, tính tốn tham số dẫn bay cần thiết, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ thời kỳ mới, đặc biệt tình hình biển đơng
(2)2.1 Số hóa biểu đồ kỹ thuật
Để tự động tra cứu tham số dẫn đường kỹ thuật yêu cầu quan trọng phải số hóa biểu đồ kỹ thuật cách xác lưu vào sở liệu, sau xây dựng hàm tính tốn để truy vấn liệu tương ứng vào tham số đầu vào
Hình Các bước số hóa biểu đồ kỹ thuật. 2.1.1 Scan biểu đồ
Cơng việc tính tốn số liệu phục vụ dẫn đường bay thực cách tra cứu biểu đồ giấy theo khóa hình 4, biểu đồ mô tả mối liên quan tham số máy bay (khối lượng, lực cản, độ cao, tốc độ ) hệ tọa độ đề các, để thực việc tính tốn tra cứu tự động cần phải đưa biểu đồ vào máy tính để phân tích, xử lý
2.1.2 Chỉnh sửa, xử lý biểu đồ scan
Các biểu đồ sau scan đưa vào máy tính bị mờ nghiêng nên máy tính khơng có khả nhận dạng, phải tiến hành xử lý, làm rõ loại bỏ thơng tin thừa để máy tính có khả nhận dạng số hóa
Phương pháp tách thơng tin cần thiết từ biểu đồ kỹ thuật
Trong biểu đồ kỹ thuật bao gồm nhiều họ biểu đồ khác nhau, việc số hóa tiến hành họ biểu đồ tương ứng với trục tọa độ tương ứng.Trong biểu đồ kỹ thuật đường cần tra cứu lấy thơng tin cịn có nhiều đường không mang thông tin mà phục vụ mục đích biểu diễn lên việc xác định đường cần số hóa kết hợp phương pháp: Tự động (đối với biểu đồ có đường cần số hóa rõ, nhận dạng ) xác định tay biểu đồ phức tạp, có nhiều đường phụ khơng mang thơng tin Việc số hóa sau xác định đường cần số hóa tiến hành sau:
Dùng cửa sổ trượt có kích thước thích nghi (AxB) hình 2a, trượt pixel từ đầu đến cuối đường cần lấy thơng tin A,B tính sau:
Khi α ≠0 α ≠ ±90 * in
* os A D s B D c
Khi α =0 α =±90
A=B=D
(1)
(3)α góc trượt so với điểm trước đó, đặc tính máy bay lên giá trị đường số hóa biến đổi theo chiều (x tăng y tăng x tăng y giảm không biến đổi đồng thời) q trình số hóa ln thực từ trái qua phải lên α bị giới hạn (-90≤α≤90)
Thơng tin điểm tách tính sau:
α≤0 * * A X X B Y Y (2.a) α=90 * * X X B Y Y (2.b) α=-90 * * X X B Y Y (2.c) α>0 * * A X X B Y Y (2.d)
Sau tách ta có kết hình 2b
a Cửa số trượt b Kết tách thông tin
c Tọa độ điểm tách thông tin d Thông tin tách từ biểu đồ scan Hình 2 Tách thông tin từ biểu đồ gốc
2.1.3 Số hóa biểu đồ
a Chuyển đổi trục tọa độ b Kết số hóa
(4)Các biểu đồ sau chỉnh sửa tách thông tin cần thiết số hóa để lưu lại giá trị tương ứng với điểm biểu đồ (q trình số hóa thực pixel để đảm bảo độ xác), trình chuyển từ hệ tọa độ pixel sang hệ tọa độ giá trị thực điểm
Giá trị điểm P tính sau: XV XV x *
min *
L x
YV YV Ly y
(3)
Trong đó: Lx khoảng cách (pixel) theo trục x từ XPmin đến XP; Ly khoảng cách (pixel) theo trục y từ YPmin đến YP; λx độ lệch giá trị tương ứng với pixel theo trục X; λy độ lệch giá trị tương ứng với pixel theo trục Y;
max max
max max
x XV XV XP XP
y YV YV YP YP
(4)
Các giá trị XV YV phải định tay
2.1.4 Xử lý lưu thông tin vào sở liệu
Để tính tốn dựa biểu đồ, thông tin (tọa độ X,Y tên đường) xử lý lưu vào sở liệu hình 3.b Trong X,Y tọa độ điểm tương ứng, Ten tên đường tương ứng với giá trị biểu đồ
Độ xác phương pháp phụ thuộc vào biểu đồ gốc (độ nét độ nghiêng), để tăng độ xác cần chỉnh sửa biểu đồ trước số hóa, tăng độ phân giải trượt lấy thông tin thực nội suy đa thức để lấy giá trị trung gian Tuy nhiên biểu đồ gốc có sai số cố hữu lên sai số so với thực tế bay tránh khỏi
2.2 Xây dựng thư viện xử lý liệu
Để xử lý liệu số hóa thuận lợi trình giao tiếp với phần mềm tính tốn, hàm, thuật toán xây dựng dạng thư viện Thư viện xây dựng dạng thư viện động có khả truy cập chéo ứng dụng
Các bước xây dựng thuật toán
Chia toán dẫn đường bay thành đoạn bay cụ thể ( lăn bánh, cất cánh, lấy độ cao, bay ) xác định đầu vào, đầu tương ứng
Xác định hình vẽ (biểu đồ) cần thiết cho q trình tính tốn
Phân tích biểu đồ để xác định đầu vào, đầu phù hợp
Xây dựng thuật toán tra cứu biểu đồ theo đầu vào tương ứng
Tính tốn tham số dẫn đường theo kết tra cứu biểu đồ
Xây dựng hàm tương ứng với đoạn bay cụ thể
2.3 Xây dựng thuật toán tra cứu liệu biểu đồ
(5)Hình 4.Các bước thực tra cứu liệu
- Tách biểu đồ thành họ biểu đồ - Xác định họ biểu đồ cần tra cứu
- Xác định đường cần tra cứu họ biểu đồ
2.3.2 Thuật toán tra cưu đường cụ thể (nội suy 1)
a Quan hệ đầu vào đầu trong đường tra cứu
b Nội suy thông tin từ đường tra cứu c Lưu đồ thuật toán tra cứu đường cụ thể
Hình 5 Mơ tả thuật tốn tra cứu liệu
Đường cần tra cứu lưu M điểm (x,y) sở liệu theo chiều tăng dần trục (x y) tương ứng với đầu vào
Thuật toán tra cứu bắt đầu so sánh đầu vào (x_v) với điểm
Nếu điểm so sánh nằm khoảng (0, M) xét trường hợp:
(6)- Nếu giá trị đầu vào không trùng với điểm so sánh thực nội suy tuyến tính để tìm đầu
Nếu điểm so sánh nằm ngồi đường tra cứu thực nội suy đa thức để tìm đầu
Sau tìm đầu phù hợp kết thúc vịng lặp bỏ qua điểm
2.3.3 Nội suy tuyến tính tham số từ giá trị tính tốn theo thuật tốn nội suy ở bước c (nội suy 2)
-Các giá trị biết Y,TS1,TS2,TS3
-Từ đầu vào Y đường cần tra cứu L1 theo theo thuật toán nội suy tra đầu X1
-Từ đầu vào Y đường cần tra cứu L2 theo theo thuật toán nội suy tra đầu X2
-Từ X1 X2 tra cứu X theo phương pháp nội suy tuyến tính:
3
1 ( 1)
2
TS TS
X X X X
TS TS
(5)
2.3.4 Xây dựng thư viện tính tốn xử lý liệu
Sau xây dựng thuật toán, xác định đầu vào đầu biểu đồ liên quan, ta xây dựng thư viện tính tốn dạng hàm số để truy vấn liệu từ sở liệu số hóa
3 MƠ PHỎNG, TÍNH TỐN, THẢO LUẬN 3.1 Số liệu đầu vào
Bài tốn dẫn bay khơng qn sử dụng khoảng 800 biểu đồ khác cho toán cụ thể, báo tác giả mô tự động tra cứu biểu đồ hay đươc sử dụng (biểu đồ tính tiêu hao nhiên liệu tương đối OKPT máy bay SU30)
3.2 Phương pháp, công cụ mô
Dữ liệu số hóa lưu sở liệu SQL2008R2, xây dựng thư viện tính tốn giao diện ngơn ngữ C# Visual Studio 2010
Tra cứu lần tương ứng với đầu vào biểu đồ thay đổi so sánh với kết tra cứu tay
3.3 Kết mơ bình luận
Bảng Kết tra cứu máy tay.
m(kg) H(m) CSLC M OKPT(Máy) OKPT(Tay)
TH1 20000 10000 130 0.9 36,451 36
TH2 24000 6000 130 0.9 33,793 34
TH3 24000 10000 150 0.9 44,758 45
(7)a TH1 b TH2
c TH3 d TH4
Hình Kết tra cứu Qua việc mô ta thấy:
- Việc tra cứu máy thực pixel có nội suy nên cho kết nhanh chóng độ xác cao so với tra cứu tay, việc tra cứu tay không thực điều tra giá trị xấp xỉ
- Kết tính tốn, tra cứu phù hợp với lý thuyết , việc nội suy đem lại độ xác cao chấp nhận cự ly nhỏ
- Phương pháp tra cứu tra cứu biểu đồ bất kỳ, nhiều nhiễu thơng tin thừa, liên kết nhiều kết tra cứu cho toán cụ thể
- Phương pháp tra cứu mang lại nhiều lợi ích thực tiễn việc tra cứu đồ thị khơng có cơng thức mơ tả, phương pháp áp dụng việc tự động tra cứu tính tốn ngành dẫn bay khơng qn
- Ngồi ra, có tính trực quan cao nên phương pháp tra cứu kết hợp với hiển thị trực tiếp biểu đồ áp dụng cho việc đào tạo huấn luyện, kết nghiên cứu áp dụng việc khơi phục, vẽ lại biểu đồ gốc cho mục đích khác
4 KẾT LUẬN