текст лекций / 2. Напр-я развития ЭС ОрВД в России

Направления развития ЭС ОрВД в России

Современный аспект развития аэронавигации в России обусловлен следующими условиями и особенностями. Во-первых, организацией скоординированного управления воздушным движением (УВД) как гражданской, так и государственной авиации в рамках единой Аэронавигационной системы РФ (постановление правительства РФ от 30 марта 2006 г. N 173). Во-вторых, оснащением объектов Единой системы организации воздушного движения (ОрВД) России системами и средствами отечественного производства (приказ Росаэронавигации от 16 ноября 2006 г. N 81). В-третьих, использованием прикладного программного обеспечения только отечественной разработки при выполнении работ по модернизации ЕС ОрВД (распоряжение Минтранса России от 22 мая 2003 г. N НА-131-Р). И наконец, в-четвертых, созданием в соответствии с глобальной эксплуатационной концепцией ОрВД Международной организации гражданской авиации (ICAO) 12 укрупненных центров ЕС ОрВД на всей территории РФ (приказ Росаэронавигации от 8 ноября 2006 г. N 40). Все это направлено на повышение пропускной способности российского воздушного пространства, обеспечение безопасности полетов как гражданских воздушных судов (ВС), так и любых других летательных аппаратов (ЛА) в условиях постоянного роста интенсивности воздушного движения, удовлетворение потребностей пользователей воздушного пространства в аэронавигационном обслуживании и сокращение эксплуатационных расходов. Это необходимо, поскольку единая Аэронавигационная система России является одним из важнейших компонентов обеспечения национальной безопасности государства.

Перечисленным проблемам, их анализу и вариантам решения были посвящены различные работы. Отличительной особенностью данной работы является переосмысление стоящих перед российской аэронавигацией задач с учетом международных требований . При этом основной акцент делается на роль и значение мобильной авиационной электросвязи с позиций ее специального применения. Так, например, в приказе Росаэронавигации от 16 ноября 2006 г. N 81 отдельно оговаривается "не допускать приобретения средств и систем ОрВД, происходящих из иностранного государства или группы иностранных государств".

Характеристики современных средств обслуживания воздушного движения ATM (Air Traffic Management) в РФ, определяющие точность навигации и наблюдения, как правило, невысоки и не могут обеспечить перспективные нормы эшелонирования. Средства связи ОВЧ-диапазона обладают хорошей помехоустойчивостью и могут обеспечить автоматическую передачу данных. Однако дальность их действия ограничена. ВЧ связь обеспечивает хорошую дальность, но характеризуется неустойчивостью, что делает ее непригодной для организации канала передачи данных. Следует также специально выделить основные факторы, свойственные современным системам авиационной электросвязи, которые заставляют переходить к новым технологиям:

• перегруженность частотного спектра, ограничивающая развитие авиационных перевозок;

• сложность реализации задач в отношении ОрВД, устанавливаемых "Концепцией ИКАО CNS/ATM", связанных, прежде всего, с передачей данных;

• неполнота в обеспечении безопасности электросвязи;

• невозможность интегрирования в действующие и разворачиваемые системы цифровой электросвязи и передачи данных;

• затруднительность охвата всей территории Земли;

• трудности, связанные с внедрением и эксплуатацией систем в отдаленных или океанических районах;

• ограничения по автоматизации обмена данными, присущие речевой связи.

В рамках реализации концепции CNS/ATM (связь, навигация, наблюдение/обслуживание воздушного движения) предполагается установление речевой связи/передачи данных на основе авиационной подвижной спутниковой службы, линии передачи данных (ЛПД) режима S вторичного радиолокатора SSR (Secondary Surveillance Radar) и в целом сети ATN (Aeronautical Telecommunication Network). Соответствующие средства и используемые технологии электросвязи призваны исключить перечисленные ограничения действующих систем. Это означает:

• установление прямых и эффективных каналов электросвязи "борт-Земля";

• организацию усовершенствованной обработки данных;

• снижение перегруженности каналов;

• уменьшение разнообразных ошибок при ведении электросвязи;

• взаимодействие с другими системами электросвязи и передачи данных;

• снижение рабочей нагрузки;

• возможность получения более полных и точных данных о наблюдаемой обстановке и состоянии воздушного транспортного пространства;

• снятие с эксплуатации ныне действующих систем электросвязи, требующих значительных расходов на эксплуатацию.

Такое положение с электросвязью складывается, прежде всего, из-за текущего состояния ОрВД в России. Вследствие роста числа эксплуатируемых самолетов наземные и бортовые инфокоммуникационные средства стали не в состоянии обеспечивать требуемый уровень безопасности полетов. Летная эксплуатация при действующих технологиях ОрВД все еще остается негибкой - в основе формирования и выполнения полетных заданий лежат давно разработанные правила выполнения полетов, регламентируемые соответствующими инструкциями и наставлениями. По понятным причинам эти негативные тенденции сейчас очень рельефно проявляются в нашей стране, например, в своей работе диспетчеры непосредственного УВД все еще используют неэффективные средства:

• голосовую аналоговую радиосвязь;

• устаревшие средства радиотехнического обеспечения полетов (РТОП);

• наземные относительно громоздкие и не очень надежные автоматизированные системы УВД, например "Старт", "Спектр", "Теркас" и другие, совместно с отработавшей свой срок аппаратурой отображения полетной информации "Строка-Страница";

• сравнительно давно утвержденные инструкции и наставления, не учитывающие качественно новые возможности современных информационных средств для УВД.

Эти ограничения в той или иной мере препятствуют дальнейшему совершенствованию аэронавигации и требуют своего сравнительно быстрого разрешения. Проводимые Комитетом FANS (Future Air Navigation System) исследования позволили сформировать глобальную концепцию будущей аэронавигационной системы. Основные положения, на которых базируется эта концепция, заключаются в следующем:

• система должна обеспечивать пользователям значительное превышение доходов над расходами;

• спутниковые средства в перспективе заменяют остальные системы РТОП (за исключением микроволновой системы захода на посадку MLS-Microwave Landing System);

• система должна обладать гибкостью в предъявлении требований к составу бортового оборудования и его характеристикам в зависимости от интенсивности воздушного движения в регионах;

• требования к точности самолетовождения определяются на основе критериев требуемых навигационных характеристик.

Исходя из этого могут быть определены основные особенности глобальной концепции будущей аэронавигационной системы применительно к следующим подсистемам ОрВД. 1. Связь:

• обеспечение спутниковыми ЛПД и речевой связью воздушного пространства до широты ±70°;

• сохранение ОВЧ связи для передачи речевых сообщений и ограниченного объема данных в аэроузловых районах с высокой плотностью воздушного движения, что объясняется меньшей стоимостью обеспечения такой связи на малые расстояния и при высокой частоте подачи команд в связи с частыми эволюциями ВС в этой зоне;

• использование ВЧ связи в районах, не охваченных спутниковой связью (приполярные районы).

2. Навигация:

• постепенное внедрение зональной навигации в соответствии с критериями RNP(Required Navigation Performance);

• спутниковая система навигации обеспечит потребности навигации во всем воздушном пространстве, а также заход на посадку по I категории ICAO;

• для целей точного захода на посадку по II и III категориям используется микроволновая система посадки MLS, которая заменит систему ILS (Instrument Landing System);

• использование систем ближней и дальней навигации наземного базирования будет сокращаться.

3. Наблюдение:

• вторичный обзорный радиолокатор будет использоваться в узловых районах с высокой плотностью воздушного движения;

• внедрение автоматического зависимого наблюдения;

• использование первичного радиолокатора будет сокращаться.

4. Организация воздушного движения:

• повышение пропускной способности воздушного пространства;

• использование предпочтительных профилей полета;

• совершенствование обнаружения и разрешения конфликтных ситуаций в воздухе и на Земле и автоматизация управления потоками ВС (ЛА), особенно в местах их пересечения.

Что же планируется сделать в РФ для реализации положений концепции CNS/ATM? В области мобильной связи желательно разделить ресурсы системы между коммуникациями служб УВД, административной связью авиакомпании, авиационным операционным контролем и связью для пассажиров. Система инфокоммуникаций должна содержать подсистему приоритетов для защиты различных типов данных при разделении ресурсов.

Связь операционного (оперативного) контроля авиакомпании, согласно характеристике ARINC 702A, используется для: сообщения о местоположении самолета, передачи на борт плана полета и его автоматической загрузки, а также погодного профиля по плану полета и автоматической его загрузки; технического обслуживания ВС (ЛА).

Административная связь авиакомпании и пассажирская связь находятся вне области рассмотрения CNS/ATM, но эти услуги могут предоставляться при наличии технической возможности и свободных ресурсов системы связи, при этом они не должны мешать другим видам связи.

Речевая связь между экипажем ВС и диспетчером УВД будет служить как резерв при отказе оборудования и обеспечивать самолеты, не имеющие канала передачи данных.

Аппаратура ЛПД, работающая в среде CNS/ATM, должна содержать:

• стандартный набор донесений для сообщения о состоянии ВС (ЛА) и объявлений;

• аварийное извещение, отображаемое в области основного наблюдения пилотом поступающих сообщений УВД;

• предупреждение о потере функций связи;

• звуковое оповещение о получении сообщений УВД.

Необходимо, чтобы элементы связи CNS/ATM плавно переходили от байт-ориентированного протокола передачи данных к бит-ориентированному с минимальными программными изменениями. Этот переход возможен как с промежуточным этапом (протоколом ARINC 622), так и напрямую, но в любом случае архитектура связи должна быть гибкой и учитывать индивидуальные требования авиалиний. Подсети глобальной системы авиационной связи могут состоять из следующих компонентов:

• ОВЧ канала связи (VHF);

• цифровой ОВЧ линии связи (VDL) режима 2 с контролем несущей;

• цифровой ОВЧ линии связи режима 3 с временным разделением каналов (TDMA);

• цифровой ОВЧ линии связи режима 4 с самоорганизующимся временным разделением каналов (STDMA);

• канала спутниковой связи (Satcom);

• канала ВЧ связи (HFDL);

• канала связи припаркованного самолета;

• других жизнеспособных подсетей передачи данных. Преимущества систем CNS/ATM по виду применения связь представлены в табл. 1. Реализация преимуществ систем CNS/ ATM в различных службах авиапредприятий показана в табл. 2. При этом рассматриваются следующие основные службы:

• база эксплуатации радиотехнического оборудования и связи (БЭРТОС);

• инженерно-авиационная служба/авиационно-техническая база (ИАС/АТБ);

• служба движения (СД);

• служба организации перевозок (СОП);

• служба авиационной безопасности (САБ);

• топливозаправочный комплекс (ТЗК);

• электро-светотехническое обеспечение полетов (ЭСТОП).

До недавнего времени при формулировании конечных целей внедрения концепции CNS/ATM обозначались три основных направления: повышение безопасности полетов, расширение пропускной способности воздушного пространства и увеличение эксплуатационной гибкости и эффективности систем регулирования воздушного движения. В дополнение к этим важным показателям в современных условиях поставлена задача совершенствования авиационной безопасности, что реализуется через развитую мобильную наземно-воздушную связь специального назначения