Учебное пособие Для студентов фаитоп, флэ и зф специализации олр, ортоп вс, ортор вс, профиля лэгвс санкт Петербург 2017 2
 Скачать 6.01 Mb.
|
|
Глава 8 Аппаратура автоматического зависимого наблюдения Системы автоматического зависимого наблюдения (АЗН) предполагают, что местоположение воздушного судна определяется непосредственно на борту, и затем эта информация передается на землю органам организации воздушного движения. Вместе с координатной информацией на землю передается дополнительная полётная информация, существенно повышающая эффективность работы систем обслуживания воздушного движения. Для работы системы ADS (Automatic Dependent Surveillance) необходимо на борту иметь высокоточное и надежное радионавигационное оборудование, а между бортом и землей – высокопроизводительную систему связи «борт – земля». Функциональные возможности системы ADS могут быть значительно расширены, если будут организованы автоматические каналы связи «земля – борт», а также наземные каналы связи между отдельными пунктами системы обслуживания воздушного движения. В настоящее время имеется два вида систем автоматического зависимого наблюдения: «контрактное» или «адресное», обозначаемые обычно как ADS-А (ADS – Addressable), ADS-C (ADS – Contract) или просто ADS; «радиовещательное», обозначаемое как ADS-В (ADS –Broadcast). Характеристика оборудования ADS-C Оборудование ADS-А (ADS-C) в автоматическом режиме периодически или при определенных ситуациях полета посылает с борта воздушного судна данные о своем местонахождении. В режиме ADS-C доступ к информации не могут получить другие стороны (т. е. другие воздушные суда или другие системы организации воздушного движения). Эксплуатант воздушного судна и поставщик обслуживания заключают раздельные соглашения с поставщиком услуг линии передачи данных о доставке сообщений ADS-C. Орган организации воздушного движения имеет возможность через свои технические средства, взаимодействующие с бортовой аппаратурой ADS, установить периодичность обновления необходимой информации (так называемый «периодический контракт») или заранее оговорить ситуации, при которых будут передаваться на землю определенные виды и объём информации (так называемый «контракт по событию»). Периодическим контрактом устанавливается временной интервал для регулярных автоматических докладов о местонахождении воздушного судна. Базовый доклад о местоположении может быть дополнен другими данными, поля для которых в формате передаваемых сообщений зарезервированы и могут быть использованы по требованию диспетчера. Если установлен «контракт по событиям», то доклад о местоположении воздушного судна последует в случае возникновения следующих ситуаций, которые также устанавливаются диспетчером: 80 отклонение воздушного судна от заданного эшелона в определённых допусках; отклонение воздушного судна от заданного маршрута полёта на определённые расстояния; пролёт пунктов обязательных донесений; пролёт пунктов донесений по запросу и т.д. Информация, которая может передаваться в сообщениях ADS-C, включает следующие данные: a) нынешнее местоположение (широта, долгота и абсолютная высота), а также временную отметку и FOM (показатель качества); б) предполагаемый маршрут до очередной и (очередная +1) точек пути; в) скорость (наземную или воздушную); г) метеорологическую информацию (скорость ветра, направление ветра и температура). ADS-C обычно используется в океанических и удаленных районах, где отсутствуют радиолокаторы. Поэтому система ориентирована главным образом на транспортные воздушные суда большой дальности и может обеспечивать эшелонирование более эффективно, чем в ситуациях, когда орган управления воздушным движением полагается только на донесения пилотов. Система ADS-C обычно используется вместе со средствами CPDLC, позволяющими осуществлять электронный обмен данными между органом управления воздушным движением и летным экипажем в качестве альтернативы речевой связи. Бортовые и наземные системы согласовывают условия, при которых воздушное судно представляет донесения (т. е. периодические донесения, донесения о событиях, донесения о потребностях и аварийные донесения). Донесения, полученные системой организации воздушного движения, обрабатываются для отслеживания воздушных судов на индикаторах аналогично тому, как это делается с данными наблюдения, полученными от вторичных радиолокаторов. В настоящее время частота передачи донесений при полете в океаническом воздушном пространстве составляет обычно от 15 до 25 мин. Однако диспетчеры могут в ручном режиме повысить частоту передачи донесений при выполнении конкретных полетов. Контрактное ADS не предназначено для замены существующих систем радиолокации наблюдения, и его применение ограничивается областями воздушного пространства, где используются процедурные методы обеспечения воздушного движения. Функциональные возможности ADS-C предусматривают: a) обеспечение наблюдения в районах, где практически нецелесообразно устанавливать радиолокаторы или системы MLAT; б) обеспечение практического представления данных о намерении воздушного судна (например, о будущих точках пути), что важно для выявления потенциальных конфликтных ситуаций; 81 в) предоставление линии передачи данных для связи воздушного судна с землей, благодаря чему соответствующие данные о нем направляются диспетчерам. К недостаткам ADS-C относится следующее: а) система является системой зависимого наблюдения, т. е. она рассчитана на то, что воздушные суда надлежащим образом оборудовано для правильной передачи данных; б) для реализации системы требуется установка дополнительной авионики передачи данных; в) рабочие характеристики системы могут ограничиваться предельными параметрами средств связи; г) передача каждого донесения может увязываться с финансовыми расходами, поскольку данные передаются посредством поставщика услуг линии передачи данных. В результате частоту обновления данных обычно стараются уменьшить для сокращения этих затрат; д) система не поддерживает функцию ASA, поскольку сообщения напрямую не доступны другим воздушным судам. Блок-схема работы режима ADS-C представлена на рис. 55. Рисунок 55 – Структурная схема режима ADS-C Характеристика оборудования ADS-B Радиовещательное автоматическое зависимое наблюдение представляет собой усовершенствованный метод автоматического зависимого наблюдения, который предусматривает периодическую радиовещательную передачу данных о местоположении воздушного судна и другой полётной информации, имеющейся на борту. Любой пользователь, находящийся в воздухе или на 82 земле в пределах дальности радиовещательной передачи, может обрабатывать и использовать эту информацию в своих целях. Данные о местоположении, скорости воздушного судна и связанные с ними указатели качества данных обычно получают от бортовой системы GNSS. Существующие инерциальные датчики самостоятельно не обеспечивают требуемых параметров точности или целостности данных, хотя эта проблема, возможно, будет решена в будущих системах. Поэтому сообщения в радиовещательном зависимом наблюдении о местоположении на основе данных инерциальной системы обычно передают с указанием на то, что параметры точности или целостности неизвестны. На некоторых новых воздушных судов используются комплексные установки GNSS и инерциальные навигационные системы для получения данных о местоположении, скорости и указателей качества данных, передаваемых системой. Ожидается, что такие системы будут более эффективными, чем системы, основанные исключительно на GNSS, поскольку инерциальные датчики и датчики GNSS обладают взаимодополняющими характеристиками, компенсирующими слабости каждой системы. Данные об абсолютной высоте обычно получают от кодирующего устройства барометрического высотомера, которое также используется в качестве источника данных для ответов режима С. Поскольку сообщения в системе передаются в радиовещательном режиме, их может получать и обрабатывать любой подходящий приемник. Поэтому функция радиовещательного зависимого наблюдения поддерживает как наземные, так и бортовые виды применения наблюдения. Для авиационного наблюдения устанавливаются наземные станции, предназначенные для получения и обработки сообщений радиовещательной системы. При бортовом применении воздушные суда, оборудованные приемниками радиовещательной системы зависимого наблюдения, могут обрабатывать сообщения от других воздушных судов для определения воздушной обстановки в рамках обеспечения таких видов применения, как кабинная индикация информации о воздушном движении CDTI (Cockpit display of traffic information – кабинный дисплей отображения полетной информации). Блок-схема режима работы радиовещательного автоматического зависимого наблюдения представлена на рис. 56. В рамках рассматриваемой системы разработаны и стандартизированы три линии передачи данных (или системы передачи сигнала) ADS-B. 83 Рисунок 56 – Структурная схема режима ADS-B Дополнительными функциями АЗН-В являются: ADS-R, TIS-B, FIS-B, реализация CPDLC и AOC, A-SMGCS, DGNSS. ADS-R (Automatic Dependant Surveillance – Rebroadcast) представляет собой систему ретрансляции данных АЗН-В наземными станциями. Таким образом, ВС получает сведения о воздушной обстановке от самолетов напрямую, а также в результате ретрансляции наземными станциями, что повышает надежность функционирования системы и позволяет реализовать функции слежения и сопровождения. Функция TIS-B (Traffic Information Service – Broadcast) состоит в том, что наземные радарные системы отслеживают объекты в воздушном пространстве и передают информацию о них на борт ВС. Информация выдается на дисплей в кабине летчиков, таким образом экипаж получает полную информацию о воздушной обстановке, включая информацию о ВС (как пилотируемых, так и беспилотных), не оснащенных аппаратурой АЗН. Функция FIS-B (Flight Information Service – Broadcast) состоит в том, что наземные станции передают информацию о текущей погоде и временным ограничениям на полеты (Temporary Flight Restrictions, TFR), в результате чего пилот наглядно представляет условия полета и может заранее принять решение об изменении траектории движения. Дополнительные функции АЗН-В позволяют реализовать обмен данным между диспетчером и пилотом (CPDLC), а также между экипажем и авиакомпанией (AOC). A-SMGCS предполагает передачу на борт информации о движении ВС и других транспортных средств для предотвращения инцидентов на летном поле. Функция DGNSS предназначена для приема от наземной станции АЗН-В сигнала о достоверности информации навигационных спутников, а также дифференциальных поправок для повышения точности навигации. 84 Функциональные дополнения имеют следующие реализации: 1) ABAS (Aircraft Based Augmentation System – бортовая система функционального дополнения) реализуется с применением автономных навигационных систем: курсо-допплеровских, инерциальных, баровысотомеров, радиовысотомеров и др. 2) GBAS (Ground Based Augmentation System – наземная система функционального дополнения) реализуется с применением контрольно- корректирующих станций и передачей поправок на борт ВС с помощью систем цифровой радиосвязи ОВЧ диапазона для обеспечения полетов в аэродромной зоне и захода на посадку. 3) GRAS (Ground Based Regional Augmentation System – наземная региональная система функционального дополнения) реализуется с применением контрольно-корректирующих станций и передачей поправок на борт ВС с помощью систем цифровой радиосвязи ОВЧ диапазона для обеспечения полетов на воздушных трассах. 4) SBAS (Sattelite Based Regional Augmentation System – спутниковая система функционального дополнения) реализуется с применением геостационарных спутников связи и сети наземных станций контроля и коррекции. Внедрение систем функционального дополнения позволит создать единое контролируемое навигационное поле на всех этапах полета, оптимизировать схемы и процедуры выполнения полетов за счет обеспечения высокой точности и требуемых целостности, непрерывности и готовности (доступности). За счет оптимизации состава и размещения наземного оборудования радиотехнического обеспечения полетов значительно снизится стоимость инфраструктуры. Повышение точности и надежности полетов обеспечить заданный уровень безопасность полетов в условиях все более ужесточающихся требований и постоянного повышения регулярности и интенсивности полетов. В России развитие АЗН определяется федеральной целевой программой «Модернизация Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации (2009 - 2020 годы)», а также Программой Минтранса «Внедрение средств вещательного автоматического зависимого наблюдения в Российской Федерации (2011–2020 годы)» разработанной и утвержденной в 2011 году. Внедрение АЗН включает три пилотных проекта: «Ямал-АЗН», «Москва-МВЗ» и «Балтика-АЗН», которые со временем должны развиться в региональные проекты, а на заключительном этапе их объединят в единый федеральный проект. Бортовая аппаратура АЗН Бортовая аппаратура, реализующая автоматическое зависимое наблюдения включает в себя приемник или приемоиндикатор глобальной спутниковой навигационной системы для определения координат ВС, а также транспондер для передачи данных о местоположении ВС. 85 В настоящее время для производства полетов рекомендуется использовать отечественные приемники и приемоиндикаторы глобальной спутниковой навигационной системы: приемоиндикатор TSS (группа компаний «Транзас»), приемоиндикатор СН-4312 и приемники БПСН-2 и БПСН-2-01 (ЗАО «КБ НАВИС»). Данная аппаратура помимо обеспечения навигации по сигналам ГЛОНАСС и GPS, имеет ряд дополнительных функций: - навигация с применением SBAS; - навигация с применением GBAS; - заход на посадку по категориям I, APV2, APV1 с использованием GBAS; - формирование и выдача экипажу предупреждающих и аварийных сообщений; - обнаружение и исключение из вычислений сигналов отказавших спутников; - выполнение прогноза о готовности (доступности) навигационной системы; - установка порога сигнализации целостности по сигналам системы SBAS или GBAS. Для передачи данных о местоположении ВС применяют ответчики вторичной радиолокации или отдельные передающие системы (например, БМПС ИСК производства ЗАО «ВНИИРА-навигатор»), работающие в режиме «1090ES», а также специализированные радиостанции, например, «Пульсар» производства ООО «НИТА». Бортовая малогабаритная передающая система ИСК Бортовая малогабаритная передающая система БМПС ИСК предназначена для оборудования летательных аппаратов и обеспечивает работу в системе автоматического зависимого наблюдения, использующей длительные самогенерируемые сигналы (АЗН-В 1090ES), в качестве бортового передающего устройства. Внешний вид устройства представлен на рис. 57. Рисунок 57 – Бортовая малогабаритная передающая система ИСК БМПС ИСК обеспечивает формирование и передачу расширенных самогенерируемых сигналов (сквиттеров) формата DF=18 следующих типов: - местоположение на земле; 86 - местоположение в воздухе; - скорость в воздухе; - опознавательный индекс и категория ВС; - статус аварийной обстановки/приоритетности; - эксплуатационный статус ВС. БМПС ИСК может работать на общую антенну совместно с приемоответчиком УВД или автономно. Обеспечена возможность работы на две или одну антенны вертикальной поляризации. В изделии БМПС ИСК действует постоянный автоматический контроль с выдачей информации о состоянии работоспособности в систему технического обслуживания и на светосигнализатор приборной панели экипажа. БМПС ИСК не требует оперативного управления в полёте, за исключением возможности запрета излучения (режим ГОТОВ), который устанавливается разовой командой от бортового комплекса или от переключателя на приборной панели. Бортовая авиационная радиостанция «Пульсар» Бортовая авиационная радиостанция АЗН-В на базе УКВ линии передачи данных (УКВ ЛПД) режима 4 «Пульсар» предназначен для организации автоматического зависимого наблюдения воздушного судна в сети АЗН-В режима 4 в соответствии со стандартом ИКАО (Doc. 9816 AN/448). Внешний вид радиостанции представлен на рис. 58. Рисунок 58 – Бортовая авиационная радиостанция «Пульсар» Функциональные возможности: - Прием и передача пакетов информации в соответствии с Doc. 9816 AN/448. - Интерфейс с бортовым индикатором в соответствии со стандартом технического руководства ARINC -429W. - Интерфейс с барометрическим высотомером в соответствии со стандартом технического руководства ARINC-429. - Возможность синхронизации времени и получения координатной информации от внешнего спутникового навигационного приемника в 87 соответствии со стандартом технического руководства ARINC-429 и со стандартом авиационных цифровых систем и оборудования ARINC-743. - Возможность приема дифференциальных поправок по УКВ ЛПД режима 4 в форматах RTCM версии 2.2, описанному в Приложении 10 к «Конвенции о международной гражданской авиации. Авиационная электросвязь. Том 1. Радионавигационные средства», и передачи их как во встроенный, так и на внешний спутниковый приемник. Технические характеристики представлены в табл.11. Таблица 11 Характеристика Значение Минимальный период рассылки координатной информации 1с Погрешность определения местоположения объектов по каналу АЗН-В < 3 м в дифференциальном режиме Рабочий диапазон частот УКВ-радиосвязи режима 4 118–137 МГц Количество каналов режима 4 2 Ширина полосы радиоканала 25 кГц Электропитание 27 В согласно ГОСТ 19705-89 Ресурс 60 000 летных часов в течение 30 лет Время непрерывной работы блока не менее 25 ч Малогабаритная система наблюдения за воздушной обстановкой МСНВО-2010 Интересной разработкой является малогабаритная система наблюдения за воздушной обстановкой МСНВО-2010 (рис. 59). Рисунок 59 – МСНВО-2010 Система МСНВО-2010 обеспечивает: - прием и обработку на борту ВС информации АЗН-В на основе расширенного сквиттера режима S вторичного радиолокатора (1090ES); - прием и обработку на борту ВС информации ADS-R на основе технологии 1090ES; 88 - прием и обработку на борту ВС информации наземного сервиса TIS-B на основе технологии 1090ES; - ведение треков целей; - обнаружение конфликтных ситуаций; - взаимодействие с бортовыми аналоговыми и цифровыми датчиками и системами без дополнительных блоков сопряжения. Таким образом, решается задача обеспечение ситуационной осведомленности экипажа о воздушной обстановке, что позволяет производить обнаружение конфликтных ситуаций с воздушными судами как имеющими на борту оборудование АЗН, так и не имеющими такового оборудования. МСНВО-2010 совместно с СО-2010 полностью реализует функции АЗН-В (АЗН-В Out и АЗН-В In). По желанию Заказчика возможно решение дополнительных задач: - улучшенное визуальное наблюдение при заходе на посадку (EVApp); - наблюдение за наземной обстановкой в районе аэродрома (ASSA, FAROA). При полетах в континентальных районах со средней и высокой интенсивностью целесообразно применять оборудование АЗН-В, при этом для повышения надежности необходимо дублировать линию передачи данных: бортовая аппаратура должна обеспечивать передачу данных по ЛПД VDL Mode 4 и 1090ES. Кроме того, бортовая аппаратура, помимо передатчика 1090ES должна содержать и приемную аппаратуру (МСНВО-2010), что позволит экипажу оценивать воздушную обстановку и предотвращать опасные сближения с другими ВС. Обеспечение требуемого уровня безопасности при постоянно возрастающей интенсивности полетов невозможно будет обеспечить без внедрения дополнительных функций АЗН: ADS-R, TIS-B, FIS-B, A-SMGCS, DGNSS. Многие из них полностью или частично реализованы в существующем бортовом оборудовании АЗН. Задачей ближайших лет станет обеспечение дополнительных функций в полном объеме. При полетах в океаническом и удаленном континентальном воздушном пространстве с низкой интенсивностью воздушного движения, целесообразно применять АЗН-К. Линия передачи данных также должна быть продублирована: бортовая аппаратура должна обеспечивать передачу данных о местоположении ВС с помощью HFDL, а также спутниковых каналов связи. |