Перспективы развития систем наблюдения

Действующая в настоящее время система наблюдения включает первичные и вторичные РЛС, бортовые средства навигации и систему электросвязи, обеспечивающую передачу речевых сообщений экипажей ВС о местоположении и реализацию режима А/С ВРЛ. Речевые сообщения о местоположении ВС все еще остается единственным средством наблюдения за пределами радиолокационного поля. Это существенно увеличивает нагрузку на пилотов и может давать удовлетворительные результаты только при невысокой интенсивности полетов ВС. Из-за ограничений существующих радиолокационных систем полеты вне зон действия обзорных РЛС УВД сегодня контролируются на основании полетных планов о местоположении ВС, которые постоянно обновляются посредством речевых докладов по каналам радиосвязи, причем без какой-либо автоматизации.

Такой тип УВД называется — процедурное управление. Способ УВД на основе информации, полученной с помощью РЛС различного назначения, получил название — радарное управление. Конечно, радарное управление предпочтительнее процедурного, однако оно требует создания радиолокационных информационных полей и их поддержания, что не всегда осуществимо в таких регионах, как над океанами, пустынями или обширными болотными пространствами. Решение проблем УВД традиционными методами, используя традиционные средства, требует привлечение громадных материальных и кадровых ресурсов не только для создания, установки и эксплуатации средств РТО, но и на освоение необжитых мест, в которых необходимо разместить эти средства. Исследования последних лет, проведенные в рамках ИКАО и в нашей стране, показали, что по экономическим критериям более выгодно создание спутниковых систем УВД, чем обеспечение всех необходимых для полетов районов традиционными средствами. В определении специального комитета ФАНС (Комитет по будущим аэронавигационным системам) записано: “принцип спутниковой технологии является единственным имеющимся в настоящее время решением, которое позволит преодолеть недостатки существующих средств связи, навигации и наблюдения (СНН) и в большей степени отвечать требованиям потребителей”.

Спутниковая систем УВД (ССУВД) должна отвечать следующим требованиям:

- иметь глобальную зону действия от малых высот до 21000 м над большинством районов мира;

- обеспечивать работу при различной плотности ВД, с различными типами ВС и бортовым оборудованием различной сложности, не требуя излишнего увеличения оборудования на земле и в космосе;

- обеспечивать навигацию ВС и неточный заход на посадку, т. е. с погрешностями, позволяющими последующее проведение точного захода на посадку и посадку с системой MLS, а в последующем обеспечение точного захода на посадку без системы MLS (СКП ≤ 75 м);

- обеспечивать обмен не только цифровыми внутрисистемными данными,

но и речевой, в том числе социальной связью;

- иметь свойство целостности, т.е. способность обнаруживать и сообщать о неисправности системы потребителю.

Структура спутниковой системы УВД

В настоящее время рассматриваются две принципиально разные системы:

ССУВД с автоматическим зависимым наблюдением (АЗН, а в ИКАО — ADS);

ССУВД с автономным независимым наблюдением (АНН или CIS).

В системе, использующей подсистему АЗН, наблюдение за ВС, определение координат и вектора скорости производится на борту ВС по навигационным параметрам, получаемых от спутниковой навигационной подсистемы. В качестве традиционных средств в системе будут использованы известные виды наземного и бортового оборудования, применяемые для определения параметров движения ВС (РТС дальней и ближней навигации, инерциальные системы, VOR, DME и др.). Конкретные виды оборудования могут быть разными для различных типов ВС и разных сроков внедрения системы.

В системе, использующей АНН, параметры движения ВС определяются в наземных центрах УВД по ретранслированным на них от ВС через спутники навигационным сигналам или параметрам, которые были приняты и измерены бортовой аппаратурой ВС.

Традиционными средствами, которые могут решать задачу АНН, могут быть РЛС. Ко времени широкого внедрения ССУВД, первичные РЛС будут применяться, как правило, лишь для оперативного обеспечения метеоинформацией. Основными средствами наблюдения за воздушной обстановкой будут ВРЛС, работающие в дискртно-адресном режиме (ДАС) или, по терминологии ИКАО, в режиме S.

Первой по срокам внедрения и основной для УВД на маршрутах с низкой и средней ИВД будет ССУВД на базе принципов АЗН.

Для обеспечения УВД на маршрутах с высокой ИВД рекомендуется использовать ССУВД на принципах АНН, возможный режим АЗН может быть резервным.

На рис. 70 представлена схема ССУВД, реализующая принцип АЗН (ADS) и АНН.

Рис. 70. Схема ССУВД, реализующей принципы АЗН и АНН

ИСЗН - навигационный спутник; ИСЗР - спутник ретранслятор; ССОПД - станция слежения и определения параметров движения спутников; ГВЦ - главный вычислительный центр; ОРЦ - объединенный районный центр УВД; БКОИ - блок комплексной обработки информации; ТС - традиционные средства навигации и УВД; БО - бортовое оборудование ( СС - спутниковое; ТС - традиционное); ИУ ДП - индикаторные устройства диспетчерских пультов.

Оборудование любой ССУВД состоит из четырех крупных частей:

- созвездия ИСЗ с оборудованием спутников;

- бортовое оборудование ССН на ВС;

- наземное оборудование слежения за ИСЗ и центры УВД;

- линии передачи данных и связи между различными звеньями системы.

Кроме того, в состав системы могут входить традиционные средства (ТС) обеспечения навигации ВС как на борту ВС, так и на земле, используемые в качестве резерва в переходный к ССУВД период.

Созвездие ИСЗ может содержать как навигационные (ИСЗН), так и спутники - ретрансляторы (ИСЗР). В будущем предполагается, что навигационная и ретрансляционная аппаратура будет располагаться на одном и том же ИСЗ.

ССОПД осуществляют поиск и слежение за ИСЗ, и определение параметров их движения в своих вычислительных центрах (ВЦ). По линиям связи 1 с ССПОД непосредственно на ИСЗ или через ретрансляторы идут сигналы запуска, а с них ответные сигналы, по которым осуществляется слежение за всеми ИСЗ. После определения на ВЦ ССОПД координат ИСЗ они передаются на спутники по линиям 2.

Вид бортового оборудования зависит от типа ССУВД. При реализации принципа АЗН оно обеспечивает вычисление параметров движения ВС, их использование для коррекции счисленного места ВС и передачу в главный вычислительный центр (ГВЦ) непосредственно через ИСЗР по линиям 4. Кроме параметров движения ВС, в передаваемый сигнал включается дополнительная информация о состоянии ВС.

В случае АНН бортовое оборудование принимает от ИСЗН и передает по линии 4 навигационные сигналы или обработанные навигационные параметры, необходимые для вычисления места ВС в ГВЦ, принимает по той же линии вычисленные параметры движения ВС и использует их для самолетовождения.

ГВЦ, кроме приема данных от всех ВС о их местоположении или навигационных параметров, имеет еще несколько других задач: на базе центрального расписания, заявок на полеты и другой информации, поступающей по линии 6 от всех ОРЦ и различных служб ГА, производит предварительное планирование полетов; получает и обрабатывает информацию, поступающую от ВС и ВЦ ОРЦ, и на ее базе вносит коррективы в предварительный план полетов; выдает информацию в ВЦ ОРЦ по линии 7.

В ОРЦ УВД производится комплексная обработка информации о воздушной обстановке, полученной непосредственно от ВС и от ГВЦ по линии 5, а также по линии 10 от традиционных средств УВД. Полученная информация отображается на индикаторных устройствах диспетчерских пультов (ИУ ДП) по соответствующим секторам управления. Отображается информация, как в настоящий момент, так и прогнозируемая в БКОИ, в том числе о потенциальных конфликтных ситуациях. Связь с ВС, находящимися в видимости ОРЦ, идет по линии 8, а при ее отсутствии - по линии 9 через ИСЗР. Поступившие от ГВЦ по линии 7 предварительные планы полетов сравниваются с полученными на базе обработки данных от подсистем наблюдения. Результаты сравнения в виде сигналов рассогласования поступают на ГВЦ по той же линии для корректировки результатов предварительного планирования.

Список литературы

1. А. И. Верещака, П. В. Олянюк. Авиационное радиооборудование. Учеб. для вузов. - М.: Транспорт, 1996. - 334 с.

2. А. Д. Трояновский, А. М. Клуга, Б. Я. Цилькер Бортовое оборудование радиосистем ближней навигации. - М.: Транспорт, 1990. - 182 с.

3. Международные стандарты, рекомендуемая практика и правила аэронавигационного обслуживания. Авиационная электросвязь. Приложение 10 к Конвенции о международной ГА. Том 4. Части 1 и 2. 4-ое изд., апрель 1985. - 414 с.

4. А. М. Аникин Аэронавигация: Методические указания по изучению темы "Применение спутниковых навигационных систем". СПб, Академия ГА, 1996. - 50 с.

5. Е. В. Соболев. Радиотехнические средства навигации и посадки. Конспект лекций. СПб, Академия ГА, 1993. - 60 с.

6. Г. П. Астафьев, П. В. Олянюк Радиотехнические средства навигации и посадки. Учебное пособие. - М.: Транспорт, 1982. - 128 с.

7. И. Г. Хиврич, А. М. Белкин . Автоматизированное вождение воздушных судов. Учебное пособие.- М.: Транспорт, 1985. - 382с.

8. Концепция и системы CNS/ATM в гражданской авиации.

Под ред. Г. А. Крыжановского. - М.: ИКЦ “Академкнига”, 2003.- 415с.