Перспективы развития АСУ полетами и воздушным движением

Постоянное совершенствование и развитие существующих АСУ полетами и воздушным движением таких, как «Теркас», «Стрела» и «Старт», направленное на повышение их эффективности, оцениваемой количеством ВС, одновременно находящихся под управлением, точностью и надежностью процессов управления, габаритами, стоимостью создания и экслплуатации КСА, сроками внедрения и окупаемости, а также другими показателями, непосредственно связаны с процессами разработки новых систем и комплексов, реализованных на новейших достижениях в области вычислительной техники и информационных технологий. Так, например, к новым комплексам относятся:

— КСА «Альфа», предназначенный для автоматизации центров УВД со средней и высокой интенсивностью воздушного движения и обеспечивающий процессы обработки и представления плановой информации, а также управление полетами с КДП аэродромов;

— КСА «Топаз», предназначенный для внетрассовых секторов и обеспечивающий отображение данных о ВО в радиусе 2000 км и сопровождение не менее 400 ВС за обзор, обрабатывает 3000 стандартных полетных планов, 1000 пассивных планов и 400 активных планов полетов ВС;

— КСА «Синтез АР-2» и «СинтезА-2», предназначенные для УВД в районах и для аэродромов со средней интенсивностью воздушных потоков.

Новыми являются также системы «Норд», «КАРМ», «Небосвод», «Спектр», «Буран» и другие.

Основными направлениями совершенствования и модернизации существующих КСА процессов УВД являются следующие:

— переход новейшие архитектуры распределенных вычислительных систем, обеспечивающие процессы оперативной аналитической обработки (в реальном масшатбе времени) данных и сообщений;

— модульности и унификации конструкций всех основных видов обеспечения АСУ П и ВД, позволяющие формировать структуру и технические параметры КСА в соответствии с тербованиями и уровнем центров управления в системе УВД (зональных, районных, узловых, аэродромных);

— разработка и внедрение новейших методологий и технологий в области математического, информационного, программного и лингвистического обеспечений КСА УВД, позволяющих решать оптимизационные и трудноформализуемые задачи планирования полетов, оценки обстановки и принятия решений в процессе управления воздушным движением.

Развитие средств наблюдения за воздушной обстановкой реализуется путем улучшения ТТХ радиолокационных средств и систем, а также внедрения систем АЗН.

На радиолокационных позициях районных АСУ ВД на смену трассовым радиолокационным комплексам ТРЛК-10, состоящим из ПРЛС «Скала-М» и ВРЛ «Корень», идет ТРЛК-11, включающий ПРЛС «Скала‑МПР» и ВРЛ «Лист». Этот ВРЛ имеет улучшенные по сравнению с ВРЛ «Корень» харктеристики: максимальное число обслуживаемых ВС возросло с 30 до 50, темп обновления информации изменился с 10 до 5 секунд, максимальная дальность обнаружения ВС составляет 400 км. Главное отличие этого типа ВРЛ состоит в том, что в нем реализован «дискретно-адресный» запрос воздушного судна о его полетных параметрах в момент попадания этого ВС в пределы основного луча диаграммы направленности антенны ВРЛ. Такая технология позволила устранить неоднозначность в установлении соответствия получаемых полетных данных и воздушных судов в зоне обзора ВРЛ.

Перспективными средствами наблюдения за воздушной обстановкой также являются:

— трассовые РЛК 1Л118 (Лира-1) и «Лира-Т»;

— РЛС «Утес-Т»;

— аэродромные РЛК «Утес-А» и «Лира-А10»;

— вторичные РЛС «Лира-В» и «Лира-ВА».

Основными показателями качества систем радиолокационного наблюдения за воздушной обстановкой являются дальность обнаружения и точность определения координат воздушных судов (особенно на высотах менее 3000 метров). Принципиально новым и перспективным методом наблюдения за воздушной обстановкой в любом районе воздушного пространства и на всех высотах полета ВС сегодня является метод автоматического зависимого наблюдения (АЗН), суть которого состоит в определении пространственных координат ВС на борту и передачи их на наземные пункты управления и соседние ВС в широковещательном режиме.

Международная организация гражданской авиации ИКАО в свое время пришла к выводу, что традиционным системам связи, навигации и наблюдения свойственны три недостатка:

— ограничение прямой видимости и непостоянство характеристик распространения используемых диапазонов волн (УКВ);

— сложности внедрения в эксплуатацию средств связи в малонаселенных и ненаселенных труднодоступных районах;

— ограничение возможности речевой связи «борт — земля» и отсутствие бортовых и наземных систем обмена цифровыми данными «борт — земля — борт».

К настоящему времени возможности аналоговой радиотелефонной связи диспетчеров УВД с экипажами ВС в УКВ диапазоне радиоволн практически исчерпаны по причине низкой информационной пропускной способности аналоговых телефонных каналов связи со стандартной полосой частот Δf = 3,1 кГц и ограничения количества аналоговых каналов радиотелефонной связи не только из-за узости выделенной полосы частот, но и вследствие необходимости их разноса на величину до 15…25 кГц из-за возникновения эффекта Допплера при связи с подвижными объектами — воздушными судами. Если при радиотелефонном аналоговом обмене, например, за одну секунду. передаются два слова по 48 бит информации каждое, то скорость передачи данных составляет 96 бод. В то же время скорость передачи двоичной информации с достаточной степенью надежности по цифровым каналам связи связана с полосой Δf соотношением V = (1,25…1,5)×Δf.

Следовательно, по стандартному телефонному каналу связи с полосой 3,1 кГц можно передавать дискретную (цифровую) информацию со скоростью около 30000 бод, что значительно повышает информационную пропускную способность телефонного канала связи при радиотелефонном аналоговом обмене (96 бод).

Кроме значительного повышения информационной пропускной способности при использовании телефонного канала связи в цифровом режиме обеспечивается межмашинный обмен цифровой информацией между ЭВМ, находящимися на борту ВС, и ЭВМ центров УВД.

Новые системы связи расширяют зону действия радиосвязи в диапазоне УКВ (или ОВЧ — очень высоких частот, как принято в англоязычной литературе) и обеспечивают обмен цифровыми данными между органами УВД и органами УВД и воздушными судами за счет полного использования возможностей АС УВД. Такие системы получили название авиационных подвижных систем передачи данных (АПСПД). Зарубежным представителем таких систем является американская адресно-отчетная система авиационной связи «АКАРС» (ACARS — Aircraft Communication Addressing and Reporting System). Система «АКАРС» была разработана в 70-х годах прошлого столетия для обеспечения связи по линиям передачи данных между самолетами и наземными станциями. Она позволяет отправлять короткие сообщения на скорости 2400 бод, что по сегодняшним меркам, конечно очень медленно, но обеспечивает высокую надежность передачи данных и значительно сокращает рабочую нагрузку экипажа воздушного судна, путем снижения голосового обмена с землей.

Система «АКАРС» включает в себя не только оборудование, устанавливаемое на борту самолетов, но и обширную наземную подсистему. Бортовое оборудование «АКАРС» состоит из блока «Management Unit», который обеспечивает прием и передачу сообщений посредством радиосвязи и блока «Control Unit», который служит для взаимодействия с экипажем ВС и вывода сообщения на экран или принтер. Наземная подсистема «АКАРС» представляет собой сеть, состоющую из множества приемо-передающих станций и компьютерных коммутационных систем. В комплексе это обеспечивает двухстороннюю связь между диспетчерскими центрами управления авиакомпаниями и их самолетами во время выполнения полетов.

Главной целью системы «АКАРС» является информирование о проходимом этапе полета и состоянии оборудования ВС. Самолет может посылать сообщения в автоматическом режиме, например при отрыве или касании ВПП, при включении стояночного тормоза или при возникновении неисправностей оборудования. По запросу может быть отправлено сообщение о количестве пассажиров, остатке топлива, состоянии двигателей и многом другом. Экипаж может произвести запрос метеосводки по маршруту полета. Наземные компьютеры среагируют и отправят сообщение с прогнозом, которое будет отображено на экране или распечатано.

Все сообщения «АКАРС» разделяются на два типа: Downlink —передача с самолета на землю, и Uplink — передача с наземной станции на самолет. Стоит отметить, что нет единого формата сообщений, каждая авиакомпания использует свой собственный специфический формат, соотвествующий ее потребностям.

Отечественным представителем АПСПД является система «ЭРКОМ». Эта система, как и «АКАРС» обеспечивает обмен информацией в цифровой форме между наземными станциями и воздушными судами в диапазоне УКВ. В наземную систему входят сотни радиостанций, рассредоточенных в континентальной части стран СНГ, охватываемых этой системой связи. Наземные станции связаны между собой сетью передачи данных.

Таким образом, «АКАРС» и «ЭРКОМ» состоят из бортовых систем с аппаратурой передачи данных и сети наземных УКВ радиостанций, связанных между собой наземными системами передачи данных (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 — Схема авиационной подвижной системы передачи данных

Любые сообщения в цифровой форме с борта ВС на землю (сообщения вниз) передаются на наземную радиостанцию, а далее по каналам передачи данных наземной сети с помощью центров коммутации связи (ЦКС) транслируются адресату — органу УВД или ПУ. Сообщения «вверх» и «вниз» — адресные, то есть конкретному абоненту, в том числе и бортовому компьютеру (САУ). Сообщения передаются в реальном масштабе времени (t < 1 секунды). Они ограничены по объему — максимум 220 знаков. Более длинные сообщения передаются как многоблочные с автоматической разбивкой на блоки с последующей «сшивкой» на приеме.

В России наземные радиостанции АПСПД внедрены в Москве, Санкт-Петербурге, Хабаровске, Новосибирске, Иркутске, Владивостоке, Магадане, Южно-Сахалинске.

Сильная взаимосвязь бортового радиосвязного и радионавигационного оборудования воздушных судов и наземных средств обеспечения радиосвязи и радионавигации ограничивает возможнсти организации воздушного пространства. Применение методов АЗН позволяет создать оптимальную структуру маршрутов полетов и воздушных трасс, но при этом ВС должны быть оборудованы средствами АЗН или иметь оборудование для приема информации от удаленных наземных радиотехнических средств навигации.

Оснащение воздушных судов аппаратурой АЗН-В является основой для дальнейшего развития аэронавигации, состоящего в реализации концепции «свободного полета». Появление возоможности высокоточного определения каждым ВС пространственных координат своего местоположения позволяет реализовать концепцию спутниковой посадки, при которой угловые отклонения для вертикального и бокового наведения даются экипажу ВС в той же форме, как и при наведении по стандартной инструментальной системе посадки.

Разработка и внедрение в процессы управления авиацией современных систем наблюдения, навигации, связи и посадки позволяют существенным образом модернизировать техническое обеспечение современных АСУ П и ВД с целью дальнейшего повышения безопасности полетов воздушных судов.

В 2004 году Постановлением Правительства РФ в рамках Министерства Транспорта РФ создана самостоятельная структура «Федеральная аэронавигационная служба РФ» (ФАНС РФ) или «Росаэронавигация» в составе центрального и территориальных органов. Эта служба осуществляет полное государственное регулирование и организацию ИВП РФ, она является органом исполнительной власти в сфере ИВП, управления полетами и воздушным движением, обеспечения пользователей ВП аэронавигационной и метео-информацией. Структурно Росаэронавигация включает в себя Регулирующие и Координирующие органы с Межведомственными и Координационными зональными советами, Аэронавигационную систему РФ (АНС РФ) с оперативными органами УВД, Единую систему авиационно-космического поиска и спасения с оперативными органами, Органы предоставления ПВП аэронавигационной и метеоинформации, Федеральное унитарное предприятие «Госкорпорация по организации воздушного движения», Федеральное унитарное предприятие «ГОС НИИ Аэронавигация» для научного обеспечения деятельности Росаэронавигации.

Основу технической базы АНС РФ составят спутниковые системы связи, наземные и бортовые комплексы высокого уровня автоматизации, системы АЗН, наземные и бортовые системы обнаружения и разрешения конфликтных ситуаций.

Учитывая тенденции к укрупнению районов обслуживания ВД, будет создано новое поколение систем УВД, среди которых будут системы двух классов […]:

— системы планирования использования воздушного пространства и организации полетов и воздушного движения, предназначенные для оснащения Главного национального центра и отдельных региональных (территориальных) центров планирования использования воздушного пространства и организации полетов и воздушного движения;

— системы для суточного планирования и организации полетов и воздушного движения, а также для непосредственного управления воздушными судами, предназначенные для центров управления укрупненных районов воздушного движения.

Реализация планов поэтапного реформирования и модернизации средств и систем рассчитана до 2015 года

Дата добавления: 2014-12-27