СПОСОБЫ УЛУЧШЕНИЯ СИСТЕМ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О СТОЛКНОВЕНИИ В ВОЗДУХЕ. ИНТЕГРАЦИЯ СИСТЕМ TCAS И ADS-B.

Системы БСПС на данный момент являются основным инструментом, повышающим возможности пилота в ситуациях, связанных с риском столкновения самолетов в воздухе. На данный момент самой распространенной концепцией БСПС является TCAS. Современным вариантом данной системы является TCAS II. Она предназначена для заблаговременного предупреждения экипажа о появлении в окружающем воздушном пространстве других ВС, оборудованных аналогичной системой или хотя бы самолётным ответчиком УВД с режимом ATC RBS и представляющих потенциальную угрозу столкновения. В основу работы современных БСПС положена вторичная радиолокация. Изначально она использовалась только для целей УВД, в частности для представления авиадиспетчерам наряду с координатами ВС дополнительной информации о высоте полёта, идентификационном номере ВС и пр. Стандартам ICAO соответствуют режимы вторичной радиолокации ATC RBS. Бортовые приёмоответчики ATC RBS вырабатывают кодированные ответные радиосигналы частотой 1090 МГц на запросы как наземных ВРЛ, так и систем TCAS II других ВС. Эти ответные сигналы позволяют измерить удаления и угловые координаты относительно всех запросчиков. Кроме того, ответные сигналы содержат идентификационную информацию, используемую в наземных ВРЛ, и информацию о барометрической высоте с округлением до 100 ft, приведённой к стандартной установке давления 1013,25 гПа. Высотная информация используется как диспетчерами УВД, так и в запрашивающих системах TCAS II других ВС для оценки угрозы столкновения. Экипаж имеет возможность наблюдать перемещение отметок этих ВС на кабинном индикаторе воздушной обстановки [1, с. 14-63]. Система TCAS II автоматически отслеживает взаимное расположение ВС и при возникновении угрозы столкновения в соответствии с заложенными в её процессоре критериями вырабатывает рекомендацию по разрешению конфликтной ситуации путём маневрирования только в вертикальной плоскости. Рекомендации всегда основаны на принципе наименьшего отклонения своего самолёта от маршрута полёта с обеспечением безопасного расстояния между ВС (рис.1).

Рисунок 1. Защищаемые зоны по расстоянию, высоте и времени. Время в секундах, расстояние в морских милях

Принцип работы системы ADS – B:

ADS-B расшифровывается как Automatic Dependent Surveillance — Broadcast (автоматическое зависимое наблюдение в режиме радиовещания). Режим радиовещания такой же, на котором работают обычные радио и телевизионные станции. Это новая технология системы передачи данных. На данный момент она активно внедряется в США, Европе и Австралии. В России поставлена задача по ее развертыванию в те же сроки, то есть 2015-2020 годы. Эта система позволяет видеть и оценивать воздушную обстановку с точностью гораздо большей, нежели системы, основанные на работе радаров, как первичных, так и вторичных (которой и является TCAS) [2]. Это гораздо более прогрессивный, так называемый метод безрадарного наблюдения. Суть этой системы заключается в том, что каждое воздушное судно (оборудованное системой ADS-B) ежесекундно самостоятельно, не дожидаясь запросов выдает по радиоканалу специфическую информацию о себе, в которую кроме указания своего местоположения (определяется с использованием системы GPS) входит высота, скорость, курс, направление движения по высоте (подъем, снижение), бортовой номер самолета и др. Приемники этой системы, которые очень просты и малогабаритны могут быть установлены где угодно: у диспетчера или же на борту воздушного судна. Они позволяют отображать на экране движение воздушных судов (причем как в воздухе, так и на земле). Воздушные суда и наземные станции могут принимать эту информацию примерно в радиусе 150 миль. Наземные станции комбинируют полученную информацию со сведениями, полученными от не ADS-B-устройств (наземных радаров) и снова ее ретранслируют для всех воздушных судов в радиусе своего обслуживания. По этому же каналу экипаж получает информацию о погоде, о зонах полетов, о наземной обстановке, то есть ту же информацию, что и диспетчер и к тому же минуя его. Получается, что пилоты и остальные участники движения получают гораздо больше информации «все видят всех». Объем информации очень полный, точный и своевременный, точнее даже с запасом времени, так как радиус возможного получения информации значительно больше, чем при использовании обычных систем (типа TCAS). Кроме того, оборудование ADS- B значительно легче, проще и дешевле, нежели традиционное, а информация общедоступна и бесплатна (рис.2).

Рисунок 2. Схема построения системы ADS-B

Сравнение систем TCAS и ADS-B:

1. Для того чтобы определить, попадает ли самолет-нарушитель в “защищаемый объем” система TCAS должна опросить приемоответчик УВД и получить ответный сигнал. В то время как система ADS – B транслирует информацию о всех воздушных судах в радиусе действия самостоятельно, без опроса.

2. TCAS вычисляет траекторию самолета-нарушителя, благодаря специальной логике, основываясь на данных, полученных от приемопередатчиков в различные промежутки времени. В то время как ADS – B получает информацию напрямую от многих участников движения без запроса, что облегчает построение траектории.

3. TCAS допрашивает транспондер на частоте 1030 МГц, и получает ответ на частоте 1090 МГц. ADS-B передает свою информацию также на частоте 1090 МГц. Таким образом TCAS может получать ответный сигнал ответчика УВД а также передатчиков ADS-B [3, c. 79-88].

В интегрированной системе наблюдения TCAS/ADS-B TCAS может получать информацию о положении и скорости цели напрямую из системы ADS-B (от бортовых и наземных станций), не осуществляя опроса транспондера. Это позволить уменьшить время срабатывания системы, снизить помехи, возникающие при опросе транспондера, повысить точность наблюдения, при этом не вмешиваясь в алгоритмы предотвращения столкновения TCAS. Более того, применение ADS-B в качестве источника информации для TCAS сможет увеличить общий радиус наблюдения до 150 миль. При этом разделить общую зону ответственности интегрированной системы TCAS/ADS-B можно на два “защищаемых объема”: объем системы TCAS и объем системы ADS-B. Разделение по такому принципу может установить новые границы для подачи предупреждений TA и рекомендаций RA. При этом появится больше времени для реакции пилота.

Более того, появляется возможность отображать информацию о потенциально конфликтных целях на гораздо более информативном дисплее системы ADS-B CDTI (cockpit display of traffic information). Что позволит пилотам в реальном времени наблюдать за движением самолета-нарушителя (рис.3).

Рисунок 3. Пример CDTI (cockpit display of traffic information)

Таким образом можно сделать вывод о том, что использование системы ADS-B в качестве источника информации для TCAS может значительно повысить безопасность полета. Интеграция этих двух систем в значительной степени снизит вероятность ошибки в условиях высокой плотности движения. Пилоты будут получать гораздо более полную информацию о характере движения близко летящих целей и об окружающем трафике в целом. За счет увеличения “защищаемого объема” отслеживание потенциально опасных целей будет начинаться раньше, что даст больше времени пилоту на совершения маневра, в случае возникновения угрозы столкновения. Вывод информации на CDTI предоставит возможность пилоту воспринять информацию о собственном положении своего ВС относительно других самолетов, визуализировать картину происходящего.

Список литературы:

1. Бортовые радиоэлектронные системы обеспечения безопасности полётов воздушных судов: учебное пособие: Учебное пособие / сост. Лушников А.С. – Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2015. – 139 c.
2. Система TCAS. Предупреждение столкновений самолетов в воздухе.: [Электронный ресурс]: URL: http://avia-simply.ru/sistema-tcas/ (дата обращения 25.11.2018).
3. Рубцов Е.А., Шикавко О.М., Сушкевич Б.А. Радиооборудование воздушных судов и его летная эксплуатация: Учебное пособие / СПб ГУ ГА. С. - Петербург, 2016. 120 с.