что такое мпсн а авиация

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ СРЕДСТВ МНОГОПОЗИЦИОННЫХ СИСТЕМ НАБЛЮДЕНИЯ ДЛЯ АЭРОДРОМНЫХ АС УВД

Автор: А.В. ПРОХОРОВ, Г.В. СТОЛЯРОВ, Д.С. БОНДАРЬ
Источник: НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА., № 193., 2013г. УДК 621.396.96:621.396.26

Аннотация

Концепция развития средств наблюдения за воздушной обстановкой в аэродромной зоне

В 2002 г. была утверждена «Концепция совершенствования наблюдения в интересах гражданской авиации РФ», которая согласуется с концепцией CNS/ATM, программами SESAR (Европа) и NextGen (Соединенные Штаты) и «Стратегией наблюдения для Европейской конференции по вопросам гражданской авиации». В соответствии с этим АЗН определено основным элементом будущих систем УВД.

В Концепции рассматриваются следующие типы условий наблюдения: воздушное пространство, в котором до появления ADS-B наблюдение будет обеспечиваться традиционными ПОРЛ/ВОРЛ; воздушное пространство, где радиолокационная структура отсутствует или нецелесообразна; движение по аэродрому; наблюдение на борту ВС.

Долгосрочная цель концепции состоит в том, чтобы в РФ было развернуто ADS-B в качестве основного метода наблюдения в целях организации ВД. При этом очевидно, что реализация такого широкомасштабного решения потребует продолжительного времени. Одной из основных причин этого является необходимость оснащения всех ВС достаточно дорогостоящим оборудованием ADS-B. Ситуация осложняется также тем, что средства ADS-B и традиционные аэродромные и трассовые радиолокационные комплексы используют принципиально разные технологии. Однако существует технология, которая позволит совместить и взаимоувязать применение ADS-B с традиционной системой радиолокационного наблюдения. Применение многопозиционных систем наблюдения (МПСН), или систем мультилатерации (MLAT), позволит осуществить переход к технологии ADS-B без существенного изменения бортового оборудования и наземной инфраструктуры. Это подтверждается материалами проходившей 6-8 сентября 2011 года в Мехико конференции ИКАО, в соответствии с которыми прогнозируется развитие и рост количества многофункциональных комплексных систем ADS-B+MLAT [2].

Применение систем мультилатерации

Внедрение аэродромных систем ADS-B+MLAT позволит обеспечить контроль воздушного движения в аэродромной зоне при снижении норм продольного и вертикального эшелонирования, обеспечить решение задачи обнаружения потенциально-конфликтных ситуаций в воздухе, контроль ВС заходящих на посадку, в том числе на параллельные взлетно-посадочные полосы (ВПП), контроль за движением ВС и транспортных средств по летному полю, обеспечить автоматизацию аэронавигационных сборов за обслуживание на аэродроме [2]. Примение комбинированной системы ADS-B+MLAT на аэродромах с параллельными ВПП позволяет повысить пропускную способность аэродрома на 30% при сохранении заданного уровня безопасности полетов [2].

Наряду с обеспечением контроля воздушного пространства и управления движением по лётному полю аэродрома (A-SMGCS – Advanced Surface Movement Guidance and Control Systems) МПСН находит ещё ряд применений.

Мультилатерационное наблюдение за положением ВС относительно курса посадки и глиссады может быть использовано для вывода ВС на ВПП, т.е. для построения на основе MLAT системы посадки ВС.

В настоящее время наблюдается тенденция объединения МПСН в «широкозонные» (Wide Area Multilateration) интегрированные системы. Примером может служить программа реализации технологии WAM в Намибии, где контроль воздушного пространства над территорией Западной Африки площадью 320000 кв. миль обеспечивается сетью из 36 отдельных МПСН, разнесённых друг относительно друга. Австрия, Чешская Республика и Швеция опубликовали планы объединения существующих МПСН в интегрированную WAM систему [2].

По сравнению с радиолокаторами МПСН имеет ряд преимуществ: 1) формирование зоны наблюдения не зависимо от рельефа местности; 2) высокая точность и скорость обновления информации; 3) совместимость с ADS-B; 4) не предъявляются дополнительные требования к бортовому оборудованию ВС; 5) высокая надежность, отсутствие вращающихся механических элементов; 6) небольшие габариты и вес; 7) низкий расход электроэнергии; 8) низкая стоимость оборудования; 9) низкие расходы на эксплуатацию и обслуживание.

Применение МПСН особенно востребовано в горных районах, где рельеф не позволяет применять традиционные радиолокаторы, в ряде случаев при этом повышается эффективность обеспечения полетов за счёт снижения затрат на оборудование и эксплуатационных издержек.

МПСН также является удобным решением для контроля воздушного движения вертолетов над поверхностью моря между нефтедобывающими платформами при разработке шельфовых месторождений.

Список использованной литературы

Источник

К вопросу о продвижении в Российской Федерации методов и средств многопозиционных систем наблюдения (МПСН)

1. О линиях передачи данных для реализации АЗН-В, https://aviasafety.ru/32536.

Сторонники продвижения линии передачи данных (ЛПД) 1090 ES указывают на высокую скорость ВЫДАЧИ информации порядка 1 Мбит/сек, однако результирующая скорость ПРИЁМА информации вследствие случайного наложения сигналов по данным RTCA оказывается существенно ниже, на уровне 5-30 кбит/сек, при этом в случае кибератак киберзащищённое подтверждение истинности местоположения пилоту воздушного судна из системы УВД при использовании существующих систем авиационной связи невозможно.

2. Развёрнутый анализ при сопоставлении различных линий передач данных для реализации АЗН-В и МПСН даётся в https://ads-b.ru/mss-adsb/.

3. Критическое состояние процесса интеграции беспилотных авиационных систем в общее воздушное пространство Российской Федерации изложено в статье «Использование МПСН на базе ЛПД 1090ES не позволит осуществить интеграцию беспилотных авиационных систем в общее воздушное пространство Российской Федерации», https://ads-b.ru/uas-1090-integration-problem/.

4. Указанная выше статья https://aviasafety.ru/32536 была помещена на сайте Aviasafety.ru под мягкой по настоянию авторов рубрикой «Заблуждение?». Некоторые аспекты тотального внедрения МПСН с фактическим пионерским в мире отказом от спутниковой навигации рассмотрены в материале https://ads-b.ru/manifest-answer/.

5. По противоречивым историческим сведениям, после прихода Наполеона к власти и убийства невиновного герцога Энгиенского, Талейрану и/или Фуше приписывают слова: «Это хуже, чем преступление – это ошибка».

Единственное в мире российское тотальное распространение МПСН с 1090 ES с фактическим отказом от спутниковой навигации и с обязательной постоянной пуповиной привязки воздушных судов к наземной системе наблюдения с квадратно-гнездовой сеткой станций МПСН через 50 км независимо от объёма выполняемых полётов, с аэронавигационными функциями помимо наблюдения, выполняемыми с помощью нескольких других ЛПД, всё вместе без обеспечения кибербезопасности и государственной безопасности, – что это?

Краткое резюме

1. Реализация АЗН-В на ЛПД 1090 ES характеризуется следующим:

— пресловутая высокая пропускная способность ЛПД на уровне 1 Мбит/сек оказывается фикцией вследствие временнόго наложения сигналов (убивается до 98 % сигналов), подтвержденного оценками RTCA;

— основным недостатком АЗН-В/1090 является неизлечимое отсутствие киберзащищённости в рамках АЗН-В/1090 как в случае посылки ложных АЗН-В сообщений (спуфинг), так и при использовании ложных навигационных сигналов (джемминг); подтверждение истинности сообщений АЗН-В/1090, как то рекомендует руководство ICAO Doc 9924 по авиационному наблюдению, в наземной системе УВД достигается переходом на другие высокозатратные технологии (вторичная радиолокация или МПСН), подтверждение тех же данных пилоту существующими методами связи невозможно;

— доказанная невозможность криптографирования сообщений АЗН-В/1090 обусловливает невозможность использования такого АЗН-В для государственной авиации и литерных рейсов;

— указанные трудности преодолеваются использованием АЗН-В на базе ЛПД VDL-4 (АЗН-В/4), что получило подтверждение принятыми документами ИКАО.

2. Использование МПСН на базе ЛПД 1090 ES позволяет решить проблему верификации данных АЗН-В в наземной системе УВД, однако не решает проблему кибербезопасности для пилота и системы в целом. Россия является единственной страной в мире, проповедующей тотальное (в масштабах всей страны) использование МПСН. Многочисленные, помимо наблюдения, аэронавигационные функции потребуют использования других дополнительных ЛПД. Не решая проблемы в целом в части национальной безопасности и кибербезопасности, использование МПСН обусловит значительные капитальные и эксплуатационные расходы.

3. По вышеуказанным причинам абсолютно бесперспективным представляется использование ЛПД 1090 ES и МПСН на её основе для задачи интеграции беспилотных авиационныхсистем в общее воздушное пространство.

Источник

Аэродромные радары заменят на компьютеры

В России начинается внедрение принципиально новой технологии наблюдения за воздушными судами. Самолеты, вертолеты и беспилотники начнут сами определять свои точные координаты и в автоматическом режиме сообщать их на землю. Наземные радиолокаторы, использующиеся в нашей стране последние 50 лет, постепенно будут вытеснены новыми цифровыми комплексами.

Новая технология получила название «автоматическое зависимое наблюдение — вещание» (АЗН-В). Станции АЗН-В объединят в многопозиционные системы наблюдения (МПСН), с высокой точностью сопровождающие летательные аппараты во всех сегментах воздушного пространства и даже на земле.

Как рассказал «Известиям» директор департамента программ развития Минтранса России Алексей Семенов, ведомство приступило к внедрению единого стандарта передачи данных АЗН-В — это 1090 ES (частота 1090 МГц), соответствующий мировой практике и рекомендациям Международной организации гражданской авиации (ICAO). Разработанная министерством концепция (находится в стадии согласования) предусматривает в 2017–2022 годах развертывание МПСН и создание общей с Единой системой организации воздушного движения (ЕС ОрВД) бесшовной информационной среды. Это обеспечит безопасное и эффективное использование воздушного пространства России, включая бесконфликтную интеграцию в него беспилотных авиационных систем (БАС).

— Сегодня рассматривается вопрос системного проектирования верхнего уровня. Это позволит в масштабах всего воздушного пространства РФ оценить степень готовности обеспечивающей инфраструктуры, определить целесообразность установки станций АЗН-В на конкретных объектах, а также требуемое количество таких станций, — отметил Алексей Семенов.

Замгендиректора концерна «Алмаз-Антей» Михаил Подвязников рассказал «Известиям», что в 2018 году предприятие по заказу «Государственной корпорации по организации воздушного движения в Российской Федерации» (ОрВД) планирует изготовить не менее 7 МПСН для российских аэропортов. Первые две многопозиционные системы наблюдения уже создаются в Северо-Западном федеральном округе. Они позволят обеспечить бесшовное поле наблюдения в зоне аэродрома Пулково, покрытие воздушного пространства Ленинградской области и нескольких соседних с ней регионах.

Новые системы имеют ряд преимуществ перед традиционными радиолокаторами. Сеть МПСН позволяет определять местоположение воздушных судов с погрешностью до 10 м, в то время как ошибка радиолокаторов достигает 50 м. Цифровая технология «ведет» летательные аппараты непрерывно, а радиолокатор ограничен скоростью вращения — при этом данные обновляются с интервалом 6–12 секунд. Кроме того, у традиционных систем образуются «мертвые зоны» на малых высотах и в гористой местности. МПСН же «видит» везде и всё, включая беспилотники, удерживая в поле наблюдения до 1000 целей единовременно.

Станции АЗН-В устанавливаются на уже имеющейся инфраструктуре, например, на вышках сотовой связи или административных сооружениях в зоне аэродрома. Энергопотребление у них — как у обычной электролампочки. Для локатора же необходимо капитальное строительство — заливка бетона и т.д. Станции АЗН-В малогабаритны и не имеют вращающихся элементов — в отличие от локатора, который из-за коррозии может остановиться и прекратить мониторинг воздушного пространства. Затраты на установку и эксплуатацию МПСН, по экспертным оценкам, могут быть до 50% ниже, чем для существующих систем.

Замдиректора по инфраструктуре организации воздушного движения Международной ассоциации воздушного транспорта (IATA) Дмитрий Косолапов считает, что применение АЗН-В повысит эффективность наблюдения за счет передачи большего объема информации о воздушном судне.

— Решение Минтранса, направленное на гармонизацию национальной аэронавигационной системы с общемировой, абсолютно логично и оправдано, как с эксплуатационной, так и с экономической точки зрения. Приемоответчик 1090 ES входит в «базовую комплектацию» самолетов Airbus и Boeing, — заявил «Известиям» Дмитрий Косолапов.

По его мнению, применение АЗН-В не означает полного отказа от использования радиолокаторов. В некоторых случаях технология АЗН-В может служить дополнением к радиолокатору.

Представитель России в группе экспертов ICAO по наблюдению за воздушным движением, ведущий научный сотрудник филиала НИИ аэронавигации ГосНИИ гражданской авиации Алексей Жогин считает, что у МПСН есть безусловные преимущества.

— В ближайшие 10 лет МПСН начнут приходить на смену радиолокационным станциям, у которых подходит к концу эксплуатационный ресурс. Но для МПСН нужны линии связи, которые есть не везде. Поэтому в каждом конкретном случае потребуется экономическое обоснование замены, — отметил «Известиям» Алексей Жогин.

Бортовым оборудованием АЗН-В 1090 ES уже оснащаются все отечественные воздушные суда. 80% зарубежных, выполняющих полеты в России, также штатно оснащены таким оборудованием. Воздушное судно с системой АЗН-В передает координаты своего месторасположения (GPS или ГЛОНАСС), данные о курсе, высоте, горизонтальной и вертикальной скорости движения. Наземные приемные станции позволяют в режиме реального времени отображать на экране диспетчера движение воздушных судов — как во время полета, так и находящихся на земле.

Источник

Тотальная мультилатерация

Специальное интервью для Sky review главного конструктора МПСН «Альманах» компании ООО «НПП «ЦРТС» Юрия Капойко.

Российские аэропорты массово переходят на цифровое наблюдение за полетами. В прошлом году сразу восемь отечественных аэродромов были оснащены интегрированной многопозиционной системой наблюдения за воздушными судами МПСН «Альманах». Как сообщает пресс-служба компании-разработчика ООО «НПП «ЦРТС», инфраструктурный проект подобного уровня «стал беспрецедентным по срокам реализации».

Масштабная модернизация проводится по заказу ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» и под контролем АО «Концерн Алмаз-Антей». В ушедшем году система была развернута и введена в эксплуатацию в Новосибирске, Екатеринбурге, Казани, Самаре, Тюмени и Калининграде, также МПСН ранее были оснащены аэропорты Пулково, Минеральных Вод и Гаваны.

— Юрий Александрович, как давно применяется принцип мультилатерации в гражданской авиации? Как родилась эта технология?

— Расскажите об истории создания МПСН «Альманах».

— Почему крупнейшие аэропорты мира один за другим переходят на МПСН? Чем обусловлен успех этой технологии?

— Система работает на существующих режимах бортового оборудования, и чтобы внедрить ее, не требуется дополнительной инфраструктуры. В истории мировой авиации известны случаи, когда даже стандартизованная ИКАО технология, но не работающая в существующих режимах, оставалась невостребованной. В качестве примеров можно привести микроволновую систему посадки MLS или технологию передачи данных VDL-4, разработанную в Швеции для задач АЗН-В. Эта ЛПД сегодня не используется для целей коммерческой авиации ни в одной стране мира, и вряд ли станет востребованной в будущем, в том числе, в области интеграции БАС в воздушное пространство.

— А могут ли мультилатерация и АЗН-В 1090ES быть успешными технологиями для интеграции дронов в ВП?

— Впервые «Альманах» был развернут в аэропорту «Пулково», г. Санкт-Петербург. Насколько удачным оказался дебют?

— Внедрение нашей интегрированной системы в «Пулково» было непростым проектом. Это сложный аэродром с интенсивным воздушным и наземным движением, сложной конфигурацией, большим количеством зданий и сооружений на территории аэропорта, а также с максимально высоким уровнем спроса. Мы изначально работали условиях, когда требовалось обеспечение верхней планки характеристик. Система с первых же дней, как была взята в эксплуатацию, начала функционировать в круглосуточном режиме с нагрузкой до 600-700 операций в сутки и даже более. В связи с этим любые замечания, если они возникали, надо было устранять оперативно. Хочется поблагодарить специалистов ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» за их подход к работе в рамках реализации наших совместных проектов.

— В СМИ сообщалось, что МПСН дает возможность аэропортам подняться в рейтинге ИКАО? Как это работает?

— Речь идет о категориях точного захода на посадку ИКАО. Всего их три, и для работы по II и III категориям в соответствии с федеральными авиационными правилами требуется наличие МПСН или локатора обзора летного поля. Так установка «Альманаха» позволила «Храброво» и «Минеральным Водам» получить II категорию. Это означает, что теперь на этих аэродромах можно осуществлять посадку при более низкой вертикально-горизонтальной видимости. Возможность принимать воздушные суда при более низкой видимости, безусловно, выгодна авиакомпаниям и аэропортам.

— «Альманах» в 2018 году бы развернут в аэропорту Гаваны, Куба. Как вы оцениваете экспортный потенциал вашей системы?

— Действительно, латиноамериканский опыт был уникальным. В каждой стране есть свои особенности организации эксплуатации средств обеспечения полетов, управления воздушным движением, и в этих особенностях важно разобраться для того, чтобы успешно выполнять подобные проекты. Что касается экспортного потенциала, то наша система соответствует всем действующим мировым требованиям и не уступает любым аналогам. Кроме того, на базе МПСН можно развивать множество востребованных и эффективных сервисов. Это и контроль характеристик выдерживания высоты, и мониторинг отклонений от высоты полета HMU/AHMS, и прием и обработка метеоинформации от воздушных судов, и передача информации о трафике на борт воздушных судов TIS-B. В этом году в России началась практическая работа по внедрению HMU и AHMS на Дальнем Востоке и на Северо-Западе, что станет еще одним важным шагом в модернизации аэронавигационной системы нашей страны.

Sky review обратился к представителям российских аэропортов, где была развернута МПСН «Альманах». В «Храброво» (Калининград), который недавно получил II категорию точного захода на посадку, отметили, что «после получения заключения по результатам сертификации будут внесены соответствующие изменения в Сертификат оператора аэродрома в части оборудования, и аэродром сможет принимать самолеты по метеоминимуму II категории. На практике II категория позволяет принимать воздушные суда в сложных метеоусловиях ограниченной видимости. По II категории допускаются точный заход на посадку и посадка по приборам с высотой принятия решения менее 60 м над ВПП, но не ниже 30 м и при дальности видимости на ВПП не менее 350 м».

О планах повысить свою категорию сообщили и «Международном аэропорту «Казань». Начальник пресс-службы аэропорта Аделя Гатаулина отметила: «В 2019 году аэропорт «Казань» обслужил более 3,4 млн пассажиров, и нам важно, чтобы каждый из них прилетал и вылетал из казанского аэропорта в соответствии с расписанием, без задержек. Кроме того, в целях обеспечения безопасности полетов выполняется комплекс мер, предусмотренных международными стандартами и воздушным законодательством, включая ежедневный мониторинг и контроль выполнения наземными службами. Внедрение МПСН «Альманах» является одной из ключевых составляющих в повышении уровня безопасности полетов и перманентной модернизации аэропорта.

Источник

Приоритеты подачи информации АЗН

Многопозиционные системы наблюдения

МПСН — (многопозиционная система наблюдения) это вторичный радиолокатор, в котором координаты целей измеряются с помощью разностно-дальномерного метода через сеть территориально-распределенных станций (сенсоров спутникозависимого наблюдения АЗН-В)

Требования

1)Частота :

· запроса – (1030±0,01) мГц,

— в режиме АЗН-В 1090 ES ;

2) Количество антенн в антенной системе –как минимум 3

3)Погрешности горизонтального местоположения ВС не должны превышать:

· 350 м (среднеквадратическая ошибка) для трассовой зоны;

· 150 м (среднеквадратическая ошибка) для аэродромной зоны

4)Количество одновременно сопровождаемых целей – не менее 250

5) Интервал обновления МПСН не должен превышать:

6)МПСН должна обеспечивать временные отметки местоположений ВС, синхронизированные с UTC.

Виды МПСН:

1) МПСН-А(аэродромная) предназначена для определения местоположения и управления движением воздушных судов, спецавтотранспорта, технических средств и других объектов, оборудованных ответчиками, находящихся на посадочной прямой и рабочей площади аэродрома (площади маневрирования и перроне, ВПП, рулежных дорожках и местах стоянок воздушных судов).

2) МПСН-Ш(широкозонная) предназначена для определения местоположения и управления движением воздушных судов, оборудованных бортовыми ответчиками, работающими в международном диапазоне (в режимах A/C и S), в верхнем и нижнем воздушном пространстве.

Структурная схема:

Принцип работы. Мультилатерация. Принцип мультилатерации заключается в том, что сигнал бортового ответчика принимают 3 и более приемников, расположенных в заданных местах. Поступающие данные обрабатываются, и центральный компьютер на основе полученной информации вычисляет местоположение воздушного судна в трехмерном пространстве. Определенные таким образом объекты отображаются на экране диспетчера, помеченные идентификатором самолета, высотой и другими данными.

Сам метод измерения также называют английской аббревиатурой TDOA, что означает time difference of arrival — разность времени прихода, или гиперболическим позиционированием, поскольку геометрически место точек, соответствующих определенной разности времени прихода для любых двух станций — это гипербола, а искомые координаты цели — это их пересечения.(как представлено на слайде). Ответы бортового приемоответчика получают либо ВОРЛ, либо станция запроса, которая является частью системы MLAT.

*Для справки- радиолокационная информация в режиме S может содержать 24-битовый адрес воздушного судна и данные о барометрической высоте, в то время как ответчики режимов S и 1090ES обеспечивают предоставление таких дополнительных данных, как информация о векторе состояния и местоположении в координатах Всемирной геодезической системы.

Источник