BC/NW 2015 № 2 (27):13.1
МЕТОД КОНТРОЛЯ ДАННЫХ ВЕЩАТЕЛЬНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАВИСИМОГО НАБЛЮДЕНИЯ (АЗН-В) ПО ДАННЫМ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ
Гарькин Е.В., Кочев М.Ю., Климов Ф.Н., Луньков А.П.
В начале ХХI века появились новые средства и системы наблюдения за воздушным пространством. Стремительное внедрение системы вещательного автоматического зависимого наблюдения, средств многопозиционного наблюдения и цифровых каналов связи позволяют добиться значительных успехов в решении задачи контроля за использованием воздушного пространства.
Вещательное автоматическое зависимое наблюдение – это система, основанная на передаче летательным аппаратом для наземных и воздушных потребителей радиосообщений о своих координатах и идентификационных данных в вещательном режиме. Свои координаты летательный аппарат получает от бортовой спутниковой или инерциальной системы навигации.
Многопозиционная система наблюдения основана на расчёте координат летательного аппарата из времён задержек прохождения радиосообщения от летательного аппарата до нескольких (более 3-х) позиций приёмников.
Применение вещательного автоматического зависимого наблюдения в системе организации воздушного движения, как штатной системы контроля воздушного пространства становится реальностью. Изменение электронного поля наблюдения за воздушным пространством меняет структуру обработки информации и принципы контроля воздушного пространства.
Рассмотрим основные риски, возникающие при использовании вещательного автоматического зависимого наблюдения:
1. риски сбоев в работе спутниковых навигационных систем (выход из строя отдельных спутников), что может нарушить работу в системе наблюдения глобально или локально в одном из регионов;
2. риски при работе воздушных судов в одной зоне с разными стандартами АЗН-В по радио линиям передачи данных, например 1090ES и VDL-4;
3. риски сбоев аппаратуры на воздушных судах, что может привести к нарушению наблюдения за данным конкретным воздушным судном;
4. риск использования преднамеренного искажения выдаваемой информации с борта воздушного судна для террористических или хулиганских целей.
Сбои в работе спутниковых навигационных систем компенсируются за счёт применения мультисистемных навигаторов. Штатные навигаторы уже установленные на борта ЛА одновременно могут работать с 12 спутниками и с одной наземной корректирующей станцией двух спутниковых систем навигации (GPS, ГЛОНАСС). Навигаторы, разработанные в 2012-2014 годах и проходящие сертификацию для применения на бортах воздушных судов, одновременно могут работать с 12 спутниками и с 2 наземными контрольно-корректирующими станциями 4-х спутниковых систем навигации (GPS, ГЛОНАСС, ГАЛИЛЕО, BEIDOU).
Риск выхода из строя аппаратуры на отдельных воздушных судах компенсируется методом TIS-B (вещательного информирования о воздушном движении) и предусмотренными специальными процедурами обслуживания воздушных судов. Метод TIS-B применяется в основном для извещения наземными службами воздушных судов оборудованных аппаратурой АЗН-В об воздушных судах, не имеющих такого оборудования по данным наземного радиолокатора с помощью трансляции с наземной станции сообщений аналогичных АЗН-В на частоте 1090 МГц [4]. Эта метод был создан на переходный период внедрения АЗН-В (в России это стандарты 1090ES и VDL-4). После завершения перехода к АЗН-В всех воздушных судов и наземных служб этим методом будут также работать с воздушными судами, которые утратили возможности трансляции АЗН-В сообщений или передают неправильную информацию о себе.
Риски при работе воздушных судов в одной зоне с разными стандартами АЗН-В по линиям передачи данных (например, 1090ES и VDL-4) компенсируются методом АЗН-Р. Данный метод обеспечивает перекодировку и ретрансляцию наземной станцией всех сообщений со стандарта 1090ES на стандарт VDL-4 и со стандарта VDL-4 на стандарт 1090ES для обеспечения безопасности воздушных судов. Такая перекодировка необходима при снижении воздушных судов ниже 3500 метров в аэродромных зонах. Методом АЗН-Р обеспечивают функциональное взаимодействие между воздушными судами, оборудованными средствами ADS-B и использующими разные линии передачи данных [3, 4].
Зависимость метода АЗН-В от бортовой аппаратуры создаёт опасность имитации сообщений АЗН-В с хулиганскими или террористическими целями. Возникает задача независимой проверки координатных данных, присылаемых с борта ВО. Тем более аппаратура для передачи таких сообщений стоит недорого, и международный протокол формирования данных сообщений широко опубликован в документах ИКАО [2, 3, 4]. Следовательно, необходимо создать методы защиты от таких ложных сообщений по системе электронного наблюдения.
Технология рекомендованная ИКАО подтверждения информации о местоположении воздушного судна [1], полученной по каналам АЗН-В заключающиеся в том, что в процессе подтверждения данных полётной информации сравниваются две дальности от наземной станции (НС) АЗН-В до воздушного объекта (ВО) и от радиолокатора до ВО. Дальность от НС АЗН-В до ВО, рассчитывается по координатным данным самой станции и ВО. Координаты НС определяются спутниковым навигатором, входящим в комплект аппаратуры данной станции. Координаты ВО получаются от бортовой навигационной системы и передаются на НС по каналам АЗН-В. Другая дальность от НС АЗН-В до ВО, рассчитывается по данным измерений радиолокатора от локационной станции до того же ВО и сравнивается с результатами расчётов по данным АЗН-В.
Аналогично из полученных координат ВО и координат размещения радиолокатора рассчитывается азимут ВО и сравнивается с азимутом измеренным радиолокатором.
Так же сравниваются высоты, измеренные бортовым навигатором и радиолокатором.
Если координаты полученные от двух систем наблюдения и интерполированные на один и тот же момент времени, примерно равны, тогда данные о местоположении получаемые от летательного аппарата по системе АЗН-В считаются достоверными. Такая проверка проводится во всех точках трассы ВО в зоне контролируемой двумя системами наблюдения АЗН-В и радиолокатором.
Предлагаемый способ подтверждения данных АЗН-В заключается в том, что используются вместо локатора многопозиционная система наблюдения. На каждой позиции МПСН установлены точные электронные часы, согласованные с международной шкалой времени Coordinated Universal Time (UTC) через спутниковые системы навигации ГЛОНАСС или GPS и спутниковые навигаторы, которые точно определяют координаты местонахождения приёмной позиции МПСН. Так же, используется то, что в составе стандартного бортового оборудования ЛА имеются точные электронные часы, согласованные с международной шкалой времени UTC. Половина сообщений о местоположении ВО посылается с отметкой по шкале времени UTC. Получив информацию о геодезических координатах ВО и НС АЗН-В, сравниваем их с пространственными координатами, полученными от МПСН и интерполированными на один момент времени. При сравнении координат учитываются погрешности измерений систем АЗН-В и МПСН.
Координаты, полученные с помощью гиперболического позиционирования (мультилатерации), достаточно точны для сравнения с координатами, полученными от ВО по системе АЗН-В. Учитывая погрешность вычисления задержки прохождения сигнала и погрешность вносимую кривизной поверхности Земли, проводим сравнение координат, пересчитанных в единую систему координат. Если все три координаты ВО совпадают с учетом погрешностей систем АЗН-В и МПСН, тогда данные о местоположении получаемые от летательного аппарата по системе АЗН-В можем считать достоверными. Это значит, что бортовая аппаратура исправна и нет преднамеренного искажения информации в террористических или хулиганских целях.
Технический результат при использовании предлагаемого способа достигается за счет использования новейших информационных технологий, спутниковых навигаторов и возможностей новейших систем АЗН-В, МПСН.
Основные преимущества предлагаемого способа подтверждения по сравнению с существующим способом:
- позволяет решать задачу подтверждение координатной информации получаемой по каналам АЗН-В без использования дорогостоящих радиолокаторов;
- способ применим в автоматических территориальных системах сбора полётной информации организации воздушного движения и воздушно-космических сил;
- процесс подтверждение координатной информации получаемой по каналам АЗН-В производится по каждому координатному сообщению от ВО находящемуся в зоне контролируемой двумя системами наблюдения АЗН-В и МПСН.
Литературf
1. Doc 9684 AN/951. Руководство по вторичным обзорным радиолокационным (ВОРЛ) системам// ИКАО.–2004.–С.10-4.)
2. Документ 9688 Руководство по специальным услугам режима S / Quebec, Canada.: ИКАО 2004 1-1 – 2-12 с.
3. Документ 9861 Руководство по приёмопередатчику универсального доступа (UAT) / Quebec, Canada.:ИКАО 2009 I-3-1 –I-3-6 с.
4. Документ 9871 Технические положения, касающиеся услуг режима S и расширенного сквиттера / Quebec, Canada.: ИКАО 2008 2-1 - 2-2, 3-1 - 3-2 А-1 –А-3 с.