CC BY
263
2007
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА Серия Прикладная математика. Информатика
№ 120
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 629.735.015:681.3
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПЛАНИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТАМИ ВНЕ ТРАСС
А. В. МАЙОРОВ, А.А. МАРКОВ, И.Б. ШАРАПОВ Статья представлена доктором технических наук Рудельсоном Л.Е.
Обсуждаются требования к комплексам средств автоматизации для планирования использования воздушного пространства и управления воздушным движением секторов вне трасс центров управления полетами в России
Введение
Для оснащения системы организации воздушного движения (ОрВД), в рамках тенденции к укрупнению районов обслуживания воздушного движения (ОВД), в ближайшей перспективе потребуется создание нового поколения систем двух классов [1]:
1. Большие системы планирования использования воздушного пространства (ПИВП) и организации потоков воздушного движения (ОПВД), предназначенные для централизованной службы планирования полетов, а также для региональных ПИВП и ОПВД.
2. Системы планирования ИВП и обслуживания воздушного движения (ВД) для укрупненных районов ОВД (с площадью до 1,5 млн. кв. км), обеспечивающие выполнение функций тактического (суточного) ПИВП, ОПВД и непосредственного ОВД.
Среди второго класса следует выделить системы, которыми будут оснащаться зональные центры (ЗЦ) Единой системы (ЕС) ОрВД с функциями непосредственного управления воздушным движением (УВД), аналоги существующих в Московской и Ростовской зонах. Для них экономически целесообразно создание интегрированных автоматизированных систем (АС) ОрВД, решающих как задачи ПИВП и ОПВД, так и задачи непосредственного УВД.
В отличие от традиционных систем, в новом поколении должны быть реализованы функции аналитического и оптимизационного характера, обеспечивающие выработку и представление диспетчерам вариантов решений по УВД, так называемые системы поддержки принятия решений (СППР). На них возлагаются задачи, связанные с анализом планов ИВП на бесконфликтность и с выработкой решений по обнаружению потенциальных конфликтных ситуаций (ПКС), разработкой мер по устранению перегрузок системы ОрВД, расчетом оптимальных траекторий движения воздушных судов (ВС) в условиях складывающейся обстановки (оптимальных текущих планов полетов), а также с диспетчеризацией деятельности операторов (организацией совместной работы).
Системы первого класса (АС ПИВП и ОПВД) должны обладать следующими характеристиками:
• обеспечивать хранение и ведение больших массивов плановой и аэронавигационной информации (до 100000 планов полетов в центре ПИВП и ОПВД и до 50000 планов в региональных (субрегиональных, территориальных) центрах ПИВП и ОПВД);
• осуществлять непрерывный сбор, обработку и ведение информации о состоянии системы ОрВД и «отслеживать» степень соответствия потребностей в ИВП уровню располагаемой пропускной способности (осуществлять автоматический анализ планов ИВП на пропускную способность системы ОрВД и вырабатывать меры по оптимизации ИВП и устранению перегрузок: определять запасные (обходные) маршруты полетов, дополнительные эшелоны, временные «окна»);
• обеспечивать автоматический прием и передачу информации об оптимальных (рациональных) планах полетов и планово-диспетчерской информации о движении ВС с использованием цифровых линий передачи данных (ЦЛПД) и спутниковых систем передачи данных.
Системы второго класса для органов, решающих задачи ОВД в районах (РАС ОВД), исходя из анализа условий их применения должны удовлетворять следующим основным требованиям:
• размеры зоны обработки информации: в плане 500 - 1500 тыс. кв. км; по высоте - 20000 м;
• интенсивность полетов: суточная (ВС/сутки) - до 600; часовая (ВС/ч) - до 40;
• количество используемых радиолокационных комплексов (РЛК) - до 12;
• количество используемых приемо-передающих центров - до 12;
• максимальное количество одновременно сопровождаемых ВС - до 300;
• количество автоматизированных рабочих мест (АРМ): на трассах до 40; вне трасс - до 20.
Системы этого класса должны будут обеспечивать решение следующих новых задач:
• автоматический анализ планов полетов на бесконфликтность и выработку рекомендаций (вариантов решений) по устранению ПКС;
• взаимодействие с бортовыми системами предупреждения столкновений (БСПС);
• сбор и обработка информации автоматического зависимого наблюдения (АЗН) и вторичной радиолокации (ВРЛ) с дискретно-адресным запросом;
• автоматический расчет оптимальных (рациональных) текущих планов (траекторий) ВС;
• автоматизированный информационный обмен данными по линии «земля-борт» с использованием ЦЛПД;
• автоматический прием/передача информации об оптимальных (рациональных) планах полетов и планово-диспетчерской информации о движении воздушного судна (ВС) с использованием ЦЛПД и спутниковых линий передачи данных;
• автоматический анализ планов полетов по ограничениям ИВП.
1. Требования к системам планирования и управления полетами вне трасс
Очевидно, что для разработки и внедрения систем нового поколения требуются существенные материальные и временные ресурсы, которых в настоящее время не хватает для полной и своевременной модернизации секторов вне трасс центров ЕС ОрВД. Как следствие, наряду с большими системами для оснащения центров ЕС ОрВД, главным образом, районных центров (РЦ) ЕС ОрВД с малой и средней интенсивностью воздушного движения, в ближайшей перспективе будут применяться и малые системы - комплексы средств автоматизации (КСА) планирования и управления воздушным движением (ПУВД). Действующими прототипами являются малые КСА типа КАРМ-ДРУ, АЛЬФА, НОРД, малые системы планирования, управления и регулирования потоков воздушного движения (МС ПУР ПВД) из состава системы С-500 МС «Небосвод» и другие. Класс малых КСА ПУВД для РЦ ЕС ОрВД должен быть стандартизирован и унифицирован. Отсутствие единых, согласованных между Заказчиками государственной и гражданской авиации (ГА) требований к системам этого класса привело к дублированию, к появлению «сырых» в техническом отношении разработок, к их необоснованному удорожанию.
Остановимся на характеристике именно малых систем УВД и ПИВП, которыми оснащены и могут оснащаться существующие РЦ ЕС ОрВД. Отметим, что АС ПИВП могут оснащаться также и ЗЦ ЕС ОрВД, которые не осуществляют непосредственное УВД. Основные требования, которым должны удовлетворять МС (КСА) ПУВД, как показал опыт, сводятся к следующим.
1. Должно быть предусмотрено создание как односекторных (только для трассовых или только для внетрассовых секторов), так и двухсекторных МС (КСА) ПУВД для решения задач:
• непосредственного УВД и второй фазы текущего планирования (ТП) ИВП;
• непосредственного УВД, второй фазы ТП ИВП, суточного планирования ИВП в части сбора и обработки заявок на ИВП секторов вне трасс и решения отдельных задач ОПВД на трассах.
2. МС (КСА) ПУВД должны обладать следующими характеристиками:
• размеры зоны обработки информации - до 100 тыс. кв. км;
• количество РЛК - 1;
• количество приемо-передающих центров - 1;
• максимальное количество одновременно сопровождаемых ВС - до 100;
• количество АРМ (трассовый/внетрассовый секторы):
^ диспетчеров УВД - (3-6)/(2-3);
^ диспетчеров планирования (ОПВД и ПИВП) - (2-4)/(3-7);
• количество планов полетов (трассовый/внетрассовый секторы) - 3000/400.
3. КСА (подсистемы в составе МС ПУВД), обеспечивающие решение задач планирования ИВП (обработки планов полетов) для секторов вне трасс, создаются как открытые системы. Для обеспечения
взаимодействия с абонентами ведомственных закрытых сетей связи должны применяться автономные закрытые модули, аналогичные существующим в составе МС «Небосвод».
4. КСА планирования ИВП (обработки плановой информации) для секторов УВД вне трасс в составе МС (КСА) ПУВД должны обеспечивать решение следующих основных задач:
• сбор (прием) и обработка заявок на ИВП и подготовка исходных суточных планов ИВП;
• формирование и ведение списков полетов (планов ИВП) по видам (типам) полетов;
• расчет маршрутов полетов ВС;
• ввод, хранение и ведение (в том числе на АРМ трассовых диспетчеров) ограничений ИВП;
• формирование и отображение треков по плану по указанным ВС;
• автоматический и автоматизированный обмен планово-диспетчерской информацией и информацией по ограничениям ИВП с подсистемой (КСА) непосредственного УВД.
5. АС ПИВП и ОПВД, РАС ОВД и МС (КСА) ПУВД, имеющие в своем составе функциональные группы ПИВП и УВД вне трасс, должны обеспечивать автоматизированное взаимодействие - обмен планово-диспетчерской информацией и данными систем наблюдения в ходе решения задач планирования ИВП, УВД и контроля за соблюдением порядка ИВП и режима полетов:
• с АС ПИВП и УВД Министерства обороны (МО);
• с АС ПИВП и УВД других пользователей воздушного пространства (ведомственные АС).
2. Анализ оснащенности центров ЕС ОрВД техническими средствами
Технические средства, разрабатываемые промышленностью, в основном соответствуют требованиям Постановления Правительства РФ по модернизации и развитию ЕС ОрВД [2]. При определенных доработках они могут использоваться для решения задач, возложенных на внетрассовые секторы РЦ ЕС ОрВД. На основании анализа работ по внедрению этих изделий можно сделать вывод о том, что трассовые секторы РЦ Европейской части России практически полностью оснащены современными КСА. Однако существенных сдвигов в оснащении секторов вне трасс за последнее время не произошло.
Анализ опыта эксплуатации комплексов технических средств (КТС) в трассовых секторах двухсекторных РЦ ЕС ОрВД показывает целесообразность использования во внетрассовых секторах части оборудования из состава КТС, разработанных в интересах трассовых секторов районных центров ЕС ОрВД. В ряде внетрассовых секторов двухсекторных районных центров ЕС ОрВД на базе КСА УВД ГА уже организованы резервные рабочие места должностных лиц. Такие резервные рабочие места в настоящее время организованы в двадцати двухсекторных РЦ ЕС ОрВД. В целях обеспечения эффективного ИВП и безопасного ВД внедряются АС УВД с широкими функциональными возможностями, такие как «Альфа», «Норд», «КАРМ ДРУ» («КАРМ-АЦ»), «Коринф», «Строка-Ц», «Топаз-2000», «Топаз-ОВД», «Небосвод».
Перечисленные КТС дают возможность сопряжения с используемым парком радиолокационных станций (РЛС), автоматических радиопеленгаторов, радиостанций ближнего наведения и посадочными РЛС. На каждом АРМ предусмотрен соответствующий режим представления информации о воздушной обстановке. Имеется возможность получения данных об опасных сближениях ВС, осуществляется обработка и отображение метеоинформации. К отличительным признакам КСА УВД следует отнести различное число рабочих мест и количество сопровождаемых целей.
Из рассмотренного перечня технических средств в качестве лидеров можно выделить КСА УВД «Альфа» и систему «НОРД», которые созданы на новой элементной, технологической и информационной основе. КСА УВД «Альфа» может сопрягаться с современными источниками получения информации о воздушной обстановке. Оборудование рабочих мест, уровень автоматизации решаемых задач и средства организации воздушной и наземной связи АС УВД, построенные на базе КСА «Альфа», в полной мере соответствуют требованиям ИКАО.
Дальнейшее совершенствование структуры воздушного пространства и модернизация технических средств центров ЕС ОрВД целесообразно проводить одновременно в трассовом и внетрассовом секторе двухсекторных районных центров ЕС ОрВД, что даст возможность осуществлять процесс управления воздушным движением в едином информационном поле.
Одним из направлений развития становится оснащение внетрассовых секторов современными КТС трассовых секторов с определенными доработками, которые позволят решать задачи внетрассового сектора РЦ ЕС ОрВД. Это задачи государственного опознавания, планирования использования внетрассо-
вого ВП и радиотехнического обеспечения полетов в нем, а также задачи, решаемые во взаимодействии с органами противовоздушной обороны. Для использования во внетрассовых секторах КТС ГА должны быть выполнены следующие условия:
• обеспечение защиты от несанкционированного доступа;
• сопряжение с взаимодействующими АСУ военно-воздушных сил и АСУ ПВО и обеспечение информационно-технической совместимости КСА различной ведомственной принадлежности.
Заключение
Во внетрассовых секторах малых и средних РЦ ЕС ОрВД в настоящее время, в основном, используется оборудование (автоматизированные и неавтоматизированные средства отображения воздушной обстановки), состоящее на балансе трассовых секторов и представляющее только возможность наблюдения. Других средств автоматизации в большинстве внетрассовых секторов малых РЦ ЕС ОрВД практически нет.
Предпочтительным вариантом модернизации таких РЦ является допоставка к существующим автоматизированным средствам отображения воздушной обстановки КСА планирования ИВП. При этом КСА ПИВП может работать как автономный комплекс в интересах внетрассового сектора, так и в сопряжении с КСА УВД, осуществляя передачу в него только зарегистрированных планов полетов (флайт-планов - ФПЛ) и ограничений ИВП.
В качестве наиболее удачного примера комплексирования малых АС УВД и ПИВП можно привести Великолукский РЦ ЕС ОрВД. В нем реализовано сопряжение комплекса автоматизированных средств отображения «Топаз», разработанного КБ «Лира» Лианозовского электромеханического завода, и КСА ПИВП, разработанного Московским НИИ приборной автоматики (доработанный вариант серийного изделия из состава системы «Небосвод»). Такой вариант признан наиболее целесообразным в условиях ограниченного финансирования разработок.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воздушный кодекс Российской Федерации. - М.: Воздушный транспорт, 1997.
2. О Федеральной программе модернизации Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации. Постановление Правительства Российской Федерации от 20 апреля 1995 г. № 368 г. Москва.
PROSPECTS OF AUTOMATED FLIGHT PLANNING AND MANAGEMENT IN OUTSIDE OF LANES AIR SPACE
Majorov A.W., Markov A.A., Sharapov I.B.
The requirements to automated flight data and air traffic management systems for outside air lanes departments of controller's centers in Russia are discussed
Сведения об авторах
Майоров Александр Вячеславович, 1961 г.р., окончил КВВАИУ (1983), кандидат технических наук, заместитель начальника ФГУ «24 НЭИУ МО РФ» по НИР, автор более 50 научных работ, область научных интересов -навигация и УВД.
Марков Александр Александрович, 1952 г.р., окончил РВВАИУ (1974), кандидат военных наук, заместитель начальника отдела ФГУП «Госкорпорация ОрВД»», автор более 70 научных работ, область научных интересов -навигация и УВД.
Шарапов Игорь Борисович, 1965 г.р., окончил Харьковское высшее военное авиационное училище радиоэлектроники (1987), начальник лаборатории ФГУ «24 НЭИУ МО РФ» по НИР, область научных интересов - навигация и УВД.
