CC BY
201
УДК 621.396.932.1
А. М. Игошин
ПРИМЕНЕНИЕ БАЗ АЭРОНАВИГАЦИОННЫХ ДАННЫХ НА ВОЗДУШНЫХ СУДАХ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Рассматривается назначение баз аэронавигационных данных. Приводятся их характеристика и типы. Приведены также варианты и необходимость обновления баз аэронавигационных данных. Отмечены проблемы, связанные с использованием спутниковых навигационных систем, а также возможность их решения при усовершенствовании эксплуатационных характеристик вспомогательного оборудования.
В настоящее время в связи с бурным развитием цифровых технологий и внедрением их в авиацию появляется все больше возможностей повысить безопасность полетов. Сегодня пилот авиалайнера при выполнении полета осуществляет функции оператора бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ). Бортовое оборудование в состоянии обеспечить автоматический и автоматизированный полет на всех этапах, начиная от взлета, набора высоты, маршрута на эшелоне, снижения, посадки и заканчивая рулением до места стоянки. Это все стало возможным благодаря развитию спутниковых навигационных систем и инерциальных навигационных систем, работающих в составе бортового навигационного комплекса.
Спутниковые GPS-приемники довольно прочно обосновались на воздушных судах. Все российские воздушные суда гражданской авиации, которые выполняют полеты на международных авиалиниях, используют стационарные GPS-приемники. Так, к примеру, авиакомпания «Красноярские авиалинии» использует приемники GPS таких производителей, как «Trimble», «Honeywell», «Gaimin», «Litton».
Можно выделить следующие группы бортовой аппаратуры [1]:
- ручные приемники типа Trimble Flightmate GPS, IIMorrow Apollo Precedus, Gaimin GPS-90, GPSMAP-195 и система индикации Teldix CoPilot, имеющие ограниченные возможности: количество программируемых маршрутов в них составляет от 2 до 20. Лишь приемник IIMoitow Apollo Precedus имеет сравнительно развитую базу данных, a GPSMAP-195 - развитую базу данных и картографическую индикацию;
- внеклассная бортовая аппаратура типа Trimble TNL-1000™, TNL-1000 DC™, Garmin GPS-150 с внутренними или сменяемыми развитыми базами данных: количество путевых точек от 250 до 400, а маршрутов - от 20 до 40;
- бортовая аппаратура класса А1 типа Trimble-2000(2101) Approach, KLN-900, KLN-94 TSO, Garmin GPS-155(165) TSO, GPS / COMM GNS 430 с весьма развитыми базами данных, включающими аэродром (АЭ), схемы заходов, промежуточные пункты маршрута (ППМ), SID, STAR, VOR, приводные радиостанции (ПРС), пересечения, границы зон и др.;
- системы управления полетом (Flight Managemont System, FMS) для бортовой аппаратуры СРНС класса А1 / В1 типа Allied Signal GNS-Xls Global Wulfsberg, имеющую базу данных на 24 Мбит и рассчитанную на программирование 56 маршрутов; база данных включает АЭ, схемы заходов, ППМ, SID, STAR, VOR, ПРС, пересечения, минимально безопасные высоты, внешние ориен-
тиры, границы зон и др. Сюда же можно отнести вычислительную систему самолетовождения ВСС-95 самолетов Ил-96-300 и Ту-214.
В этом ряду отдельно стоит система глобальной навигации и посадки ABPИC+VIM-95 ЗАО «ТРАНЗАС» с развитой системой текстовой и картографической индикации (ее объем 750 000 км2).
Важнейшей особенностью бортового навигационного оборудования, позволяющего осуществлять автоматическое пилотирование воздушным судном, являются базы аэронавигационных данных. (БАД, или БД), обеспечивающие бортовое навигационное оборудование необходимой информацией для осуществления безопасного полета от взлета и до посадки в автоматическом или автоматизированном режимах. Они используются в таких системах, как спутниковые навигационные системы (СНС), вычислительные системы самолетовождения (вСС-85 и ВСС-95 самолетов Ту-204-100, Ту-214 и Ил-96-300) или системы управления полетом (FMS самолетов «Боинг-737», «Боинг-767»), а также в системах раннего предупреждения близости земли (СРПБЗ).
База аэронавигационных данных спутниковых систем и вычислительных систем самолетовождения включает в три взаимосвязанные базы данных [1]:
- основную базу данных;
- базу пунктов пользователя;
- базу маршрутов пользователя.
Основная база аэронавигационных данных поставляется специальными предприятиями: Центром аэронавигационной информации гражданской авиации (ФГУП ЦАИ ГА) и корпорацией «Jeppesen Gmbh» - и охватывает территорию земного шара от 74° с. ш. до 60° ю. ш. За пределами этой территории возможно использование навигационной системы, но необходимо вручную вводить магнитное склонение для правильного вычисления магнитных пеленгов и путевых углов. Объем базы аэронавигационных данных и ее содержание в зависимости от типа навигационной системы варьируются незнечительно.
База пунктов пользователя обеспечивает хранение информации о пунктах, введенных пользователем, а база маршрутов - о маршрутах пользователя с включением в каждый маршрут пунктов из основной базы или базы пользователя.
Содержание базы аэронавигационных данных может варьироваться в зависимости от предпочтений ее заказчика, но в целом в ней содержится информация об аэропортах мира, радиомаяках VOR и ненаправленных маяках NDB, точках пересечения трасс, границах воздушного пространства.
База данных для систем раннего предупреждения близости земли несколько отличается от чисто навигационных баз данных. Такая база включает навигационные данные об аэропортах, данные о препятствиях в зоне аэропорта, рельефе подстилающей поверхности земли. Поставщиками такой базы данных являются в основном сами производители СРПБЗ, берущие информацию от поставщиков топографических данных (таких, как ОАО «Севзап-геоинформ»).
Для всех типов баз данных необходимо обновлять данные в соответствии с принятым во всем мире стандартом ICAO - AIRAC (Aeronautical Information Regulation and Control). Аэронавигационные данные обновляются не реже чем раз в 28 дней, данные о рельефе - не реже чем раз в 6 месяцев. Это связано с тем, что постоянно происходит процесс уточнения аэронавигационной информации: закрытие-открытие аэропортов, взлетно-посадочных полос (ВПП), уточняются координаты пунктов маршрута и т. п.
Процесс обновления производится разными способами и в основном в два этапа: получение базы данных у производителя и загрузка базы данных в бортовое оборудование.
В большинстве случаев для получения базы данных у производителя (поставщика) используется глобальная сеть Интернет (доступ к серверу поставщика через его сайт или напрямую посредством специальной программы, электронная почта e-mail). Реже используется обычные почтовые службы.
Загрузка баз данных в бортовое оборудование также производится несколькими способами в зависимости от типа системы.
Так, для вычислительной системы самолетовождения ВСС-95 самолетов Ил-96-300 и Ту-214 используется переносной компьютер и соединительный кабель, при этом загрузка производится прямо на борту воздушного судна непосредственно в оборудование. Предыдущая версия вычислительной системы самолетовождения ВСС-85 самолета Ту-204-100 обновляется через стационарный загрузчик-адаптер, связывающий компьютер со съемными модулями памяти вычислителя. Для обновления баз данных в картриджах спутниковых GPS-приемников Trimble 2000 Approach plus и Garmin GPS- 155TSO(150) используются специальные программа и Card Reader от фирмы «Jeppesen», которые позволяют загружать базы данных с сервера сайта фирмы сразу на картридж GPS-приемника. Обновление базы данных в картридже спутниковых GPS-приемников Allied Signal KLN-90B производится аналогично обновлению ВСС-95, т. е. через соединительный кабель.
Системы раннего предупреждения близости земли обновляются двумя способами: при первом способе информация с компьютера записывается с помощью любого Card Reader на Compact Flash, который является частью системы СРПБЗ; во втором случае используется переносной загрузчик-адаптер, на который предварительно записывается база данных, которая затем переписывается с него в систему СРПБЗ на борту воздушного судна.
Базы данных для вычислителей систем самолетовождения и систем раннего предупреждения близости земли имеют исходный формат ARINC-424. При помощи спе-
циальных программ база конвертируется из формата ARINC-424 в формат бортовой аппаратуры и затем загружается в бортовую аппаратуру. В случае со спутниковыми приемниками база данных считывается с серверов фирм сразу в бортовом формате и загружается на картриджи GPS-приемников без дополнительных преобразований.
Но в то же время возникает проблема слишком большого доверия к СНС, а также отсутствия у экипажа навыков работы с некоторыми GPS-приемниками в связи с их сложностью управления. «При наличии СНС на борту экипажи воздушных судов становятся смелее и при ограниченной видимости продолжают полет, иногда несанкционированно спрямляют маршрут, не зная безопасной высоты, и даже пытаются выполнить заход на посадку. Несмотря на многочисленные требования и указания, экипажи продолжают проявлять полное доверие этой навигационной единице», - отмечает В. В. Капелус, главный штурман управления воздушным транспортом в Красноярском крае. И тому есть масса примеров: катастрофа вертолета Ми-2 29 ноября 2001 г. на маршруте Валек-Пи-лятка (полет осуществлялся с нарушением метеоминимума), авиапроисшествие в августе 2002 г. в Приморской крае (экипаж ошибочно ввел данные торца ВПП) и т. д.
Для улучшения эксплуатационных характеристик необходимо усовершенствовать процесс обновления базы аэронавигационных данных бортовой аппаратуры. Решение этой задачи было предложено НИИ радиотехники Красноярского Государственного технического университета, где совместно с ФГУП «НПП ,,Радиосвязь“» (г. Красноярск) разработан многофункциональный пульт МРК-18А. Пульт работает совместно со спутниковым приемником и выполняет все функции, ставшие стандартными для спутниковых GPS-приемоиндикаторов. Однако преимуществом данного пульта является возможность его использования в качестве указателя положения воздушного судна в пространстве, т. е. навигационно-пилотажного прибора. Еще одно достоинство пульта МРК-18А возможность передачи данных с земли на борт и обратно, что дает возможность вести управление и контроль воздушным движением судна оператором с земли.
Данная технология позволит производить обновление информации передовой беспроводной связи. Наиболее перспективным считается метод с использованием спутниковой навигационной связи, так как в настоящее время существует множество фирм, обеспечивающих спутниковую связь и предоставляющих возможность режима передачи данных.
Схему связи компьютера, находящегося на земле и бортовой аппаратуры можно представить наглядно (см. рисунок). Посредством спутниковых терминалов (к примеру, системы «Глобалстар») можно передавать данные с земли на борт воздушного судна, где бы оно ни находилось. Программное обеспечение бортового загрузчика данных должно обеспечивать возможность загрузки данных в бортовую систему без ее отключения и вывода ее из режима работы. Пока же обновление базы данных возможно только при нахождении воздушного судна на земле, так как существующие бортовые загрузчики не способны загружать данные непосредственно в
полете в «горячем» режиме при этом неизбежно приходится выключать бортовую аппаратуру, что не приемлемо во время полета.
Схема связи наземного компьютера с бортовой аппаратурой
Таким образом, сделаем следующие выводы:
- базы аэронавигационных данных необходимы главным образом для обеспечения безопасности полетов, а их содержание баз данных может варьироваться в соответствии с пожеланиями заказчика,
- эти данные обновляются в соответствии с международными стандартами по циклам А1КЛС. Обновление баз данных для различных систем производится различными
способами, но общим для всех является использование компьютера и проводного связующего устройства (загрузчика, соединительного провода). Разнородность обновлений затрудняет работу этих систем при их одновременной эксплуатации;
- устранение некоторых из отмеченных в статье недостатков в эксплуатации спутниковых навигационных систем и таких систем управления полетом, как FMS, ВСС, автору видится в усовершенствовании процесса обновления баз аэронавигационных данных. Оно позволит уменьшить расходы, затрачиваемые на процесс обновления, повысит качество обслуживания и надежность таких систем, а также безопасность полетов, за счет контроля навигации воздушного судна с земли.
Библиографический список
1. Гоголь, В. А. Основы системы спутниковой навигации : учеб. пособие / В. А. Гоголь ; Краснояр. гос. техн. ун-т. Красноярск, 2001.
A. M. Igoshin
THE AERONAUTICAL DATABASE APPLYING IN CIVIL AVIATION AIRCRAFT EQUIPMENT
The article tells about aeronautical database assignment. Their characteristics and types are resulted. In addition, aeronautical database updating variants and its necessity are resulted. Problems related with using satellite based systems and solutions possibility by means of auxiliary equipment operational characteristics improvement are noted.
