Проблема и методы решения определения местоположения воздушных судов в труднодоступных районах

Андронов А.С.; Перемышленников В.В.; Вишнев А.В.

IMPROVING THE EFFICIENCY OF OPERATIONAL INDICATORS OF EARLY WARNING SYSTEMS CLOSER TO THE GROUND OF DOMESTIC AND FOREIGN AIRCRAFT

I. A. Akzigitova, A. A. Gromova, A. V. Vishnev

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: [email protected]

The process of providing air traffic implies one of the most important tasks such as the security of an aircraft approaching to land. This system is designed for early warning of a crew getting into a dangerous situation, the development of it can lead to unintentional aircraft contact with land or water.

Keywords: air navigation, radio navigation airborne systems.

В 70-х годах прошлого столетия была разработана система сигнализации опасной скорости сближения с землей (ССОС), которая позволила повысить безопасность полетов, выдавала сигнализацию об опасной ситуации в четырех режимах и обеспечивала в определенных ситуациях возможность ухода от наземного препятствия.

Режимы ССОС:

1. Чрезмерная скорость снижения.

2. Чрезмерная скорость сближения с земной поверхностью.

3. Недопустимая потеря высоты после взлета или при уходе на второй круг.

4. Полет вблизи земли не в посадочной конфигурации.

Система предупреждения приближения к земле СППЗ (GPWS) представляла собой модификацию системы ССОС и использовала дополнительные режимы.

Режимы СППЗ:

5. Превышение допустимого отклонения вниз от радиотехнической глиссады при заходе на посадку.

6. Превышение порогового значения разности геометрической и относительной барометрической высоты.

Следующим усовершенствованием систем предупреждения приближения к земле (СППЗ) стало расширение функциональных возможностей за счет режимов раннего предупреждения приближения земли (РППЗ):

Режимы РППЗ:

7. Оценка рельефа местности в направлении полета.

8. Преждевременное снижение при заходе на посадку.

Новые режимы работы системы базировались на использовании информации от спутникового приемо-измерителя, бортовых датчиков первичной информации и баз данных рельефа местности, искусственных препятствий, данных ВПП.

Сегодня на первый план в этой области стала выдвигаться функция раннего предупреждения приближения к поверхности. За рубежом системы с этой функцией обозначаются как EGPWS (Enhanced Ground Proximity Warning System) - усовершенствованные системы предупреждения земли. EGPWS отличается наличием обширной встроенной базы данных о рельефе местности, что, по оценке зарубежных специалистов, является значительным шагом вперед

по сравнению с обычными системами GPWS, которые работают на основе данных бортового радиовысотомера [1].

С технической точки зрения раннее предупреждение осуществляется путем вывода на экран дополнительно устанавливаемого в кабине пилотов устройства данных о высоте профиля местности, над которой пролетает самолет. Высотный профиль при этом вводится в вычислитель в виде базы данных, созданной на основе электронной карты местности. Таким образом, к традиционному высотомеру добавляется упреждающая поправка по высоте.

Что касается наших отечественных разработчиков бортового оборудования, реальной системы с функцией оценки рельефа местности в направлении полета, которую можно сейчас приобрести, у них нет. Речь может идти только об изготовлении единичных экземпляров, и то на основании предварительного заказа, а времени для массового переоснащения уже не осталось [2]

Решением этой проблемы является создание современных полноценных бортовых систем. Идея заключается в том, что все системы навигации и пилотирования должны базироваться на бортовом компьютере-вычислителе, едином интерфейсе и едином программном обеспечении, составляя тем самым интегрированную бортовую систему. Этот комплекс должен стать логичным продолжением КСЦПНО -комплексной системы цифрового пилотажно-навига-ционного оборудования. Такой подход позволяет получить максимальную унификацию составных частей и тем самым - высокую надежность борта и экономическую эффективность его производства.

Ещё одним решением является дальнейшее усовершенствование EGPWS путем объединения ее с TCAS, метеорадиолокатором КЭЯ-4ВХ и навигационными РЛС в единую комплексную систему предотвращения критических ситуаций в полете. Такой бортовой комплекс, объединяющий в себе все системы, обеспечивающие безопасность полета, сможет немедленно предупреждать экипаж о любой надвигающейся опасности, что во много раз сократит количество авиационных происшествий.

Библиографические ссылки

1. Воробьев В. Г., Глухов В. В., Кадышыв И. К. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы. М. : Транспорт, 1992.

Решетнеескцие чтения. 2015

2. Верещака А. И., Олянюк П. В. Авиационное радиооборудование : учебник для вузов. М. : Транспорт, 1996.

Reference

1. Vorobyov V. G., Glukhov V., Kadyshev I. K.

Aviacionnye pribory, informacionno-izmeritel'nye sistemy

i kompleksy [Aviation devices, systems of kompleksy]. М. : Transport, 1992.

2. Vereshchaka A. I., Olyanyuk P. V. Aviacionnoe radiooborudovanie [Aeronautical radio equipment: Textbook for universities]. M. : Transport, 1996.

УДК 629.7.058.6

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОНИТОРИНГА ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

А. С. Андронов, В. В. Перемышленников, В. М. Мусонов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Актуальность темы обусловлена необходимостью оперативного мониторинга ВС по линиям спутниковой передачи данных и обеспечения достоверной передачи аэронавигационных данных с борта воздушного судна в центр УВД с целью внедрения новых технологий в соответствии с концепцией CNS/ATM.

Ключевые слова: аэронавигация, база данных.

EFFICIENCY IMPROVEMENT OF AIRCRAFT MONITORING A. S. Andronov, V. V. Peremyishlennikov, V. M. Musonov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, KrasnoyarskyRabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: [email protected]

Actuality of the theme is caused by necessity for operational aircraft monitoring via the lines of satellite transmission and by ensuring reliable transmission of aeronautical data from the aircraft to the ATC center to introduce new technologies in accordance with the concept of CNS/ATM.

Keywords: air navigation, database.

В данной статье поставлена задача рассмотреть и проанализировать действующую систему ЕС ОРВД, выявить недостатки и в соответствии с концепцией QNS/ ATM обеспечить новый требуемый уровень безопасности полетов путем внедрения системы передачи аэронавигационных данных с борта ВС в центр УВД посредством ССС.

Основной составляющей задержки в передаче сообщений при управлении воздушным движением становится задержка, вызванная очередями на обслуживание, что обусловливает актуальность оптимизации маршрутизации сообщений, передаваемых по связанным в сеть каналам авиационной связи. Основной диапазон частот для системы обмена данными является МВ 118-136 МГц (только в пределах прямой видимости) и ДКМВ 3-30 МГц (резервная в труднодоступных районах, где нет МВ) неустойчива из-за сильной ионизации атмосферы, особенно в высоких широтах. Вследствие недостатков существующих систем связи, навигации и наблюдения невозможно при визуальных полетах в горных местностях, в высоких широтах получить точную оперативную информацию о фактическом местоположении ВС в реальном времени, а значит, невозможно отслеживать отклонения от заданного маршрута полета. Полеты проходят через контрольные точки обязательного до-

несения. Все это обусловливает необходимость перехода на перспективную систему С№\АТМ (связи, навигации и наблюдения), внедрение такой системы покажет эффективность полетов ВС, а именно: повышение точности навигации и наблюдения, уменьшение интервалов между воздушными судами и увеличение пропускной способности, спрямление траекторий полёта, снятие с эксплуатации наземных средств, мониторинг воздушных судов в горных местностях на малых и предельно малых высотах и в высоких широтах [1].

Задержкий при передаче сообщений АЗН возникают: по каналам связи (распространении сигнала); при обработке сообщения в аппаратуре; задержки при анализе (осмысление информации диспетчером); задержки при передаче сообщения по сети связи (повторной передаче сообщения при обнаружении ошибок) [2].

1. Структурная схема системы передачи данных. Система сопряжения «БОРТ ВС - ССС - ЗЕМЛЯ» должна обеспечивать выдачу информации о широте, долготе, высоте полёта, текущем времени, точности определения местоположения воздушного судна, определение курса (истинного или магнитного), скорости относительно земли, крена, тангажа и угла сноса, выдачи на дисплее точки цели с указанием азимута и дальности до неё. Отображать на электронной карте

географическое местоположение, направление, трассу и скорость движения воздушных судов. Данная система повысит безопасность полётов воздушных судов за счёт повышения достоверности и оперативности передачи навигационных данных, точности отображения навигационной обстановки в центрах управления воздушным движением.

2. Разработка схемы связи наземного комплекса УВД и бортового комплекса ВС. На борту ВС предлагается использовать интегрированный приемо-индикатор МРК-22М, состоящий из угломерного приемоиндикатора спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/ GPS и терминала глобальной мобильной спутниковой связи системы GLOBALSTAR.

Он предназначен для высокоточного определения географических и прямоугольных координат вертолетов, самолётов, их скорости, курса, угла сноса, крена, тангажа. Обеспечивает в режиме реального времени определение трехмерного положения ВС в заданную точки пункта промежуточного маршрута с учётом высоты, что необходимо при выполнении полётов в горных местностях и над ледяными и водными поверхностями в высоких широтах и на малой высоте при посадке. Обмен информацией осуществляется по каналам передачи данных ССС GLOBALSTAR, в СВ (0,3...30 МГц), КВ (3...30 МГц), УКВ-диапазонах волн и через геостационарные ИСЗ [3].

Система сопряжения связи компьютера, находящегося на земле, и интегрированного приемоиндика-тора МРК-22. Система работает следующим образом: она передает файл аэронавигационных данных (широта, долгота, азимут) спутниковому модему, а тот излучает сигналы к ретранслятору спутниковой системы «Глобалстар». Наземный абонентский терминал находится в режиме ожидания. Блок приемопередатчика принимает от спутника информацию и передает её наземному компьютеру [4].

Внедрение данной системы CNS/ATM позволит достичь определенных целей, таких как:

- повышение точности навигации и наблюдения;

- спрямление траектории полетов;

- уменьшение интервалов между воздушными судами и увеличение пропускной способности, следовательно, повышение эффективности для авиаперевозчиков;

- снятие с эксплуатации наземных средств, экономия затрат для поставщиков управления воздушным движением.

Библиографические ссылки

1. Бочкарев В. В., Кравцов В. Ф., Крыжанов-ский Г. А. и др. Концепция и системы CNS/ ATM в гражданской авиации. М. : Академкнига, 2003. 415 с.

2. Пятко С. Г. Методы повышения точности прогнозирования траекторий : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.13 / Академия ГА. Л., 1985. 256 с.

3. Неделько С. Н. Разработка методов повышения надежности управления воздушным движением при отказах наземных радиотехнических средств : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.13 / Академия ГА. Л., 1986. 256 с.

4. Плясовских А. П. Разработка методов и средств процедурного контроля воздушного движения : дис. . д-ра. техн. наук : 05.22.13 / Университет ГА. СПб., 2005. 342 с.

Reference

1. Bochkarev V. V., Kravtsov V. F., Kryzha-novsky G. A. Koncepciya i sistemy CNS/ATM v grazhdanskojaviacii [The concept and CNS / ATM systems in civil aviation]. M. : ECC "Akademkniga", 2003. 415 p.

2. Pyatko S. G. Metodypovysheniyatochnostiprog-nozirovaniyatraektorij [Methods to improve the accuracy of forecasting trajectories]: Diss. cand. tehn. Sciences: 05.22.13 Academy of Civil Aviation. L., 1985. 256 p.

3. Nedelko S. N. Razrabotka metodov povysheniya nadezhnosti upravleniya vozdushnym dvizheniem pri otkazah nazemnyh radiotekhnicheskih sredstv /Development of methods for improving the reliability of air traffic in case of failure of ground radio equipment]: Diss. cand. Sciences: 05.22.13 Academy of Civil Aviation. L., 1986. 256 p.

4. Plasovskaya A. P. Razrabotkametodov i sredstvprocedurnogokontrolyavozdushnogodvizheniya [Development of methods and means of procedural air traffic control]: Diss. Doctor. tehn. Sciences: 05.22.13 / University of Civil Aviation. S.Peterburg, 2005. 342 p.

УДК 629.7.058.6

ПРОБЛЕМА И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В ТРУДНОДОСТУПНЫХ РАЙОНАХ

А. С. Андронов, В. В. Перемышленников, А. В. Вишнев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

В процессе обеспечения воздушного движения одной из важных задач является непрерывное определение местоположения воздушных судов. Именно оно позволяет контролировать выполнение заданного плана полета и фиксировать отклонения от маршрута, а также в случае аварии или катастрофы незамедлительно проводить поиск, обнаружение и спасение воздушных судов.

Ключевые слова: аэронавигация, радионавигационные бортовые системы.

PROBLEMS AND THEIR SOLUTIONS WITH DETERMINATION OF AIRCRAFT POSITION IN REMOTE AREAS

Текст научной работы на тему «Проблема и методы решения определения местоположения воздушных судов в труднодоступных районах»