Многие перспективные инфраструктурные проекты в России предполагают развитие воздушных сообщений и авиационных услуг так называемой «малой авиации». В связи с этим, вопросам безопасности полетов, особенно над крупными городами, должно быть уделено особое внимание.
Предпосылки создания системы
1 ноября 2010 года были приняты новые Правила использования воздушного пространства РФ, согласно которым, вся территория над Россией была поделена на три зоны: для пролета над зоной С не требуется никакого разрешения — для этого достаточно сообщить диспетчеру о взлете. Для полетов в зонах А и С (зоны ограничений) необходимо получить разрешение. Новые правила не отменяют необходимость получения разрешения для пролета над городами, однако эта процедура значительно упрощена по сравнению с предыдущим порядком выдачи разрешений. Так, в Санкт-Петербурге разрешение на полеты в зоне ограничений 1ЛЛ11 при наличии всех необходимых документов можно получить в течение недели.
Введение новых правил должно стимулировать развитие в РФ полетов малой авиации и авиации общего назначения (АОН), где владельцами воздушных судов являются в основном физические лица. Логично, что развитие малой авиации, в свою очередь, должно также привести к созданию регулярного воздушного сообщения между отдаленными и труднодоступными населенными пунктами и центрами регионов, по местным воздушным линиям (МВЛ). Полеты на МВЛ, как правило, осуществляются вертолётами или пассажирскими самолетами вместимостью до 20, максимум 25 пассажиров, что позволяет их отнести к воздушным судам (ВС) малой авиации.
Надо отметить, что в официальных нормативных документах РФ термин «малая авиация» пока не определен.Пункт 3 ст. 21 ВК РФ определяет понятие только авиации общего назначения (АОН) как гражданской авиации, не используемой для осуществления коммерческих воздушных перевозок и выполнения авиационных работ.
Однако само по себе введение новых Правил использования воздушного пространства РФ не приведет к росту перевозок на МВЛ и числу полетов малой авиации, т. к. этот рост сдерживается отсутствием необходимой аэродромной инфраструктуры и радиотехнического и метеорологического обеспечения полетов.
Так только за период с 1992 по 2007 год в РФ выбыло 826 аэродромов с грунтовым покрытием взлётно-посадочных полос, а это — основной вид аэродромов базирования воздушных судов АОН. Техническое состояние большинства аэродромов не позволяет выполнять на должном уровне требования по безопасности полётов.
Полеты воздушных судов малой авиации в воздушном пространстве, где действует уведомительный порядок, никак не управляются подразделениями ФГУП «Госкорпорация по ОрВД». Воздушные суда АОН всего лишь уведомляют о своем маршруте и начале полета и далее осуществляют его по правилам визуального полета, получая от диспетчера лишь полетно-информационное обслуживание по радиосвязи. Очевидно, что в случае перевозок пассажиров или увеличения интенсивности полетов, отсутствие наблюдения за полетами малой авиации и, как следствие, непонимание того, где конкретно в данный момент времени находится ВС, может сыграть роковую роль.
При этом полеты в зонах ограничения (в частности над Санкт-Петербургом) осуществляются аналогичным образом. Т. е. орган исполнительной власти выдает пользователям воздушного пространства (ВП) разрешение на полеты в зоне ограничения 1ЛЛ1, и далее ВС совершает полеты в течение всего срока действия разрешения, лишь уведомляя о них установленным порядком.
Также необходимо отметить, что осуществление полетно-информационного обслуживания в ряде случаев невозможно. Так специалистами МЧС в 2012 году была осуществлена летная проверка авиационной воздушной электросвязи на маршрутах Чудово-Новгород, Тосно-Чудово. Проверка показала, что на высотах от 300 м и ниже качество радиосвязи УКВ диапазона является неудовлетворительным на расстояниях между ВС и наземной радиостанцией от 55 км.
Таким образом, следует отметить основные причины, почему система мониторинга воздушного пространства региона (на высотах «ниже нижнего эшелона»), может быть востребована:
1. Необходимость наблюдения фактического маршрута полета ВС с целью осуществления контроля нарушений (отклонения от запланированных маршрутов, полеты без уведомления и т. п.), оперативного определения мест, где произошло летное происшествие.
2. Оперативное взаимодействие с органами ЕС ОрВД, ФСБ, МЧС, ПВО, с передачей им необходимой информации о полете.
3. Передача владельцам воздушных судов информации о полетах принадлежащих им ВС.
Принципы построения системы мониторинга над городами
Контроль, мониторинг воздушного пространства и организация воздушного движения до сегодняшнего дня осуществляется, в основном, методом радиолокации и радиосвязи. Однако, применение радиолокационных средств для наблюдения за полетом ВС в нижнем воздушном пространстве над городом не представляется возможным по ряду причин:
— невозможность обеспечить безопасность и охрану здоровья населения при применении мощных радиолокационных станций;
— высокая стоимость радиолокационных средств и их обслуживания;
— наличие высотной застройки, создающей зоны «затенения».
Развертывание сети сенсоров системы многопозиционного наблюдения в условиях крупного города и при наличии инфраструктуры каналов связи, представляется более рациональным вариантом, в связи с меньшими габаритами, энергопотреблением и отсутствием у сенсоров электромагнитного излучения. Кроме этого, технология многопозиционного наблюдения позволяет осуществлять эффективное наблюдение за полетами ВС в условиях городской застройки, где высотные здания создают «теневые» зоны для радиоволн. Необходимые для работы системы-запросчики можно разместить на удалении от жилой застройки. Кроме того, мощность излучения запросчика МПСН можно сделать меньше чем у радиолокатора. Размещать запросчики можно на объектах связи (например вышки сотовых операторов) или объектах телерадиовещания. Размещать сенсоры, в связи с отсутствием у них электромагнитного излучения, возможно даже на крышах жилых домов.
Кроме того, выбор данного решения позволит решить вопрос масштабируемости системы в будущем, т. к. она строится по модульному типу и соответствует всем действующим стандартам, используемым при производстве аэронавигационного оборудования в стране и в мире.
Система мониторинга обеспечивает наблюдение ВС, оборудованных вторичными ответчиками режимов КВ8, 8 или бортовой аппаратурой автоматического зависимого наблюдения вещательного типа АЗН-В 1090 ЕS.
Возможно построение полностью пассивной системы (без запросчиков), но такая система позволяет определять местоположение ВС, только принимая сигналы бортовой системы АЗН-В. В настоящий момент большинство ВС, относящихся к малой авиации, не оборудованы транспондерами АЗН-В.
Решение от ВНИИРА
Для организации системы мониторинга воздушного движения над городами ОАО «ВНИИРА» (Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры) — ведущее предприятие России по созданию комплексов средств и
систем для организации воздушного движения — предлагает использовать в составе системы мониторинга многопозиционную систему наблюдения МПСН «Мера» собственного производства.
В состав системы входят приёмные и передающие станций, размещённые внутри и вокруг зоны наблюдения. Количество станций определяется размерами, геометрией и рельефом зоны наблюдения. Антенны приёмных и передающих станций размещаются преимущественно на вышках операторов сотовой связи. При необходимости обеспечения отказоустойчивости системы, станции размещаются с резервированием, позволяя сохранять рабочие характеристики при отказе одной любой приёмной и/или передающей станции.
Аппаратура обработки размещается в центральном вычислительном узле, она включает в себя резервированный сервер-концентратор, местный, дистанционный и удалённый (по согласованию) терминалы дистанционного контроля и управления и контрольный индикатор.
Базовым продуктом для построения системы является собственная разработка ОАО «ВНИИРА» — компактная малогабаритная всепогодная наземная станция АЗН-В 1090 ЕS НС-1 А, используемая в качестве сенсора МПСН. Обеспечивает прием информации от ВС в режимах RBS, S, 1090 ЕS.
На наземную станцию АЗН-В 1090 ЕS НС-1 А получен СЕРТИФИКАТ ТИПА № 559 Межгосударственного авиационного комитета (МАК). Технические характеристики станции соответствуют требованиям документа ЕURОСАЕ ЕD -129 «Техническая спецификация на наземную станцию АЗН-В 1090 ЕS» и ЕURОСАЕ ЕD-102 А/RTСА DQ.-260 В.
Станция НС-1 А может быть использована в качестве одиночной или сдвоенной (резерованной) автономной наземной станции АЗН-В 1090 ЕS, в составе сети НС с независимым контролем целостности информации или в качестве приемной станции (сенсора).
МПСН обеспечивает обнаружение и измерение координат ВС, находящихся в зоне действия, методом мультилате-рации. Для этого измеряется время приёма ответа ВС на разнесённых в пространстве приёмных станциях (не менее 4-х для каждого ответа ВС), после чего по результатам этих измерений определяется точка нахождения ВС в момент излучения сигнала ответа. Для выполнения измерений приёмные станции включают систему точного времени, синхронизация приёмных и передающих станций выполняется по сигналам ГНСС.
Кроме измерения координат обеспечивается извлечение и передача в систему мониторинга дополнительной информации:
— бортового номера (кода идентификации) ВС;
— специальных сигналов опознавания (SРI) и тревожной сигнализации;
— 24-разрядного адреса ВС, оборудованного ответчиками режима S;
— 8-символьного опознавательного индекса ВС, оборудованного ответчиками режима S;
— другой дополнительной информации о ВС, передаваемой в режимах 8 и АЗН-В 1090 ЕS.
При использовании предлагаемого решения достигается:
— Высокая точность измерения координат воздушных судов.
— Низкие затраты на установку и минимальные эксплуатационные расходы
— Использование всех существующих режимов: А, С, S, ЕS.
— Небольшие размеры в сочетании с низким потреблением энергии и использованием различных источников питания
— Легко наращиваемая и обновляемая платформа
— Обнаружение неисправностей (локальных и на расстоянии) и их диагностика
— Высокая надежность и гарантированное качество работы.
Сложности реализации системы мониторинга
Основные сложности в реализации подобного проекта заключаются в следующем:
— отсутствие необходимой инфраструктуры под размещение элементов системы;
— отсутствие необходимого бортового оборудования ВС, оборудованных ответчиками режимов RВS, S или бортовой аппаратурой зависимого наблюдения АЗН-В 1090 ЕS.
— отсутствие четко очерченного круга, заинтересованных в данном вопросе заказчиков
— отсутствие законодательной базы по вопросам внедрения аналогичных систем для мониторинга полетов ВС в воздушном пространстве «ниже нижнего эшелона»;
Перспективы создания и внедрения
Следует отметить, что благодаря тому, что предложение по созданию системы мониторинга является унифицированным, оно может быть реализовано в любом из регионов РФ. К таким регионам можно отнести, в первую очередь, крупные мегаполисы (Москва, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Екатеринбург и т. д.) и те регионы, которые уже сейчас разрабатывают и начинают внедрять собственные концепции развития малой (региональной) авиации, предусматривающие реализацию комплексных инфраструктурных проектов для обеспечения полетов.
Вот только некоторое количество регионов, в которых по информации из открытых источников, утверждены или находятся на утверждении концепции развития малой (региональной) авиации (см. таблицу).
Брянская обл.
Воронежская обл.
Ростовская обл.
Костромская обл.
Смоленская обл.
Свердловская обл.
Липецкая обл.
Курская обл.
Ульяновская обл.
Тамбовская обл.
Белгородская обл.
Омская обл.
Орловская обл.
Тверская обл.
Ханты-Мансийский АО
Результаты внедрения в регионе
В результате организации системы мониторинга воздушного движения на основе технологий автоматического зависимого наблюдения вещательного типа (АЗН-В) и мультилатерации (многопозиционных систем наблюдения), решается ряд важнейших задач, направленных на развитие малой и деловой авиации в воздушном пространстве современного мегаполиса.
Прежде всего, это касается повышения безопасности полетов за счет:
— появления инструмента для привлечения к ответственности недобросовестных пользователей ВП;
— обеспечения эффективного непрерывного контроля траектории полета в интересах службы поиска и спасания, а также уменьшения угрозы террористических актов с использованием авиации;
— возможности применения информации для раннего определения местоположения ВС и предотвращения столкновений, в т. ч. в районе посадочных площадок.
Можно суверенностью утверждать, что таким образом в России будет сделан важный шаг на пути развития транспортной инфраструктуры вцелом.
Организация системы мониторинга за полетами «малой авиации» в крупных мегаполисах
А. В. Горовой (ОАО «ВНИИРА»)
Многие перспективные инфраструктурные проекты в России предполагают развитие воздушных сообщений и авиационных услуг так называемой «малой авиации». В связи с этим, вопросам безопасности полетов, особенно над крупными городами, должно быть уделено особое внимание.
Предпосылки создания системы
1 ноября 2010 года были приняты новые Правила использования воздушного пространства РФ, согласно которым, вся территория над Россией была поделена на три зоны: для пролета над зоной С не требуется никакого разрешения — для этого достаточно сообщить диспетчеру о взлете. Для полетов в зонах А и С (зоны ограничений) необходимо получить разрешение. Новые правила не отменяют необходимость получения разрешения для пролета над городами, однако эта процедура значительно упрощена по сравнению с предыдущим порядком выдачи разрешений. Так, в Санкт-Петербурге разрешение на полеты в зоне ограничений 1ЛЛ11 при наличии всех необходимых документов можно получить в течение недели.
Введение новых правил должно стимулировать развитие в РФ полетов малой авиации и авиации общего назначения (АОН), где владельцами воздушных судов являются в основном физические лица. Логично, что развитие малой авиации, в свою очередь, должно также привести к созданию регулярного воздушного сообщения между отдаленными и труднодоступными населенными пунктами и центрами регионов, по местным воздушным линиям (МВЛ). Полеты на МВЛ, как правило, осуществляются вертолётами или пассажирскими самолетами вместимостью до 20, максимум 25 пассажиров, что позволяет их отнести к воздушным судам (ВС) малой авиации.
Надо отметить, что в официальных нормативных документах РФ термин «малая авиация» пока не определен.Пункт 3 ст. 21 ВК РФ определяет понятие только авиации общего назначения (АОН) как гражданской авиации, не используемой для осуществления коммерческих воздушных перевозок и выполнения авиационных работ.
Однако само по себе введение новых Правил использования воздушного пространства РФ не приведет к росту перевозок на МВЛ и числу полетов малой авиации, т. к. этот рост сдерживается отсутствием необходимой аэродромной инфраструктуры и радиотехнического и метеорологического обеспечения полетов.
Так только за период с 1992 по 2007 год в РФ выбыло 826 аэродромов с грунтовым покрытием взлётно-посадочных полос, а это — основной вид аэродромов базирования воздушных судов АОН. Техническое состояние большинства аэродромов не позволяет выполнять на должном уровне требования по безопасности полётов.
Полеты воздушных судов малой авиации в воздушном пространстве, где действует уведомительный порядок, никак не управляются подразделениями ФГУП «Госкорпорация по ОрВД». Воздушные суда АОН всего лишь уведомляют о своем маршруте и начале полета и далее осуществляют его по правилам визуального полета, получая от диспетчера лишь полетно-информационное обслуживание по радиосвязи. Очевидно, что в случае перевозок пассажиров или увеличения интенсивности полетов, отсутствие наблюдения за полетами малой авиации и, как следствие, непонимание того, где конкретно в данный момент времени находится ВС, может сыграть роковую роль.
При этом полеты в зонах ограничения (в частности над Санкт-Петербургом) осуществляются аналогичным образом. Т. е. орган исполнительной власти выдает пользователям воздушного пространства (ВП) разрешение на полеты в зоне ограничения 1ЛЛ1, и далее ВС совершает полеты в течение всего срока действия разрешения, лишь уведомляя о них установленным порядком.
Также необходимо отметить, что осуществление полетно-информационного обслуживания в ряде случаев невозможно. Так специалистами МЧС в 2012 году была осуществлена летная проверка авиационной воздушной электросвязи на маршрутах Чудово-Новгород, Тосно-Чудово. Проверка показала, что на высотах от 300 м и ниже качество радиосвязи УКВ диапазона является неудовлетворительным на расстояниях между ВС и наземной радиостанцией от 55 км.
Таким образом, следует отметить основные причины, почему система мониторинга воздушного пространства региона (на высотах «ниже нижнего эшелона»), может быть востребована:
1. Необходимость наблюдения фактического маршрута полета ВС с целью осуществления контроля нарушений (отклонения от запланированных маршрутов, полеты без уведомления и т. п.), оперативного определения мест, где произошло летное происшествие.
2. Оперативное взаимодействие с органами ЕС ОрВД, ФСБ, МЧС, ПВО, с передачей им необходимой информации о полете.
3. Передача владельцам воздушных судов информации о полетах принадлежащих им ВС.
Принципы построения системы мониторинга над городами
Контроль, мониторинг воздушного пространства и организация воздушного движения до сегодняшнего дня осуществляется, в основном, методом радиолокации и радиосвязи. Однако, применение радиолокационных средств для наблюдения за полетом ВС в нижнем воздушном пространстве над городом не представляется возможным по ряду причин:
— невозможность обеспечить безопасность и охрану здоровья населения при применении мощных радиолокационных станций;
— высокая стоимость радиолокационных средств и их обслуживания;
— наличие высотной застройки, создающей зоны «затенения».
Развертывание сети сенсоров системы многопозиционного наблюдения в условиях крупного города и при наличии инфраструктуры каналов связи, представляется более рациональным вариантом, в связи с меньшими габаритами, энергопотреблением и отсутствием у сенсоров электромагнитного излучения. Кроме этого, технология многопозиционного наблюдения позволяет осуществлять эффективное наблюдение за полетами ВС в условиях городской застройки, где высотные здания создают «теневые» зоны для радиоволн. Необходимые для работы системы-запросчики можно разместить на удалении от жилой застройки. Кроме того, мощность излучения запросчика МПСН можно сделать меньше чем у радиолокатора. Размещать запросчики можно на объектах связи (например вышки сотовых операторов) или объектах телерадиовещания. Размещать сенсоры, в связи с отсутствием у них электромагнитного излучения, возможно даже на крышах жилых домов.
Кроме того, выбор данного решения позволит решить вопрос масштабируемости системы в будущем, т. к. она строится по модульному типу и соответствует всем действующим стандартам, используемым при производстве аэронавигационного оборудования в стране и в мире.
Система мониторинга обеспечивает наблюдение ВС, оборудованных вторичными ответчиками режимов КВ8, 8 или бортовой аппаратурой автоматического зависимого наблюдения вещательного типа АЗН-В 1090 ЕS.
Возможно построение полностью пассивной системы (без запросчиков), но такая система позволяет определять местоположение ВС, только принимая сигналы бортовой системы АЗН-В. В настоящий момент большинство ВС, относящихся к малой авиации, не оборудованы транспондерами АЗН-В.
Решение от ВНИИРА
Для организации системы мониторинга воздушного движения над городами ОАО «ВНИИРА» (Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры) — ведущее предприятие России по созданию комплексов средств и
систем для организации воздушного движения — предлагает использовать в составе системы мониторинга многопозиционную систему наблюдения МПСН «Мера» собственного производства.
В состав системы входят приёмные и передающие станций, размещённые внутри и вокруг зоны наблюдения. Количество станций определяется размерами, геометрией и рельефом зоны наблюдения. Антенны приёмных и передающих станций размещаются преимущественно на вышках операторов сотовой связи. При необходимости обеспечения отказоустойчивости системы, станции размещаются с резервированием, позволяя сохранять рабочие характеристики при отказе одной любой приёмной и/или передающей станции.
Аппаратура обработки размещается в центральном вычислительном узле, она включает в себя резервированный сервер-концентратор, местный, дистанционный и удалённый (по согласованию) терминалы дистанционного контроля и управления и контрольный индикатор.
Базовым продуктом для построения системы является собственная разработка ОАО «ВНИИРА» — компактная малогабаритная всепогодная наземная станция АЗН-В 1090 ЕS НС-1 А, используемая в качестве сенсора МПСН. Обеспечивает прием информации от ВС в режимах RBS, S, 1090 ЕS.
На наземную станцию АЗН-В 1090 ЕS НС-1 А получен СЕРТИФИКАТ ТИПА № 559 Межгосударственного авиационного комитета (МАК). Технические характеристики станции соответствуют требованиям документа ЕURОСАЕ ЕD -129 «Техническая спецификация на наземную станцию АЗН-В 1090 ЕS» и ЕURОСАЕ ЕD-102 А/RTСА DQ.-260 В.
Станция НС-1 А может быть использована в качестве одиночной или сдвоенной (резерованной) автономной наземной станции АЗН-В 1090 ЕS, в составе сети НС с независимым контролем целостности информации или в качестве приемной станции (сенсора).
МПСН обеспечивает обнаружение и измерение координат ВС, находящихся в зоне действия, методом мультилате-рации. Для этого измеряется время приёма ответа ВС на разнесённых в пространстве приёмных станциях (не менее 4-х для каждого ответа ВС), после чего по результатам этих измерений определяется точка нахождения ВС в момент излучения сигнала ответа. Для выполнения измерений приёмные станции включают систему точного времени, синхронизация приёмных и передающих станций выполняется по сигналам ГНСС.
Кроме измерения координат обеспечивается извлечение и передача в систему мониторинга дополнительной информации:
— бортового номера (кода идентификации) ВС;
— специальных сигналов опознавания (SРI) и тревожной сигнализации;
— 24-разрядного адреса ВС, оборудованного ответчиками режима S;
— 8-символьного опознавательного индекса ВС, оборудованного ответчиками режима S;
— другой дополнительной информации о ВС, передаваемой в режимах 8 и АЗН-В 1090 ЕS.
При использовании предлагаемого решения достигается:
— Высокая точность измерения координат воздушных судов.
— Низкие затраты на установку и минимальные эксплуатационные расходы
— Использование всех существующих режимов: А, С, S, ЕS.
— Небольшие размеры в сочетании с низким потреблением энергии и использованием различных источников питания
— Легко наращиваемая и обновляемая платформа
— Обнаружение неисправностей (локальных и на расстоянии) и их диагностика
— Высокая надежность и гарантированное качество работы.
Сложности реализации системы мониторинга
Основные сложности в реализации подобного проекта заключаются в следующем:
— отсутствие необходимой инфраструктуры под размещение элементов системы;
— отсутствие необходимого бортового оборудования ВС, оборудованных ответчиками режимов RВS, S или бортовой аппаратурой зависимого наблюдения АЗН-В 1090 ЕS.
— отсутствие четко очерченного круга, заинтересованных в данном вопросе заказчиков
— отсутствие законодательной базы по вопросам внедрения аналогичных систем для мониторинга полетов ВС в воздушном пространстве «ниже нижнего эшелона»;
Перспективы создания и внедрения
Следует отметить, что благодаря тому, что предложение по созданию системы мониторинга является унифицированным, оно может быть реализовано в любом из регионов РФ. К таким регионам можно отнести, в первую очередь, крупные мегаполисы (Москва, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Екатеринбург и т. д.) и те регионы, которые уже сейчас разрабатывают и начинают внедрять собственные концепции развития малой (региональной) авиации, предусматривающие реализацию комплексных инфраструктурных проектов для обеспечения полетов.
Вот только некоторое количество регионов, в которых по информации из открытых источников, утверждены или находятся на утверждении концепции развития малой (региональной) авиации (см. таблицу).
Результаты внедрения в регионе
В результате организации системы мониторинга воздушного движения на основе технологий автоматического зависимого наблюдения вещательного типа (АЗН-В) и мультилатерации (многопозиционных систем наблюдения), решается ряд важнейших задач, направленных на развитие малой и деловой авиации в воздушном пространстве современного мегаполиса.
Прежде всего, это касается повышения безопасности полетов за счет:
— появления инструмента для привлечения к ответственности недобросовестных пользователей ВП;
— обеспечения эффективного непрерывного контроля траектории полета в интересах службы поиска и спасания, а также уменьшения угрозы террористических актов с использованием авиации;
— возможности применения информации для раннего определения местоположения ВС и предотвращения столкновений, в т. ч. в районе посадочных площадок.
Можно суверенностью утверждать, что таким образом в России будет сделан важный шаг на пути развития транспортной инфраструктуры вцелом.
Рубрики
Подписаться на новости