8.Автоматическое зависимое наблюдение

С появлением спутниковый радионавигационных систем (СРНС) второго поколения положение воздушных судов (ВС) стало лучше определяться их бортовыми навигационными комплексами, чем наземными средствами наблюдения. Передача информации о местоположения ВС с борта на землю позволяет получить высокоточную и оперативную информацию о воздушной обстановки.

Автоматическое зависимое наблюдение (АЗН) есть технология наблюдения, базирующая на автоматическом поступлении по линии передачи данных информации от бортовых навигационных систем и систем определения местоположения.

Система АЗН (ADS- Automatic Dependent Surveillance), функционирует следующим образом. С помощью СРНС CPS и ГЛОНАСС (в будущем и Европейской системы «Галилео») определяются координаты ВС и его скорость на всем его маршруте. Определенные навигационные параметры и другие данные передаются по линии передачи данных на наземную станцию приема сообщений. Эта информация должна приниматься и другими воздушными судами. На рис.8.1.(изображена структура функционирования системы АЗН)

Использование системы АЗН позволяет вести наблюдение и контролировать полет ВС практически на всем его маршруте независимо от места взлета и посадки без использования наземных РЛС, осуществлять дозаправку топливом в процессе полета. Одним из преимуществ АЗН являются расширенные зоны наблюдения вне зон действия радиолокационных систем, над морскими регионами и труднодоступными участками Земли.

Информация системы АЗН позволяет расширить следующие задачи:

• Контроль за местоположением;

• Контроль соответствия положения ВС с ожидаемым местоположением, имеющемся в текущем плане полетов;

• Определение конфликта, базирующее на анализе данных об эшелонирование воздушных судов;

• Предсказание конфликта, основывающееся на определении потенциальных нарушений норм эшелонирования;

• Управление полетом на основе выработки оптимальных топливосберегающих маршрутов;

• Дозаправка ВС в воздухе.

При успешной организации надежного и устойчивого канала связи его можно использовать не только для трансляции координат, но и для безголосового обмена другой информации (управление бортовым оборудованием, метеоинформация, оперативная связь, дифференциальные поправки от базовой станции)

Технические средства при реализации АЗН обеспечивают следующие функции:

• Бортовая система осуществляет подготовку полученых на борту ВС данных в установленном формате ;

• Канал связи «борт-Земля» осуществляет трансляцию данных с борта ВС;

• Наземная станция обработки осуществляет сбор и обработку полученной информации для оценки воздушной обстановки и предотвращение возможных конфликтов.

Канал электросвязи «борт-Земля» является цифровым, что позволяет информировать о местоположение ВС в реальном времени. Информация передается автоматически без участия людей. Передаваемые данные включают:

• Информацию о местоположение ВС, получаемую от бортовых РНС с темпом выдачи, контролируемыми наземными службами;

• Информация о маршруте имеющая на борту ВС и используемую при его навигации, которая дает возможность оценить отклонения воздушного судна от заданной ему траектории полета;

• Метеорологические данные.

К настоящему времени существуют системы АЗН двух основных типов:

• АЗН-К контрактного типа (ADS-C)

• АЗН-В широковещательного типа (ADS-B)

При контрактном АЗН возможны следующие варианты:

• Передача регулярных сообщений, согласно которым на борту ВС сообщения составляются и передаются с указанным в контракте интервале;

• Передача не регулярных сообщений, согласно которым на борту ВС сообщения составляются и передаются в тех случаях, которые предусмотрены контрактом- при изменение высоты полета, пролеты точки маршрута и др.;

• Передача сообщений по запросу, согласно которому на борту ВС сообщение составляется и передается только в том случаи, если поступила команда с Земли.

Технология АЗН-К является самым простым по структуре вариантом автоматического зависимого наблюдения и представляет собой обобщение принципа вторичной радиолокации. Вторичный радиолокатор постоянно посылает запросы о бортовом номере, высоте и других параметров. Бортовой трансивер ВС, приняв такой запрос, посылает затребованную информацию. Таким образом, вторичный локатор связан с ВС по низкоскоростной цифровой линии передачи данных, организованной по принципу запрос-ответ. Если бы передающая антенна локатора была бы ненаправленной, то широковещательный процесс вызвал поток ответов от всех ВС, находящихся в зоне действия. Поэтому такой локатор должен посылать бортом не широковещательные, а адресные запросы, чтобы не допустить наложения ответов. На этом на этом принципе и базируется технология АЗН-К.

По отношению к технологии АЗН-К вещательное АЗН представляет дальнейший шаг автоматизации наблюдения, при котором система способна работать без сложной наземной инфраструктуры. Каждый доклад, передаваемый с борта ВС, может быть получен другим судном или получателем на Земле в зоне действия связи. Воздушное судно, передающее сообщение, не знает, какие другие ВС или наземные пункты получают его, потому что получение сообщения не подтверждается.

Прямое взаимодействие ВС при реализации режима АЗН-В совершенно не зависит от наземной инфраструктуры.

На рис.8.2 изображена структурная схема транспондера АЗН-В.

Транспондер представляет собой устройство , содержащее GNSS- приемник, цифровой УКВ приемопередатчик (радиомодем) и контроллер, связывающий эти устройства. Все приемопередатчики настроены на одну частоту. Таким образом все ВС, оснащенные АЗН-В и находящие на расстоянии прямой видимости друг от друга, связанны одним цифровым радиоканалом. Каждый из них, прослушивая этот канал, получает координатную информацию о других ВС, находящих в зоне радиовидимости, а так же транслирует в канал информацию о себе. В итоге выполняется принцип «все видят всех».

Бортовое навигационно - связное оборудование, установленное на борту Вс. Принимает информацию о времени и координатах от спутников. Эта информация дополняется передаваемыми с наземной станции данными о дифференциальных поправках и параметрах целостности спутникового навигационного сигнала, об элементах плана полета и др. далее она транслируется на наземную станцию, а так же на бортовое наземное оборудование ВС и мобильное навигационно- связное оборудование автомобилей. Информация о воздушной обстановке (в том случаи и радиолокационная) от средств автоматизации через наземную станцию АЗН-В может передаваться на бортовое навигационно-связное оборудование ВС и мобильное оборудование автомобилей для отображения на дисплеях.

На рис.8.3 изображена структура АЗН-В

В наземной станции решаются следующие задачи:

• Осуществляется прием информации от спутников;

• Вычисляются дифференциальные поправки, позволяющие повысить точность определения местоположения ВС и передаются по линиям передачи данных на объектах4

• Проверяет контроль целостности спутникового сигнала и передача параметров контроля.