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.