Многопозиционные системы наблюдения и посадки военного аэродрома

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В системах управления воздушным движением различных ведомств РФ в качестве основных датчиков информации о положении воздушных судов (ВС) в воздухе используются первичные и вторичные радиолокаторы. Применение этих средств предполагает существенные расходы на их приобретение, ремонт и эксплуатацию. Для обеспечения боевых действий авиации могут использоваться средства различного применения: стационарные, мобильные, высокомобильные [1]. Для систем второго и третьего типа могут использоваться как традиционные системы связи, управления и радиотехнического обеспечения, так и системы с использованием новых информационных технологий. К числу таких систем можно отнести многопозиционные системы наблюдения и посадки [2, 3, 4]. В отличии от известных систем вторичной радиолокации последние существенно выигрывают в экономичности, мобильности, без потери качества функционирования (большие дальности обнаружения, высокая точности измерения координат (единицы метров)), имеют высокую живучесть (объекты распределены по аэродрому).

В документах ИКАО, Федеральных авиационных правилах РФ такие системы рекомендованы к использованию и получили название MLAT (многопозиционная система наблюдения (МПСН) (мультилатерация)) [5, 6]. Схема размещения многопозиционной системы наблюдения и посадки приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Размещение многопозиционной системы наблюдения и посадки на аэродроме

Приемники 1 и 2 располагают перпендикулярно оси взлетно-посадочной полосы (ВПП), а 3 и 4 - на оси ВПП. Таким образом, приемники на поверхности аэродрома образуют букву “Т”. Местоположение всех приемников точно определено в аэродромной декартовой системе координат. Современные геодезические приборы позволяют делать привязку с точностью до единиц сантиметров. Такие системы не требуют большого времени на свертывание и развертывание, могут применяться при частой смене мест базирования. Применение таких систем целесообразно на аэродромах временного базирования, вертолетных площадках, аэродромах со сложным рельефом местности. Наземный запросчик и все приемники ответных сигналов синхронизируются сигналами системы единого времени со спутников ГЛОНАСС, GPS. Обмен информацией между ЭВМ, запросчиком и приемниками на земле может быть реализован различными способами: оптико-волоконные линии, широкополосный Wi-Max, Wi-Fi, Ethernet. Наземный запросчик формирует запросные сигналы (в формате RBS - А, С), бортовой ответчик в соответствии с поступившими запросными сигналами формирует кодированные ответные сигналы, которые принимаются приемниками 1…4, выполняются процедуры усиления, декодирования, измерения моментов прихода ответных сигналов ti, трансляция принятых пакетов информации в ЭВМ. Для расчета в ЭВМ численными методами координат пространственного положения ВС х, y, z в прямоугольной декартовой системе координат OXYZ используются измеренные разности дальностей (временных интервалов фij в задержках ответных сигналов относительно запросчика) между ответчиком и ij парой приемников:

(1)

(2)

(3)

(4)

приемник сигнал многопозиционный аэродром

где ф12 = t1 - t2, ф13 = t1 - t3, ф14 = t1 - t4, ф34 = t3 - t4, с - скорость света; t1, t2, t3, t4 - время прихода ответного сигнала на соответствующий приемник после излучения запросного сигнала; хмi, yмi, zмi - известные координаты приемников ответных сигналов.

Точность фиксации фij теоретически может достигать единиц наносекунд. Координаты установки запросчика и приемников хмi, yмi, zмi на аэродроме известны с высокой точностью и введены в ЭВМ. На мониторах плановых индикаторов пункта управления (ПУ) отображаются: отметки треков ВС, бортовой номер, высота полета, путевая скорость, прогнозируемое положение ВС через установленный интервал времени. Для коррекции траектории полета ВС в ближней зоне аэродрома группа руководства полетами через радиосредства ПУ передает соответствующие команды управления (КРУ - командная радиолиния управления). При использовании такой системы на этапе посадки возможны три режима управления: ручной, директорный, автоматический. В автоматическом режиме управление ВС выполняет система автоматического управления (САУ). В этом случае из контура управления исключаются как ГРП на ПУ, так и летчик, исключаются ошибки пилотирования за счет человеческого фактора. На заключительном этапе захода на посадку, когда ВС находится в пределах ВПП, для вычисления отклонений от заданной траектории в вертикальной плоскости используются показания высокоточного высотомера малых высот ВС, измеряющего высоту от уровня поверхности ВПП. Для обеспечения необходимой точности измерения координат ВС (до единиц метров) в многопозиционной системе с использованием разностно-дальномерного метода необходимо выполнить ряд условий: для получения трех координат ВС необходимо не менее четырех приемных позиций; приемники ответных сигналов по бокам от ВПП должны быть размещены относительно оси Х (ось ВПП) на расстоянии не менее 500 метров, а относительно торца ВПП - не менее 400 метров [2].

При управлении воздушным движением государственной авиации в системах вторичной радиолокации могут применяться следующие режимы: УВД, РСП, П-35, RBS (А, А/С), S (дискретно-адресный режим). В этом случае на ВС должны устанавливаться новые ответчики типа СО-96.

В системах вторичной радиолокации военного предназначения используются также форматы сигналов IV и VI режимов единой системы государственного радиолокационного опознавания (ЕС ГРЛО).

В связи с интенсивным развитием технологии АЗН-В эти системы нашли применение в многопозиционных аэродромных системах наблюдения в качестве отдельного режима при обработке ответных сигналов в режиме S с функцией расширенного наблюдения АЗН-В 1090 ES (1090 - ответные сигналы на частоте 1090 МГц, ES - расширенный сквиттер для реализации АЗН-В). В ответном сигнале, кроме информации в режимах А и С, содержится высоко точная информация о координатах, параметрах движения, ближайших намерениях (следующем пункте маршрута и заданной высоте). Высокая точность местоположения обусловлена применением для этих целей на борту ВС систем спутниковой навигации (ГНСС, GPS, и др.). Применение таких систем в режиме S позволило решить ряд важных проблем: получить необходимые зоны наблюдения (обнаружения) с учетом рельефа местности и особенностей аэродрома; исключить явление “мертвой зоны” (воронки), проявляющейся в первичных и вторичных РЛС; высокая точность координат независимо от дальности и высоты полета ВС; высокий темп обновления информации (не более 1 сек); высокая пропускная способность системы из-за исключения взаимных помех от других ответчиков в дискретно-адресном режиме; малые габариты и вес; низкая потребляемая энергия при малой мощности передатчика запросчика; низкая стоимость наземной аппаратуры по сравнению с радиолокаторами. Такая многопозиционная система наблюдения может использоваться как для наблюдения и опознавания ВС (во время полета в районе аэродрома, при взлете и посадке, так и во время руления и стоянки), а также транспортных средств (ТС) и наземных объектов, оборудованных ответчиками, находящихся на аэродроме. Каждому маяку присваивается уникальный идентификатор, который передается в составе ответного сообщения.

ИКАО вводит понятия следующих МПСН: WAM - широкозонная система мультилатерации, для наблюдения в воздушном пространстве при выполнении полетов по маршрутам; MLAT - система наблюдения для мониторинга воздушного пространства в районе аэродрома или наземного движения в аэропорту.

Применение многопозиционных систем в режиме S с функцией расширенного наблюдения АЗН-В 1090 ES позволят использовать оптимальные траектории полета в аэродромной зоне, повысить пропускную способность аэродрома, уменьшить экономические затраты на выполнение полетов (заход на посадку без выполнения навигационной “коробочки”, можно использовать сокращенные нормы вертикального эшелонирования, сокращение времени речевого обмена ГРП на управление ВС, автоматизация при обработке получаемой информации на КДП, введение режимов директорного и автоматического управления ВС).

В качестве недостатка многопозиционных систем в режиме S с функцией расширенного наблюдения АЗН-В 1090 ES необходимо отметить возможность имитации сообщений АЗН-В с хулиганскими, террористическими целями, преднамеренное искажение информации в системах управления государственной авиации, выход из строя бортового оборудования или системы глобальной спутниковой навигации. Возникает задача независимой проверки координатных данных, присылаемых с борта ВС в этом режиме. Её можно решить путем предварительного решения в МПСН аэродрома алгоритмов (1) - (4). Если высокоточные данные координат ВС, полученных с использованием алгоритмов (1) - (4) считать эталонными, и координаты полученные от двух систем наблюдения, интерполированные на один и тот же момент времени, примерно равны, то данные о местоположении ВС режима АЗН-В 1090 ES считаются достоверными. Безопасное использование информации АЗН-В в наиболее ответственных зонах наблюдения должно предполагать возможность независимого (от бортовой навигационной системы и ГНСС) измерения координат ВС.

Применение многопозиционных систем наблюдения и посадки, при управлении ВС на военном аэродроме, отвечает основному показателю сложных систем «эффективность - стоимость». В отличие от однопозиционных систем, в многопозиционных при меньших аппаратурных затратах расширяются функциональные возможности: зоны обнаружения, точность измерения координат и параметров движения ВС, экономические показатели. Однако эффективное применение таких систем предполагает комплексное использование систем как наземного, так воздушного и космического эшелонов.

Литература

1. Губанов А.В., Спирин Ю.В., Свищо В.С. Состояние и направления развития автоматизированной системы управления полетами военной авиации в районе аэродрома. Материалы Всероссийской научно-практической конференции “Современные проблемы и перспективные направления развития авиационных комплексов и систем военного назначения, форм и способов их боевого применения”. Воронеж: ВУНЦ ВВС, 2011, - С. 126 -129.

2. Многопозиционная система посадки воздушных судов. Патент РФ №2489325 от 30.08.2011.

3. Аэродромная многопозиционная система наблюдения “Тетра”. http://www.lemz.ru.

4. Прохоров А.В., Столяров Г.В., Бондарь Д.С. Анализ состояния и оценка возможности реализации средств многопозиционных систем наблюдения для аэродромных АС УВД. Научный вестник МГТУ ГА, 2013, №193, - С.64 - 69.

5. Циркуляр ИКАО 326-AN/188. Оценка наблюдения с использованием систем ADS-B и мультилатерации в целях обеспечения обслуживания воздушного движения и рекомендации по их внедрению. Монреаль: ИКАО, 2013.

6. Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация. M.: Радио и связь, 1993. - 416 с.

Размещено на Allbest.ru