Что такое расширенный сквиттер
Автоматическое зависимое наблюдение-трансляция
Автоматическое зависимое наблюдение-вещание ( ADS-B ) представляет собой совместную система наблюдения для управления воздушного движения и связанных с ними приложения. Самолет, оборудованный ADS-B, определяет свое местоположение с помощью спутниковой системы позиционирования (GNSS) и периодически отправляет это местоположение и другую информацию на наземные станции и другие воздушные суда с ADS-B, работающие в этом районе.
Резюме
Принцип ADS-B
Есть два типа зависимого мониторинга:
ADS-C работает в подключенном режиме: сначала необходимо установить соединение между самолетом и станцией, заинтересованной в информации, которую он собирается отправлять (обычно это станция управления воздушным движением на земле). Затем, согласно автоматически заключенному «контракту», самолет будет отправлять только один раз или периодически свою позицию. ADS-C обычно используется в океанских районах с использованием спутниковых каналов. Поскольку эти ссылки дороги, скорость передачи информации обычно невысока, например, каждую минуту или каждые десять минут.
ADS-B, напротив, работает в широковещательном режиме: соединение не устанавливается. Самолет регулярно отправляет свое местоположение и другую информацию посредством радиопередачи под названием «ADS-B out» всем заинтересованным пользователям, обычно наземным службам управления, но также и другим самолетам, если они оснащены приемником (говорит ADS-B «in»). Скорость передачи информации о местоположении зависит от фазы полета, например, каждые десять секунд в пути и каждую секунду при заходе на посадку.
Системы ADS-B
Доступны три ссылки ADS-B:
1090ES является расширением радиолокационных ретрансляторов режима S, которые передают на частоте 1090 МГц. На самолетах, оборудованных режимом S и TCAS, эти транспондеры уже могут отправлять и принимать 56-битные сообщения, используемые TCAS. Модификация позволяет им отправлять 112-битные сообщения, достаточные для «выхода» ADS-B, и, возможно, принимать их (ADS-B «вход»). На земле информацию ADS-B можно получить либо с помощью радара режима S, либо с помощью простой всенаправленной антенны, что гораздо дешевле. Поскольку почти все коммерческие самолеты уже оснащены TCAS, 1090ES является относительно недорогим решением для этих самолетов. То же самое не относится к другим самолетам, в частности к небольшим частным самолетам, для которых установка ADS-B в 1090ES «с нуля» стоит очень дорого.
Режим VDL 4 является одновременно средством наблюдения и связи, работающим в воздушном диапазоне УКВ для навигационного оборудования (108–118 МГц). Для наблюдения VDL-4 предоставляет услуги ADS-B и TIS-B. Что касается связи, VDL-4 позволяет, как и VDL-2, предоставлять услугу CPDLC (связь по каналу передачи данных между контроллером и пилотом) по каналу передачи данных, а не голосом. Как и UAT, VDL Mode 4 более доступен, чем 1090ES, для авиации общего назначения.
Правоприменение
Приложения
Одна из проблем с «входом» ADS-B заключается в том, что пилоты будут видеть только самолеты, оснащенные ADS-B. По этой причине FAA разработало службу под названием TIS-B, которая позволяет земле отправлять на борт самолетов информацию о местоположении самолетов, не оснащенных ADS-B, но обнаруживаемых наземными радарами. Как будто у пилотов есть радиолокационное изображение на борту. Только Соединенные Штаты, похоже, активно продвигают эту услугу, заменяя старый TIS, который демонтируется, но который был оценен пилотами.
В то же время Соединенные Штаты также разрабатывают приложение FIS-B (служба полетной информации с использованием ADS-B), которое позволит передавать пилотам метеорологическую и аэронавигационную информацию.
Поскольку он передает более точную информацию, чем TCAS, ADS-B также может использоваться для улучшения последнего и даже для разработки новой бортовой системы предотвращения столкновений.
Наконец, поскольку ADS-B не зашифрован, любой может следить за воздушным движением с помощью простого приемника ADS-B, что может создавать проблемы с безопасностью. То же самое верно и на борту, поэтому взломанный самолет, который знает, что окружающее движение, может быть направлено на другой самолет в середине полета. Этот новый риск является предметом обсуждения в Соединенных Штатах.
Спутникозависимое наблюдение в гражданской авиации
Оборудованное бортовым ответчиком АЗН-В воздушное судно, самостоятельно определяя свои координаты по спутнику (GPS, ГЛОНАСС, собственно по этой причине технология и называется спутникозависимой), передает данные о своем местоположении на наземные станции АЗН-В в течение всего полёта. Вне зависимости от поступления запроса от наземного запросчика, примерно каждую секунду самолетом передается расширенный сквиттер (extended squitter), этот сквиттер содержит координаты месторасположения воздушного судна. Среди данных, помимо координат, транслируются курс, барометрическая высота, статус воздушного судна (наличие/отсутствие аварий, необходимость медицинской помощи, захват самолета, отказ радиосвязи) и т.д.
Линии передачи данных
В мире существует три режима передачи данных АЗН-В, это 1090ES, VDL4 и UAT. UAT – это формат, используемый только в США, комбинированно с 1090ES для авиации общего назначения. VDL4 – режим, изобретенный в 80-е годы 20 века в Швеции. Данный формат не подтвердил свою эффективность непосредственно в гражданской авиации, имея слабую скорость передачи данных – в 50 раз меньше, чем у 1090ES, в связи с чем исключен из программ развития гражданской авиации во всем мире.
В частности, одними из ключевых аргументов являются способность отвечать требованиям по заданным характеристикам и наличие бортового оборудования указанного стандарта. На сегодняшний день более 80% воздушных судов зарубежного производства, осуществляющих полеты в Российской Федерации, имеют бортовые ответчики АЗН-В 1090 ES. Отечественными предприятиями промышленности производится серийное оснащение бортовым оборудованием АЗН-В 1090 ES воздушных судов SSJ-100, запланировано оснащение воздушных судов МС-21, Ил-76ТД-90ВД, Ту-214, Ил-114-300, Ил-112, а также доработка существующего парка Ил-96-300, Ил-96-400 и Ил-96-400М до функционала АЗН-В 1090 ES.
Внедрение единого режима передачи данных АЗН-В 1090ES позволяет стандартизировать и оптимизировать мониторинг полетов гражданской авиации во всех классах воздушного пространства. Это обеспечит цельность и бесшовность создаваемого поля наблюдения, предоставит возможность гибкой интеграции и осведомленности всех заинтересованных сторон, повышая уровень безопасности.
Разворачиваемые на базе 1090ES системы автоматического зависимого наблюдения и мультилатерации представляют собой единую унифицированную платформу, аккумулирующую данные от территориально-распределенных источников данных – станций АЗН-В. В перспективе эта платформа будет использоваться для осуществления информационно-навигационных услуг, голосовой связи на малых высотах, передачи цифровых данных «борт-земля» и интеграции с системами метеообеспечения.
Первым объектом подобной системы территориально-распределенных источников данных является проект по интеграции двух многопозиционных систем наблюдения на базе единого стандарта 1090ES в Северо-Западном Федеральном округе. Проектирование интегрированной системы МПСН с функционалом АЗН-В произведено на аэродроме Пулково для обеспечения бесшовного поля наблюдения в зоне подхода, на посадочной прямой и на поверхности аэродрома Пулково, а также мониторинга выдерживания высоты воздушных судов (HMU+AHMS) в условиях сокращенных интервалов эшелонирования (RVSM). Интеграция решит задачи не только получения точных и достоверных данных в режиме реального времени, но и многие вопросы по наблюдению за воздушным движением над городом Санкт-Петербург Ленинградской областью.
СОДЕРЖАНИЕ
Описание
Используя «ADS-B Out», каждый самолет периодически передает информацию о себе, такую как опознавание, текущее положение, высоту и скорость, через бортовой передатчик. ADS-B Out предоставляет авиадиспетчерам информацию о местоположении в режиме реального времени, которая в большинстве случаев является более точной, чем информация, доступная в существующих радиолокационных системах. Имея более точную информацию, УВД сможет определять местоположение и разделять воздушные суда с улучшенной точностью и синхронизацией.
Преимущества
ADS-B предоставляет много преимуществ как пилотам, так и диспетчерам УВД, повышая как безопасность, так и эффективность полета.
В отличие от некоторых альтернативных погодных услуг в полете, которые в настоящее время предлагаются на коммерческой основе, в США не будет взиматься абонентская плата за использование услуг ADS-B или их различных преимуществ. Владелец самолета оплатит оборудование и установку, а Федеральное управление гражданской авиации (FAA) оплатит администрирование и трансляцию всех услуг, связанных с этой технологией.
Безопасность
Даже воздушные суда, оснащенные только ADS-B Out, выиграют от способности авиадиспетчеров более точно и надежно отслеживать свое местоположение. При использовании этой системы и пилоты, и диспетчеры будут видеть одну и ту же радиолокационную картинку. Другие полностью оборудованные самолеты, использующие воздушное пространство вокруг них, смогут легче идентифицировать и избегать конфликта с самолетом, оснащенным ADS-B Out. С помощью прошлых систем, таких как система предупреждения о дорожном движении и предотвращения столкновений (TCAS), самолет мог видеть только другие летательные аппараты, оснащенные той же технологией. С ADS-B информация отправляется на самолет с помощью ADS-B In, который отображает все воздушные суда в зоне, если они оснащены ADS-B Out. ADS-B обеспечивает лучшее наблюдение в периферийных зонах радиолокационного обзора. ADS-B не имеет ограничений по размещению, как у радара. Его точность неизменна во всем диапазоне. В обеих формах ADS-B (1090ES и 978 МГц UAT) отчет о местоположении обновляется один раз в секунду. UAT 978 МГц предоставляет информацию за одну короткую передачу. Система 1090ES случайным образом передает два различных типа отчетов о местоположении (четное / нечетное). Для однозначного декодирования местоположения необходим один отчет о местоположении обоих видов или ближайшая опорная позиция.
ADS-B обеспечивает повышенную безопасность, обеспечивая:
Эффективность
Технология ADS-B обеспечивает более точный отчет о местоположении самолета. Это позволяет диспетчерам направлять воздушные суда в и из переполненного воздушного пространства с меньшими стандартами эшелонирования, чем это было ранее безопасно. Это сокращает количество времени, которое воздушное судно должно тратить на ожидание разрешений, направление на интервалы и ожидания. Оценки показывают, что это уже оказывает благотворное влияние на сокращение загрязнения и расхода топлива.
Улучшение пропускной способности
ADS-B позволяет увеличить пропускную способность и эффективность, поддерживая:
Другие приложения
Отображение информации о дорожной обстановке в кабине пилота
В дополнение к трафику, основанному на отчетах ADS-B, функция CDTI может также отображать текущие погодные условия, местность, структуру воздушного пространства, препятствия, подробные карты аэропорта и другую информацию, относящуюся к конкретному этапу полета.
Предотвращение столкновений в воздухе
ADS-B рассматривается как ценная технология для улучшения работы бортовых систем предотвращения столкновений (БСПС). Включение ADS-B может дать такие преимущества, как:
В конце концов, функция БСПС может быть обеспечена исключительно на основе ADS-B, не требуя активных запросов других приемоответчиков воздушного судна.
Другие приложения, которые могут получить выгоду от ADS-B, включают:
Риск безопасности
Самолеты только с транспондером или вообще без транспондера отображаться не будут. Таким образом, пилоты, которые становятся самодовольными или чрезмерно самоуверенными в этой системе, представляют собой проблему безопасности не только для них самих, но и для других самолетов, использующих только транспондер, и самолетов-планеров без транспондера ADS-B.
Самолеты- планеры часто используют систему FLARM для предотвращения столкновений с другими самолетами-планерами, но эта система несовместима с ADS-B. Таким образом, воздушные суда с ADS-B, но без FLARM представляют угрозу безопасности для планеров с FLARM, но без ADS-B, и наоборот. По этой причине некоторые самолеты, например те, которые используются для буксировки планеров, имеют транспондеры FLARM и ADS-B.
Теория Операции
Система ADS-B состоит из трех основных компонентов: 1) наземная инфраструктура, 2) бортовой компонент и 3) эксплуатационные процедуры.
Источник вектора состояния и другой передаваемой информации, а также пользовательские приложения не считаются частью системы ADS-B.
Физический слой
Приемопередатчик универсального доступа (UAT)
Расширенный сквиттер 1090 МГц
С 1090 ES существующий транспондер режима S ( TSO C-112 или автономный передатчик 1090 МГц ) поддерживает тип сообщения, известный как сообщение расширенного сквиттера. Это периодическое сообщение, которое содержит информацию о местоположении, скорости, времени и, в будущем, намерении. Базовая ES не предлагает намерения, поскольку текущие системы управления полетом не предоставляют такие данные (называемые точками изменения траектории). Чтобы позволить воздушному судну отправлять расширенное сквиттерное сообщение, транспондер модифицируется (TSO C-166A), и на транспондер направляется информация о местоположении воздушного судна и другая информация о состоянии. Наземные станции УВД и воздушные суда, оснащенные системой предотвращения столкновений (TCAS), уже имеют необходимые приемники с полосой пропускания 1090 МГц (режим S) для приема этих сигналов, и потребуются только усовершенствования для приема и обработки дополнительной расширенной информации сквиттера. Согласно решению FAA о соединении ADS-B и техническим стандартам соединения, 1090 ES не поддерживает услугу FIS-B.
Связь с обзорным радаром
РЛС первичного наблюдения не требует взаимодействия с самолетом. Это надежно в том смысле, что виды отказов при наблюдении ограничиваются теми, которые связаны с наземной радиолокационной системой. Вторичный обзорный радар зависит от активных ответов от самолета. Его режимы отказа включают транспондер на борту самолета. Типичные установки ADS-B на самолетах используют выход навигационного блока для навигации и для совместного наблюдения, создавая общий режим отказа, который необходимо учитывать в системах наблюдения за воздушным движением.
| Тип | Независимый? | Кооперативная? |
|---|---|---|
| РЛС первичного наблюдения (ППР) | Да: данные наблюдения получены с помощью радара | Нет: не зависит от оборудования ВС. |
| Вторичный обзорный радар (ВРЛС) | Нет: данные наблюдения предоставлены транспондером самолета. | Да: требуется, чтобы у самолета был работающий транспондер ATCRBS |
| Автоматическое зависимое наблюдение (ADS-B) | Нет: данные наблюдения предоставлены с самолетов | Да: требуется, чтобы самолет имел работающую функцию ADS-B |
| Источник: DO-242A | ||
Излучаемый луч становится шире по мере увеличения расстояния между антенной и самолетом, что снижает точность информации о местоположении. Кроме того, для обнаружения изменений скорости самолета требуется несколько разверток радара с интервалом в несколько секунд. Напротив, система, использующая ADS-B, создает и прослушивает периодические отчеты о местоположении и намерениях с самолетов. Эти отчеты создаются на основе навигационной системы самолета и распространяются по одному или нескольким каналам передачи данных ADS-B. Точность данных больше не зависит от местоположения самолета или продолжительности времени между поисковыми сигналами радара. (Тем не менее, мощность сигнала, полученного от самолета на наземной станции, по-прежнему зависит от расстояния от самолета до приемника, и помехи, препятствия или погода могут снизить целостность принятого сигнала в достаточной степени, чтобы предотвратить цифровую передачу сигнала. данные от декодирования без ошибок.Когда самолет находится дальше, более слабый принимаемый сигнал будет больше подвержен влиянию вышеупомянутых неблагоприятных факторов и с меньшей вероятностью будет принят без ошибок. Обнаружение ошибок позволит распознать ошибки, поэтому система поддерживает полную точность независимо от местоположения самолета, когда сигнал может быть получен и декодирован правильно. Это преимущество не означает полного безразличия к дальности полета самолета от наземной станции.)
Связь с ADS-A / ADS-C
Существует два общепризнанных типа ADS для авиационных приложений:
ADS-A основан на согласованных одноранговых отношениях между воздушным судном, предоставляющим информацию ADS, и наземным средством, требующим получения сообщений ADS. Например, отчеты ADS-A используются в будущей аэронавигационной системе (FANS), использующей бортовую систему адресации и передачи сообщений (ACARS) в качестве протокола связи. Во время полета над зонами без радиолокационного покрытия, например над океаном и полярными водами, отчеты периодически отправляются воздушным судном в контролирующий район воздушного движения.
Задержка передачи, вызванная протоколом или спутниками, достаточно значительна, чтобы требовать значительного эшелонирования воздушных судов. Стоимость использования спутникового канала снижает частоту обновлений. Другой недостаток заключается в том, что никакое другое воздушное судно не может извлечь выгоду из передаваемой информации, поскольку информация ACARS не ретранслируется с наземных средств на другие воздушные суда.
Каналы восходящей связи TIS – B получены из лучших доступных источников наземного наблюдения:
Услуга многоканального шлюза
Услуга многоканального шлюза является дополнением к TIS-B для обеспечения взаимодействия между различными воздушными судами, оснащенными 1090ES или UAT, с использованием наземных ретрансляционных станций. Эти самолеты не могут напрямую обмениваться данными ADS-B воздух-воздух из-за разных частот связи. В зонах аэродрома, где используются оба типа линии связи ADS-B, наземные станции ADS-B / TIS-B используют радиопередачу «земля-воздух» для ретрансляции отчетов ADS-B, полученных по одному каналу, на воздушные суда, использующие другой канал.
Хотя многозвенная связь «решает» проблему тяжелых авиалайнеров, работающих на одной частоте, по сравнению с легкими самолетами, двухчастотный характер системы имеет несколько потенциальных проблем:
Из-за проблем с многоканальным подключением многие производители ADS-B проектируют системы ADS-B как двухчастотные.
Полетно-информационное обслуживание-вещание (FIS-B)
FIS-B предоставляет текст погоды, графики погоды, NOTAM, ATIS и аналогичную информацию. FIS-B по своей сути отличается от ADS-B тем, что требует источников данных, внешних по отношению к воздушному судну или радиовещательному устройству, и имеет другие требования к характеристикам, такие как периодичность трансляции.
В США услуги FIS-B будут предоставляться по линии UAT в районах, где есть инфраструктура наземного наблюдения.
В Соединенных Штатах
ADS-B является неотъемлемой частью запланированной модернизации воздушного пространства NextGen и позволит улучшить видимость самолетов при более низких общих затратах, чем раньше. Оборудование ADS-B соответствует одному из двух наборов государственных стандартов США: DO-260B и DO-282B.
Самолеты, выполняющие полеты в Соединенных Штатах в классах воздушного пространства, перечисленных ниже, должны иметь оборудование, обеспечивающее передачу ADS-B Out.
Нет такого мандата для ADS-B In, который получает данные и передает их на дисплеи в кабине экипажа. Требования FAA к воздушному пространству намеренно исключают некоторое воздушное пространство, которое часто используется авиацией общего назначения.