Управление воздушным движением (УВД) находится в компетенции государства. В США УВД осуществляется федеральным управлением гражданской авиации (ФАА) – отделением министерства транспорта. В Канаде эти функции осуществляет управление воздушного транспорта. В нашей стране УВД было возложено на органы Единой системы управления воздушным движением (ЕС УВД).

Во всех странах мира используются аналогичные методы УВД. Система УВД США имеет широкую сеть пунктов управления, обслуживающих 50 штатов и заморские территории США, такие, как Гуам, Восточное Самоа и Пуэрто-Рико. Эта сеть включает центры УВД на воздушных трассах, аэропортовые контрольно-диспетчерские пункты (КДП), центры авиадиспетчерской службы, радиолокационные станции дальнего действия и диспетчерские РЛС, радионавигационные станции и системы автоматизированного управления посадкой. Приблизительно половина сотрудников ФАА занимается вопросами УВД.

Правила полетов.

Самолет управляется в соответствии с правилами визуального полета (ПВП) или правилами полетов по приборам (ППП). Согласно ПВП, летчики, выполняя полет, обязаны следить за другими самолетами, не допуская столкновений, и не должны входить в зоны с низкой облачностью и плохой видимостью. ППП применяются летчиками, управляющими самолетом по приборам в соответствии с указаниями авиадиспетчера. Летчик может руководствоваться теми или иными правилами полета в зависимости от погодных условий, но при любых обстоятельствах он должен следить за показаниями приборов и выполнять государственные и международные авиационные правила. В целях безопасности гражданские воздушные лайнеры обычно используют ППП.

Воздушное пространство.

В США воздушное пространство делят на диспетчерское и неконтролируемое. Службы УВД осуществляют контроль в диспетчерском воздушном пространстве, в которое включают низкие и высотные воздушные трассы, диспетчерские зоны аэропортов и диспетчерские районы.

Воздушные трассы.

Воздушная трасса представляет собой коридор, границы которого отстоят на 6,5 км от осевой линии. Внутри этого коридора гарантируется безопасность полета самолета по приборам.

Диспетчерские зоны аэропортов.

Диспетчерская зона – это воздушное пространство около аэропорта, ограниченное полусферой радиусом 8 км. В диспетчерских зонах крупных аэропортов обеспечивается безопасность полета самолетов в условиях плохой видимости.

Диспетчерские районы.

Под диспетчерским районом аэропорта понимается обслуживаемая диспетчерской службой часть воздушного пространства, выходящая за пределы воздушных трасс и диспетчерских зон. Диспетчерский район позволяет отделить летчиков, работающих по ПВП, от летчиков, использующих ППП.

Средства управления воздушным движением.

Средства УВД делятся на три категории: центры УВД на воздушных трассах, аэропортовые КДП и центры авиадиспетчерской службы.

Центр УВД на воздушных трассах.

Центр УВД на воздушных трассах управляет полетом самолета от аэропорта отправления до аэропорта назначения. Такой центр осуществляет контроль воздушного движения над территорией, площадь которой может составлять 260 тыс. кв. км и более. Типичный центр УВД на воздушных трассах использует до семи РЛС дальнего действия и включает от 10 до 20 пунктов связи воздушного судна с наземными станциями. Радиус действия РЛС составляет 320 км. В часы пик в таком центре УВД может быть занято до 150 авиадиспетчеров.

Аэропортовые КДП.

Вблизи аэропорта движение самолетов управляется с КДП. КДП управляет взлетом и посадкой самолетов и осуществляет радиолокационное наблюдение за самолетами в районе основного аэропорта и запасных аэродромов. КДП обеспечивает заход на посадку и выход из зоны аэропорта самолетов, работающих по ППП, и обслуживает самолеты, использующие ПВП. КДП размещается в специальной высотной конструкции – вышке – или в куполе на крыше здания аэровокзала.

ФАА разработало и установило во всех крупных аэропортах компьютерные системы УВД. Такая система выводит на экран дисплея радара всю необходимую информацию, включая опознавание самолета, его скорость, высоту и направление движения.

Центры авиадиспетчерской службы.

Эти центры ведут свое происхождение от станций связи, которые предоставляли сведения о погоде летчикам почтовых авиалиний в 1920-х годах. В настоящее время эти центры обслуживают как гражданские, так и военные воздушные суда. Некоторые центры информируют летчиков о погодных условиях на воздушных трассах и в аэропортах, силе и направлении ветра и сообщают другие полезные сведения, позволяющие скорректировать план полета. Они могут предоставить навигационную помощь летчикам, потерявшим связь с землей. Некоторые центры авиадиспетчерской службы, как и КДП, работают круглосуточно.

Перспективы.

ФАА эксплуатирует постоянно модернизируемую сеть автоматизированных центров авиадиспетчерской службы, которые обслуживают полеты на всей территории США.

Разрабатываются усовершенствованные автоматизированные системы, использующие новейшие достижения в вычислительной технике и программном обеспечении, которые позволят выбирать безопасный маршрут полета самолета и топливосберегающие траектории движения, выявлять и устранять возможности столкновений самолетов друг с другом или с землей, соблюдать интервалы движения и транслировать всю необходимую информацию непосредственно на борт самолета.

Автоматизированные системы управления воздушным движением
		предназначена для обеспечения безопасности, повышения экономичности и
регулярности полетов авиации различных					ведомств в районе аэродрома, на воздушных трассах
и во внетрассовом воздушном пространстве путем автоматизации текущего планирования,
сбора, обработки и отображения радиолокационной, аэронавигационной и метеоинформации.
РЛК - радиолокационный комплекс
ПРЛ - первичный радиолокатор
ВРЛ - вторичный радиолокатор
			аппаратура	первичной
обработки			радиолокационной
информации
			аппаратура	трансляции
информации
ЦУВД - центр УВД
ПП - планы полетов

Аэродромно-районная автоматизированная система УВД «Альфа»

АРАС УВД «Альфа" предназначена для центров УВД с высокой и средней интенсивностью воздушного движения.

АРАС УВД «Альфа" построена на базе серийно выпускаемых унифицированных изделий, которые являются базовыми для основных подсистем АРАС. АРАС УВД «Альфа» сертифицирована МАК и рекомендована Министерством транспорта РФ для оснащения предприятий ГА. В настоящее время эксплуатируется более чем в 180 центрах УВД в России и за рубежом.

Особенности технических решений АРАС УВД «Альфа»:

Использование унифицированных изделий для построения системы, обеспечивающее возможность создания конфигурации любой сложности в кратчайшие сроки, ее последующее наращивание и модификацию;

Максимальное использование универсальных аппаратных средств и вычислительной техники широкого применения от ведущих мировых производителей;

Многоплатформенное программное обеспечение Windows/Linux/МСВС;

100%-ное дублирование и резервирование всех подсистем и их сегментов;

Автоматизированное техническое управление и контроль;

Реализация сопряжения со всеми российскими комплексами и системами обеспечения РТО полетов и УВД, находящимися в эксплуатации;

Возможность сопряжения с импортными и перспективными системами по стандартным протоколам и интерфейсам (ASTERIX, ARINC, OLDI, QSIG, MFC-R2 и др.);

Защита от несанкционированного доступа по классу 1В и по 2-му уровню контроля не декларированных возможностей.

Основные функции АРАС УВД «Альфа»:

- обработка радиолокационной и координатной информации;

- обработка плановой информации;

- диспетчерская связь;

- прием, передача и обмен информацией и данными;

- отображение воздушной обстановки;

- документирование информации;

- обучение и тренаж;

Комплекс средств автоматизации управления воздушным движением (КСА УВД) "Альфа-3"

КСА УВД "Альфа-3» обеспечивает прием, обработку, отображение и интеграцию информации о воздушной обстановке, плановой, метеорологической и аэронавигационной информации на дисплеях высокого разрешения рабочих мест специалистов ОрВД. В комплексе автоматизированы процессы анализа воздушной обстановки, процедуры УВД и пультовые операции.

Источниками информации могут являться все типы радиолокационных станций и радиопеленгаторов, метеостанции и комплексы, спутниковые системы навигации и УВД (АЗН-В, АЗН-К), наземные телеграфные каналы и цифровые линии.

Сервер (дублир.)

АРМ диспетчера УВД с РЛК (дублир.)

АРМ диспетчера УВД, РП без РЛК

АРМ диагностики и управления

Оборудование ЛВС

Комплект ЗИП

Функциональные возможности

Комплекс "Альфа-3" имеет модульную архитектуру, предусматривающую 100%-ное резервирование. КСА УВД "Альфа-3" обеспечивает:

- многооконный графический интерфейс, соответствующий современным рекомендациям Евроконтроля

- отображение на экране аналоговой и цифровой траекторной информации, а также полетных данных

- сопровождение целей по первичному и вторичному каналу

- построение сглаженных траекторий движения воздушных судов с объединением данных от нескольких источников информации

- автоматический ввод в сопровождение ВС при поступлении полетной информации

- сопряжение с системой планирования воздушного движения

- прогнозирование положения ВС

- обнаружение и сигнализацию о конфликтных ситуациях и нарушениях минимальной безопасной высоты

- отображение цветной картографической информации, отображение признаков бедствия и аварийных ситуаций

- возможность оперативного изменения диспетчером вида информации на мониторе

- автоматизированное согласование между секторами УВД

- автоматизированное согласование между системами смежных центров УВД

- аварийную и функциональную световую и звуковую сигнализацию

- документирование и архивирование информации с возможностью оперативного поиска и просмотра, а также ее выдачу на внешние цифровые системы документирования

- защиту информации от несанкционированного доступа

- дополнительные сервисные функции (записная книжка, специализированный калькулятор, сигнализация заданных по времени событий, отображение справочной информации и т. п.).

Основные технические характеристики:

1. Источники РЛИ:

ОРЛ-Т : 1РЛ-139, 1Л-118, "Скала", "Утес-Т", "Корень-АС", "Крона", МВРЛ-СВК, "Радуга"ОРЛ-А : ДРЛ-7СМ, "Иртыш", "Экран-85", "Урал", "Лира-А"

РТС : РСБН-4Н, РСП-6М2, РСП-10МН, "ПУЛЬСАР-Н", "Сонар"

ОРЛ-Т : "Лира-Т"

ОРЛ-А : "Экран-1АС", "Лира-А10"

2. Источники АРП : АРП-75, АРП-95, АРП "Платан"

3. Источники метеоинформации: КРАМС, "МетеоСервер", АМИС РФ

4. Интерфейсы взаимодействия со средствами РТО: С-2, Asterix, ПРИОР

5. Количество сопровождаемых целей: до 300

6 .Количество сопровождаемых целей в режиме автосопровождения: до 100 7. Средства отображения информации: цветные ЖКИ

мониторы с диагональю от 19", с разрешением не менее 1280x1024

Комплекс средств передачи радиолокационной, пеленгационной, речевой и управляющей информации (КСПИ) "Ладога"

КСПИ «Ладога» предназначен для сбора, обработки и передачи данных от радиолокационных станций, радиопеленгаторов и приемопередающих центров по каналам (линиям) связи в центры УВД,

а также для обмена данными между центрами УВД.

В зависимости от используемых каналов (линий) связи комплекс имеет три варианта исполнения:

Для физических линий

Для радиоканала (беспроводных линий связи)

Для магистральных каналов связи

В состав комплекса входит от 1 до 8 станций передачи данных от источников информации и от 1 до 8 станций приема данных с последующей передачей потребителям.

Комплекс "Ладога" обеспечивает передачу оцифрованных данных от следующих источников информации:

Первичных и вторичных трассовых радиолокаторов

Первичных и вторичных каналов аэродромных радиолокаторов

Посадочных радиолокаторов

Комплексов РСП

Автоматических радиопеленгаторов

Метеорологических информационных комплексов

Систем плановой информации

Источников информации сетей АНС ПД и ТС

Источников речевой информации командной радиосвязи и телефонной связи

Источников диагностической и управляющей информации

Комплекс обеспечивает интеграцию разнесенных систем и средств автоматизации УВД и ПВД, а также организацию обмена данными между центрами УВД объединенных районов и укрупненных центров.

Основные технические характеристики

1. Режимы передачи данных: точка-точка (симплекс), точка-точка (дуплекс), звезда (1 передатчик, несколько приемников)

2. Емкость по видам информации, каналов:

аналоговой радиолокационной информации: до 2цифровой радиолокационной информации: до 16радиопеленгационной информации (каналов АРП): до 16речевой информации: до 32управляющей информации (ТУ/ТС): до 16

3. Поддерживаемые интерфейсы сопряжения:

аналоговой радиолокационной информации: 1РЛ-138, 1Л-118, "Экран- 85" (и его модификации), ТРЛК-11, "Иртыш", ДРЛ-7СМ, "Урал"цифровой радиолокационной информации: АПОИ "Вуокса", "ПРИОР", ВИП-118, "Холодное небо", КОРС, ЛАДОГАрадиопеленгационной информации: АРП-75, АРП-95, "Платан"каналов речевой информации: 2-4-проводные каналы ТЧ

каналов передачи данных: RS-232, RS-422, RS-485, V.35, G.703, G.703.1, Frame-Relay

сети АНС ПД и ТС: МТК-2, Х.25

4. Обеспечивает передачу информации на расстояние: для радиоканала - 25 км, для физических линий - 8 км, для магистральных каналов - без ограничения

5. Переключение между каналами связи: автоматическое, мультиплексированное, ручное

Информационный сервер (ИС) «Ладога-ИС»

ИС «Ладога-ИС» предназначен для сбора, обработки, объединения и передачи информации, поступающей от радиолокационных станций, радиопеленгаторов и приемопередающих центров по каналам (линиям) связи в центры УВД, а также для обмена данными между центрами УВД.

ИС является узловым элементом сети обмена данными системы ОрВД (ATN). Информационный сервер "Ладога-ИС" является модификацией комплекса средств обработки радиолокационной, пеленгационной, речевой и управляющей информации "Ладога".

КОМПЛЕКСНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ СТЕНД ПОЛУНАТУРНОГО ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ (КИС УВД)

Предназначение

КИС УВД – это комплекс полунатурного моделирования «Комплексный исследовательский стенд управления воздушным движением», предназначенный:

для отработки и исследования функционального взаимодействия бортовой компоненты управления полетом (пилотов и бортовой авионики) и наземной компоненты (диспетчеров УВД и планирования, а также средств автоматизации УВД) при решении задач наблюдения и самолетовождения в сложных условиях;

для отработки перспективных функциональных возможностей борта в части наблюдения и самолетовождения, связанных с делегированием ответственности на борт;

для оценки эффективности применения новых бортовых средств и возможностей CNS;

для оценки перспективных концепций, методов, способов, технологий организации ВД и их компонент, а также оценок по соответствию им бортового оборудования перспективных воздушных судов (ВС).

Решаемые задачи

Отработка перспективных бортовых приложений функции наблюдения и самолетовождения:

• обнаружение конфликтов (Conflict Detection, CD);

  автоматическое разрешение конфликтов (Airborne Conflict Management, ACM);

  улучшенный визуальный обзор (Enhanced Visual Acquisition, EVAcq);

  ремаршрутизация (Rerouting);

  улучшенный визуальный заход на посадку (Enhanced Visual Approach, EVApp);

  ситуационная осведомленность о занятости взлётно-посадочной полосы на конечном этапе захода на посадку (Final Approach and Runway Occupancy Awareness, FAROA);

  ситуационная осведомленность об обстановке на поверхности аэропорта (Airport Surface Situational Awareness, ASSA);

  поддержка вертикального эшелонирования на маршруте (In-Trail Procedure, ITP).

Отработка взаимодействия между бортом воздушного судна и диспетчером УВД на базе CPDLC.

Моделирование новых способов и технологий организации очереди на прилет и управление прилетом (AMAN), организации очереди и управления вылетом (DMAN).

Моделирование функции наземного управления движением на аэродроме (A-SMGCS).

Отработка алгоритмов управления и планирования потоков воздушного движения (ATFM).

Основные принципы моделирования

Взаимодействие осуществляется через общий диспетчер сообщений, который, в частности, реализует функции системы единого времени (СЕВ). При этом:

Динамические модели реализуют распределенный метод вычислений. Это позволяет осуществлять независимую логику работы различных систем. Через СЕВ процесс вычислений динамических моделей синхронизируется.

Используется единая база данных. Таким образом, реализуется некоторое подобие поля единой информационной системы SWIM, в котором идет обмен общей информацией.

Управление и синхронизация процессов моделирования осуществляется диспетчером сообщений как в реальном масштабе времени, так и в ускоренном.

Моделирование осуществляется в соответствии со следующей логикой:

Все аэронавигационные данные, данные по воздушным судам, по потокам воздушного движения хранятся в библиотеках сценариев в единой базе данных.

На этапе инициализации сеанса моделирования эта информация копируется в оперативные таблицы, и все приложения – компоненты стенда – обращаются к этим таблицам. Сигнал об инициализации передается по протоколу сетевого обмена TCP/IP.

Во время моделирования модели и макеты оповещают друг друга об изменении своего состояния по протоколу сетевого обмена TCP/IP.

Во время моделирования вся полетная (трековая) информация и информация о происходящих в системе событиях сохраняется в базе данных, в таблицах, специально предназначенных для протоколирования данных моделирования.

По окончании процесса моделирования запротоколированная информация архивируется и становится доступной для постполетного анализа.

Функциональные элементы КИС УВД

АРМ управления экспериментом - подготовка к проведению исследований (подготовка сценария), проведение моделирования, обеспечение информационного взаимодействия всех подсистем, анализ результатов моделирования, формирование отчетов.

АРМ управления экспериментом является центральным элементом всего комплекса КИС УВД. ПО АРМ управления экспериментом выполняет интегрирующую функцию для всего стенда, выступая в качестве арбитра, который регулирует ход моделирования и обеспечивает информационное взаимодействие между всеми компонентами стенда.

Пользовательский интерфейс АРМ Управления экспериментом (подготовка, проведение эксперимента, анализ результатов) - ПС «Управление экспериментом».

В состав ПО АРМ управления экспериментом входит целый комплекс различных программных средств, как работающих в полностью автоматическом режиме, так и имеющих человеко-машинный интерфейс. Используя данные средства, оператор АРМ управления экспериментом способен создавать, а затем выбирать для использования в конкретном эксперименте различные варианты исходных данных, которые используются элементами стенда. Во время сеанса моделирования ПО АРМ управления экспериментом предоставляет возможность следить за его ходом и руководить им, используя данные, получаемые от прочих участников эксперимента, включая графическую информацию, выводимую на различные системы визуализации. Кроме того, в состав описываемого программного комплекса входят средства для протоколирования и обработки полученных в ходе моделирования результатов с целью их последующего анализа.

Пользовательский интерфейс АРМ Управления Экспериментом (наблюдение за ходом эксперимента) - ПС «Визуализация воздушной обстановки». На рисунке представлены данные системы наземного наблюдения, плановый маршрут выделенного рейса, положение грозовых облаков.

Пользовательский интерфейс АРМ Управления Экспериментом (наблюдение за ходом эксперимента) - ПС «3D-визуализация воздушной обстановки».

3D-визуализация воздушной обстановки. Полёт над аэродромом «Шереметьево».

Макет кабины перспективного воздушного cудна - на данный момент в стенд КИС УВД включаются три макета кабины 1) разработанный совместно ФГУП «ГосНИИАС» и ФГУП «ПИЦ»; 2) кабина МС-21, разработанный ФГУП «ГосНИИАС»; 3) кабина ФГУП «ЦАГИ».

ФГУП «ПИЦ» разработал и реализовал на демонстраторах перспективной кабины ВС ГА прототипы новых способов информационного обеспечения экипажа и управления информационным полем, системами БРЭО. Способы отображения и ввода информации унифицированы, соответствуют интуитивно понятному алгоритму деятельности экипажа на различных этапах полета.

Характерным является управление информационным полем, пилотажно-навигационным и радиоэлектронным оборудованием самолета с помощью сенсорного экрана, а также дистанционных средств управления курсором, ввода данных, применение голосового управления.

В составе КИС УВД стенд прототипирования борта предназначен для проведения моделирования полета ВС с участием пилота с целью отработки решений при использовании перспективных систем и перспективного ПО.

Предоставляет возможность задавать и корректировать план полета. Выполнять все фазы полета: движение по поверхности аэродрома, взлет, набор высоты, крейсерский полет по маршруту, снижение, посадка. Обмен пилот-диспетчер обеспечивается по каналу CPDLC и традиционной голосовой связью.

Внешний вид кабины перспективного ВС.

На данный момент реализовано подключение кабины МС-21 ФГУП «ГосНИИАС» и кабины ФГУП «ЦАГИ».

АРМ диспетчера УВД - в основе – ПО резервного комплекса УВД «МК-2000», установленного в Московском районном центре. Модернизированная версия включает перспективные функции диспетчера (CPDLC, MONA, приём запросов на самоэшелонирования, ремаршрутизацию и др.).

Пользовательский интерфейс АРМ УВД – «МК-2000».

АРМ диспетчера УВД обеспечивает выполнение всех основных функций по управлению ВД, которые выполняет настоящий диспетчер на трассе, подходе, в зоне аэродрома:

контроль за воздушным движением, выявление опасных ситуаций;

собственно управление полетом подконтрольных ВС (выработка и передача управляющих команд, получение рекомендаций от других участников ОрВД, обмен голосовыми или цифровыми сообщениями с бортом);

информирование других участников УВД о воздушной обстановке в согласованном объеме.

Пользовательский интерфейс модернизированного ПО АРМ УВД.

Для функционирования макета в составе стенда в его программном обеспечении реализованы возможности по работе макета в автоматизированном режиме под контролем АРМ управления экспериментом.

В основе ПО АРМ УВД – ПО резервного комплекса УВД «МК-2000», установленного в Московском районном центре. Модернизированная версия включает перспективные функции диспетчера (CPDLC, MONA, приём запросов на самоэшелонирование, ремаршрутизацию и др.).

АРМ управления прилётом (AMAN) - имитирует работу диспетчера управления прибывающим на аэродром потоком ВС, вырабатывает регулирующие меры для их последующей реализации диспетчерами УВД.

ПО АРМ системы управления прилетом имитирует процесс планирования прилета воздушных судов на аэродром диспетчером планирования. АРМ управления прилетом на аэродром призвано обеспечить возможность исследований движения в самом «узком» месте системы ОрВД – в аэродромном пространстве и на самом аэродроме.

Моделирование работы диспетчера планирования на АРМ управления прилетом заключается в имитации выполнения всех действий при планировании прилетающего в аэропорт потока ВС: на основании актуальных плановых данных производится прогноз конфликтов для ВС (нарушения норм эшелонирования) в аэродромной зоне и при посадке на ВПП, вручную или автоматизированно вырабатываются меры регулирования для этого ВС (изменение плана полета), производится согласование предложенных мер регулирования: диспетчер АРМ управления прилетом должен согласовать предложенные меры с диспетчером системы УВД, а тот, в свою очередь – с экипажем ВС, в случае принятия предложенной меры регулирования информация о ней диспетчером системы УВД направляется в систему централизованного планирования для актуализации плана полета этого ВС.

В основном предложенная технология соответствует тем решениям, которые используются в настоящее время за рубежом. Уже несколько лет крупнейшие аэропорты (например, в Лондоне и Франкфурте) используют программные средства поддержки принятия решения при управлении прилетающим потоком ВС.

Пользовательский интерфейс АРМ Управления прилётом (ПС «Менеджер прилёта»).

Особенностью является наличие автоматической оптимизационной процедуры, позволяющей получать бесконфликтные варианты прилетающих потоков ВС в автоматическом режиме, при этом используются алгоритмы решения оптимизационной задачи, позволяющие находить решения, более близкие к глобальному оптимуму по сравнению с методами, используемыми в большинстве аналогичных зарубежных средств (например, FIFO: первый пришел – первый обслуживается).

Основными функциями ПО АРМ управления прилетом являются:

контроль за ситуацией по прилету и выявление нарушений норм продольного эшелонирования на пороге взлетно-посадочной полосы и в аэродромном пространстве;

автоматизированное управление прилетом воздушных судов в «ручном» режиме;

помощь диспетчерам службы УВД по регулированию потока воздушных судов на прилет.

Проводимые исследования:

оценка пропускной способности аэропорта;

оценка эффективности структуры воздушного пространства и выявление путей ее совершенствования;

оценка эффективности управления прилетом воздушных судов для различных схем управления.

АРМ управления вылетом (DMAN) - имитирует работу диспетчера управления потоком вылетающих с аэродрома ВС, вырабатывает регулирующие меры для их последующей реализации диспетчерами аэродромных диспетчерских пунктов.

ПО АРМ управления вылетом имитирует процесс планирования вылета с аэродрома воздушных судов диспетчером планирования. АРМ управления вылетом с аэродрома призвано обеспечить возможность исследований движения в самом узком месте системы ОрВД – в аэродромном пространстве и на самом аэродроме.

Моделирование работы диспетчера планирования на АРМ управления вылетом заключается в имитации выполнения всех действий при планировании вылетающего из аэропорта потока ВС – на основании актуальных плановых данных производится прогноз возможных нарушений норм эшелонирования при взлете с ВПП и в аэродромной зоне, вручную или автоматизированно вырабатываются меры регулирования (изменения плана полета), производится согласование с аэродромным диспетчером исполнительного старта, и после успешного согласования информация о мерах регулирования направляется в систему планирования для актуализации плана полета этого ВС.

В основном предложенная технология соответствует тем решениям, которые используются в настоящее время за рубежом. Уже несколько лет крупнейшие аэропорты (например, в Париже) используют программные средства поддержки принятия решения при управлении вылетающим потоком ВС.

Пользовательский интерфейс АРМ управления вылетом (ПС «Менеджер вылета»).

Особенностью реализации предлагаемого макета системы управления вылетом является наличие автоматической оптимизационной процедуры, позволяющей исследователю получать бесконфликтные варианты вылетающих потоков ВС в автоматическом режиме, при этом используются алгоритмы решения оптимизационной задачи, позволяющие находить решения, более близкие к глобальному оптимуму по сравнению с методами, используемыми в большинстве аналогичных зарубежных средств (например, FIFO: первый пришел – первый обслуживается).

Основными функциями являются:

контроль за ситуацией по вылету и выявление нарушений норм продольного эшелонирования на пороге взлетно-посадочной полосы и в аэродромном пространстве;

«ручное» регулирование воздушными судами;

автоматическое управление, а именно, выработка оптимальных мер регулирования очереди потока воздушных судов;

автоматизированное управление потоком воздушных судов;

помощь диспетчерам службы УВД по регулированию потока воздушных судов на вылет.

Макет системы централизованного планирования (CFMU), АРМ диспетчера организации потоков ВД - имитирует работу главного центра планирования, аналогом которого могут служить ГЦ ЕС ОрВД РФ и CFMU Евроконтроля.

Программно-аппаратный комплекс, с помощью которого имитируются процессы централизованного планирования воздушного движения и их взаимодействие с другими участниками планирования и управления воздушного движения.

Пользовательский интерфейс АРМ диспетчера организации потоков ВД (ПС «Анализ загрузки»).

Назначение системы централизованного планирования (СЦП) – моделирование двух главных функций централизованного планирования:

контроль за использованием воздушного пространства и оперативное вмешательство при выявлении проблем (регулирование потоков ВД назначением слотов вылета);

обеспечение всех участников ВД актуальной плановой информацией.

Моделирование работы центра планирования является автоматизированным, т.е. моделируются как функции автоматически выполняемых расчетов, так и функции работы диспетчеров планирования на специально для этого предназначенном АРМ.

ПО АРМ диспетчера организации потоков ВД включает интеллектуальные средства поддержки диспетчера для контроля и принятия решения, а также средства, обеспечивающие информационное взаимодействие с другими участниками ВД.

Имитационная модель автоматизированных систем управления воздушным движением - осуществляет непосредственный контроль и управление полетом ВС в моделируемом воздушном пространстве (ВП). Эта модель имитирует соответствующие действия диспетчеров РЦ, подхода, аэродромной зоны во всей области моделируемого ВП.

Имитационная модель автоматизированных систем УВД (ИМ АС УВД) обеспечивает моделирование управляемого диспетчером полета потока воздушных судов в составе динамической модели КИС УВД.

В ИМ АС УВД моделируется функциональное взаимодействие наземной системы УВД и ВС. Модель имитирует действия системы УВД по управлению ВС в целом, обеспечивая контроль за ВС на всех этапах его движения от перрона до перрона. Не моделируется работа каждого диспетчера (или диспетчерского места) в отдельности. Основными операциями, выполняемыми в модели, являются:

Операции при вылете ВС:

• регулирование потока ВС на вылет (назначение взлетно-посадочных полос, маршрута вылета SID и времени вылета);

  управление диспетчера исполнительного старта;

  контроль за взлетом (прогнозирование и выявление опасных сближений);

  контроль за полетом по маршруту вылета SID (прогнозирование и выявление опасных сближений);

Операции управления на маршруте:

• контроль за выполнением полета ВС на маршруте (краткосрочное обнаружение опасных сближений, выявление свершившихся нарушений);

  управление диспетчером ВС при смене эшелона крейсерского полета;

Операции при прилете ВС:

• управление диспетчеров РЦ прилетающими ВС (назначение времени пролета точки схода с ВТ, назначение пролета круга ожидания на границе аэродромной зоны, изменение маршрута подхода к точке начала маршрута прилёта STAR, изменение STAR с сохранением или заменой ВПП);

  контроль за выполнением полета ВС по маршруту прилёта STAR;

  контроль за посадкой.

Модель движения воздушных судов - моделируется движение в воздухе, а также по поверхности аэродрома.

Модель воздушного судна (ВС) описывает выполнение полета одного конкретного ВС. Цель управляемого полёта состоит в выполнении каждым ВС из выбранного по сценарию потока предписанного суточного плана полета.

Имитируются следующие действия экипажа и бортовой системы самолетовождения и стабилизации (БССС):

взаимодействие с диспетчерами в ходе выполнения полета;

расчет плановой траектории полета и ее корректировка в соответствии с командами диспетчера;

формирование команд бортовой системой самолетовождения для системы стабилизации.

Имитируется возможность появления ошибок, допускаемых экипажем.

Имитируются основные характеристики работы системы стабилизации (динамика отработки команд, ограничения на изменения угла крена, продольной и вертикальной скорости).

Имитируются погрешности самолетовождения, связанные с работой бортовой навигационной системы и поддерживающей ее наземной компоненты, а также учитывающие точность самолетовождения системой стабилизации.

Учитывается возможность отказа или сбоев в прохождении голосовых сообщений между экипажем и диспетчерами.

Результатом взаимодействия диспетчера с экипажем в процессе управляемого полета является команда на изменение условий полета, в соответствии с которой корректируется «путевая таблица», представляющая собой подробное описание программной траектории, которую должен выполнять ВС.

В режиме отладочного моделирования имитируется радиообмен между диспетчером и бортом.

Модель имитирует полет ВС по приборам. Кроме того, возможно использование бортовой системы наблюдения (как элемент всех или некоторых моделируемых ВС) для обеспечения ситуационной осведомленности экипажа и решения задач самоэшелонирования.

Модель системы наземного наблюдения - имитирует измерение, обработку и передачу в систему траекторных данных (полученных или радиолокационными средствами, или с использованием возможностей АЗН-В). Имитирует работу измерительных метеосредств.

Модель системы наземного наблюдения и системы наземных средств связи (далее – МНН) имитирует работу наземной системы наблюдения, предоставляющей информацию о местоположении ВС для системы УВД, работу системы метеонаблюдения по обеспечению системы УВД информацией об опасных метеоявлениях и работу наземных средств связи по обеспечению радиосвязи между ВС и органами УВД.

3 основные функциональные задачи МНН:

формирование оценок текущей траекторной информации для всех моделируемых ВС;

формирование актуальной карты облачности;

формирование информации о расположении наземного оборудования связи.

Модель развития метеоявлений - моделирует как состояние атмосферы (величину и направление ветра), так и состояние опасных метеоявлений (грозовых облаков).

Модель развития метеоявлений предназначена для имитации динамического развития метеорологической обстановки. Во время работы ПО имитируется развитие и исчезновение грозовых облаков трех типов.

Моделируются три типа грозовых облаков: одноячейковые, многоячейковые и суперячейки. Пространственная модель одноячейкового грозового облака представляется в виде перевернутого усеченного эллиптического параболоида. Красный цветом на рисунке представлена зона высокой интенсивности, желтым – средней, зеленым - слабой.

Модель одноячейкового грозового облака.

Многоячейковое грозовое облако моделируется как суперпозиция нескольких (от 2 до 8) одноячейковых облаков. Облако типа «суперячейка» моделируется как одноячейковое грозовое облако с характерными для «суперячейки» размерами.

3D-визуализация одноячейкового грозового облака модели развития метеоявлений.

Модель эфира - имитирует прохождение всех сигналов (голосовых, цифровых сообщений) в воздухе в реальных условиях радиосвязи.

Имитационная модель эфира предназначена для моделирования прохождения радиосигнала в земной атмосфере между различными абонентами, а именно бортами и наземными станциями связи. При этом модель эфира учитывает:

влияние характеристик физического уровня, среды распространения сигналов и помех на системные характеристики сети связи;

непрерывные изменения координат мобильных приёмников и передатчиков для оценки мощности сигналов на входе каждого приёмника от всех передач на общем частотном канале в реальном масштабе времени для вычислений общей электромагнитной обстановки на борту каждого ВС.

Модель эфира вычисляет для каждого ВС:

суммарную внутриканальную интерференцию от всех нежелательных источников;

мощность полезного сигнала, его задержку, доплеровский сдвиг частоты;

качество сигнала – отношение «сигнал / интерференция + шум».

Модель учитывает работу линий связи VDL-4 для сообщений АЗН-В и VDL-2 для сообщений, передаваемых между диспетчером и пилотом (сообщения CPDLC).

Стенд «Аэродром» - моделирует процессы, происходящие при посадке, рулении и взлете самолета. Моделируются как отдельные воздушные суда, так и системы наблюдения за поверхностью аэродрома и управления движением в аэропорту.

Стенд «Аэродром» входит в состав стенда КИС УВД и предназначен для:

моделирования управляемого движения воздушных судов (ВС) и наземных транспортных средств (НТС) на поверхности аэродрома;

разработки методов управления движением на поверхности аэродрома и согласования действий диспетчеров, отвечающих за различные фазы движения и полета;

анализа проблем взаимодействия диспетчеров и пилотов;

разработки бортовых приложений функций наблюдения и навигации для повышения ситуационной осведомленности пилота.

Стенд включает в себя две основные компоненты:

цифровая модель аэродрома;

Под цифровой моделью аэродрома понимается совокупность данных, описывающих структуры и характеристики собственно аэродрома, а также его оборудования и средств, в частности:

высокоточные картографические данные;

данные по состоянию, правилам использования, регламентам работы, нормам эшелонирования;

данные по ВС и НТС.

динамическая имитационная модель управляемого движения транспортных средств на аэродроме.

Динамическая имитационная модель управляемого движения включает в себя:

модели движения ВС и НТС;

модель системы наблюдения аэродрома;

АРМ управления наземным движением;

модель системы видеонаблюдения;

система трёхмерного отображения «виртуальная башня».

АРМ управления наземным движением - пользовательский интерфейс.

АРМ управления наземным движением является макетом усовершенствованной системы управления наземным движением и контроля за ним (A-SMGCS). АРМ может работать полностью в автоматическом, в полуавтоматическом и в полностью ручном режимах. В задачи АРМ входят такие функции как:

отображение карты-схемы моделируемого аэродрома, транспортных средств на его поверхности и в зоне аэродрома;

назначение оптимальных маршрутов движения ВС и НТС;

определение и разрешение потенциальных конфликтных ситуаций на поверхности.

Модели движения ВС и НТС отвечают за имитацию движения транспортных средств по поверхности аэродрома, а модель наблюдения имитирует видимость воздушных судов в зоне аэродрома и на его поверхности средствами наблюдения аэродрома. Её дополняет модель видеонаблюдения, имитирующая наблюдение за ВПП и прилегающей к ней территории посредством телекамер и определение движущихся объектов в указанной области.

Система трёхмерного отображения «виртуальная башня» представляет собой систему визуализации, состоящую из двух частей:

«реальный» вид, с учётом метеоусловий;

синтетический вид (данные от моделей наблюдения и видеонаблюдения).

Модель системы видеонаблюдения аэродрома

Модель системы видеонаблюдения аэродрома предназначена для повышения ситуационной осведомленности экипажа и диспетчерских служб о движении самолетов и наземных транспортных средств на территории летного поля. Основной задачей модели является анализ видеопотока с камер наружного наблюдения территории аэродрома на предмет обнаружения всех движущихся самолетов и транспортных средств, в том числе не оборудованных датчиками АЗН-В.

Модель получает данные от синтетических или реальных видео и тепловизионных датчиков, которые обрабатываются на сервере видеонаблюдения. Основными функциями сервера видеонаблюдения являются:

обнаружение и непрерывное многокамерное слежение за всеми движущимися объектами на территории аэродрома;

обнаружение появившихся или исчезнувших объектов на территории летного поля;

комплексирование информации от синтезированных векторов состояний, получаемых из различных источников, например, от датчиков АЗН-В, с данными алгоритмов видеоаналитики.

Видеопоток с маркированными обнаруженными самолетами и транспортными средствами передается на АРМ оператора видеонаблюдения, а комплексированные вектора состояний обнаруженных объектов в режиме реального времени передаются на АРМ управления экспериментом, который пересылает их в макет кабины перспективного воздушного судна, в модель системы наземного наблюдения и другие функциональные элементы КИС УВД.

Пользовательский интерфейс АРМ Оператора видеонаблюдения аэропорта.

Уровень развития и технической оснащенности системы УВД России значительно отстает от уровня развития аналогичных систем в странах Западной Европы и США.

На территории СНГ в настоящее время функционируют три районных автоматизированных систем УВД «Теркас» (районно-аэродромная система), «Трасса» и «Стрела» в Московском, Симферопольском и Ростовском районах УВД соответственно, а также десять аэродромных и аэроузловых АСУВД, две ААС УВД «Теркас» (в Киевском аэроузле и Минводском аэропорту) и восемь ААС УВД «Старт»

Комплекс АСУВД «Теркас» был разработан в конце 70-х годов совместно с рядом зарубежных фирм, основной из которых была шведская фирма «STANSAAB». Основное внимание при разработке системы было уделено автоматизации задач непосредственного управления и, в значительно меньшей степени, автоматизации планирования воздушного движения.

АСУВД «Теркас» имеет централизованный дублированный вычислительный комплекс, диспетчерские пульты, оборудованные двумя средствами отображения, координатно-знаковыми и таблично-знаковыми индикаторами, развитые подсистемы радиолокационного и радиосвязного обеспечения. Система обеспечивает УВД в районе площадью более 600 тысяч кв.км. В соответствии с Федеральной программой развития ЕС ОВД России планируется произвести замену АС УВД «Теркас» в Московской зоне УВД на систему, отвечающею современным требованиям. В 1985 году в Симферопольском районном центре УВД была создана и сдана в эксплуатацию первая отечественная АС УВД «Трасса», предназначенная для оснащения районов с малой и средней интенсивностью воздушного движения. Уровень автоматизации задач непосредственного УВД в этой системе соответствует уровню автоматизации аналогичных задач в системе «Теркас», однако, задачи планирования ИВП решаются в основном вручную.

Однако из основных достоинств данной системы является ее сравнительно малая стоимость и высокая эксплуатационная надежность. Районная АС УВД «Стрела, « которой в 1981 году был оснащен Ростовский объединенный район УВД, это первая полномасштабная отечественная АСУ, которая призвана обеспечивать автоматизированное решение, как задач УВД, так и задач планирования ИВП.

Система «Стрела» имеет вычислительный комплекс сосредоточенного типа, состоящий из четырех ЭВМ ЕС-1060 и одной ЭВМ ЕС-1061. При этом ЭВМ вычислительного комплекса предназначены для обработки радиолокационной информации (две в горячем резерве) и две для обработки плановой информации (одна в горячем резерве).

Данная система обеспечивает автоматизированное решение задач планирования ИВП в объеме, соответствующем первому уровню автоматизации процессов ПИВП, то есть в ней реализованы преимущественно информационные задачи по сбору, сортировки, обобщению, систематизации и рассылке плановой информации. Из расчетно-логических задач, главной является задача автоматического обнаружения потенциальных конфликтных ситуаций по данным плановой информации.

Опытная эксплуатация РАС УВД показала недостаточную надежность работы комплекса при межмашинном обмене между вычислительными звеньями системы. Кроме того, низкий уровень надежности элементной базы и морально устаревший человеко-машинный интерфейс наложили существенные ограничения на возможности повышения уровня автоматизации процессов в этой системе. Анализ существующих систем и основных направлений их развития показывают, что в настоящее время наиболее перспективным направлением является создание систем модульного типа. Техническую основу современных АС УВД должны составлять вычислительные комплексы распределенной структуры, высоконадежных микро ЭВМ и ПВЭМ, объединенных в локальные вычислительные сети.

Программа автоматизации УВД во Франции получило название Cautza. Особенностью автоматизированной системы УВД, реализованной по программе Cautza, является то, что планы всех полетов, осуществляемых над территорией Франции, за двое суток до их начала поступают в один центр планирования, где производится интегрированная обработка плановой информации и ее рассылка по каналам передачи данных в пять трассовых центров управления воздушным движением, расположенных в Бресте, Бордо, Париже, Марселе, Реймсе, а также в органы противовоздушной обороны.

Одним из главных недостатков системы Cautza является трудность наращивания ее производительности и инструментальной емкости в силу использования централизованного вычислительного комплекса. Система EUROCAT-2000, имеет полностью распределенную вычислительную структуру: она строится на основе специализированных микро-ЭВМ и ПЭВМ, объединенных програмно-аппаратными средствами локальной вычислительной сети (ЛВС) Ethernet (NFS-TCРЛР).

Управление воздушным движением в воздушном пространстве Великобритании и прилегающей океанической зоне осуществляется тремя центрами управления воздушным движением.

Лондонским автоматизированным центром УВД (LATCC) и его вспомогательным центром УВД в Манчестере.

Шотландским и океаническим автоматизированным центром УВД (ScOATCC) в Прествике.

Центры УВД взаимодействуют при обеспечении полетов с органами УВД Норвегии, Дании, Ирландии, Голландии, Бельгии, Франции, а также Исландии, США, Канады.

Организационно центр УВД является двухсторонним и включает в себя гражданский сектор, осуществляющим управление гражданскими воздушными судами, и военный сектор, обеспечивающий управление полетами военной авиации. Отличительной чертой комплекса средств автоматизации для военного сектора является наличие специализированного вычислительного модуля для обработки планов полетов военной авиации. Этот модуль, представляющий собой трехмашинный вычислительный комплекс на базе мини-ЭВМ Marconi Miriad, осуществляет параллельную обработку (для обеспечения необходимого уровня надежности) планов полетов военной авиации, а также реализует задачи обмена фрагментами сводного суточного плана полетов с взаимодействующими системами УВД, командными пунктами военной авиации и органами ПВО. Диспетчерами военного сектора с помощью средств специализированного модуля решаются задачи контроля за режимом использования воздушного пространства, определения нарушителей режима ИВП и идентификации неопознанных воздушных судов.

Комплекс обработки основного массива плановой информации (FDPS) представляет собой распределенную вычислительную систему, построенную на базе мини-ЭВМ, модель 9020D, работающею в реальном масштабе времени. В системе предусмотрен обмен плановой информацией с FDPS аэродромных АС УВД в Чатвике и, с Шотландской АСУВД, а также Маастрихтским центром УВД системы Евроконтроль и автоматизированным центром УВД в Париже. Для замены существующих АСУВД фирмой GEC-Marconi ведется разработка новой автоматизированной системы УВД S-361, предназначенной для оснащения центров УВД Англии в 90-х годах и рассчитанной на работу в условиях постоянного увеличения интенсивности воздушного движения. Основное назначение системы S-361 - повышение уровня безопасности полетов, пропускной способности системы УВД и снижения нагрузки на диспетчеров.

Повышение пропускной способности системы должно достигаться не за счет увеличения числа секторов управления, а путем ввода автоматических средств предупреждения диспетчеров о возможных конфликтных ситуациях в воздухе, реализации «гибкого» человеко-машинного интерфейса, основанного на технологии WINDOWS, а также внедрения системы поддержки принятия решений на этапе непосредственного УВД.

Из основных достоинств новой системы является модульность построения, за счет которой возможно оснащение ею, как небольших аэропортов, так и трассовых по производительности и уровню автоматизации систем применительно к конкретным районам УВД.

Система УВД США занимает ведущую роль среди зарубежных стран в вопросах автоматизации УВД. Это обуславливается высоким техническим потенциалом и требованием постоянного развития и совершенствования системы УВД для обеспечения потребностей пользователей воздушного пространства. Для США характерны наиболее высокие темпы роста интенсивности и плотности ВД.

Основными органами УВД в США являются: национальный центр управления потоками воздушного движения, осуществляющий координацию использования воздушного пространства и технических средств УВД, прогнозирование воздушной обстановки в различных районах, выявление возможных ситуаций перегрузки службы ВД.

Трассовые центры УВД, осуществляющие планирование ИВП и управление ВД во внеаэродромном воздушном пространстве.

Аэроузловые (аэродромные) командно-диспетчерские пункты, осуществляющие УВД в районах аэроузлов.

Станции обеспечения полетов, предназначенные для осуществления консультативного обслуживания полетов, выполняемых по правилам визуальных полетов и по правилам полетов по приборам в районах с малой интенсивностью.

Управление воздушным движением над территорией США осуществляется 20-ю автоматизированными трассовыми и более чем 400-ми аэродромными центрами УВД. Система УВД США в своем развитии прошла несколько этапов. Первое поколение автоматизированных систем УВД составили система NAS Stoge для трассовых центров и система ARTS-1,2,3 и AN/TPX-42 для аэродромных центров УВД (последняя военного назначения)

Уже к концу 70-х годов автоматизированными системами были оснащены все трассовые центры УВД, системами ARTS-3 - более 60-ти аэродромных центров УВД и системами AN/TPX-42 - около 280 аэродромов ВВС и ВМФ США и 39 аэродромов гражданской авиации.

В настоящее время в соответствии с Федеральным планом модернизации системы УВД проводится поэтапная замена средств и систем УВД. Лидером в разработке автоматизированных систем нового поколения является фирма Westinghouse. Разработанная ею АС УВД AMS-2000 является воплощением последних достижений науки в области радиолокации, связи, вычислительной техники. Типовой модуль AMS-2000 представляет законченную автоматизированную систему, состоящую из подсистемы обработки радиолокационной информации и модульность построения программного обеспечения и вычислительного комплекса дает возможность оперативной настройки системы на любые районы УВД.