Разработка бортового модема для обмена данными fans в самолетов в-757/767 (стр. 3 )

VDL режима 3 строится на использовании TDMA и будет представлять собой комплексную систему цифровой речевой связи и передачи данных, улучшающую использование ОВЧ - спектра радиочастот за счет обеспечения четырех отдельных радиоканалов на одной несущей.

VDL режима 4 обобщила в себе основные преимущества предыдущих версий. Однако в отличие от VDL режима 3, в которой для обеспечения канальной синхронизации и доступа к каналу требуется наличие наземных станций, VDL режима 4 является самосинхронизирующейся4, что обеспечивает возможность ее применения и для автономной организации передачи данных между ВС. VDL версии 4 является наиболее эффективной цифровой линией передачи данных для использования в сети ATN, поддерживающей все известные приложения ОрВД:

- автоматическое зависимое наблюдение в режиме радиовещания (ADS-B-Automatic Dependent Surveillance-Broadcasting);

- связь между диспетчером и экипажем ВС по цифровой линии (CPDLC-Controller Pilot Digital Link Communication), управляемая пилотом;

- передача на борт ВС данных полетно-информационного обслуживания (FIS-Flight Information Service), службы информации о воздушном движении (TIS-Traffic Information Service), метеоданных и другой радиовещательной информации;

- ответ на частоте запроса глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS-Global Navigation Satellite System), содержащий информацию о качестве сигналов GNSS и данных, подлежащих уточнению;

- система наблюдения за наземной обстановкой и управления трафиком ВС и наземных транспортных средств в аэропортах (SMGCS - Surveillance Moving Ground Control System).

В настоящее время группа экспертов ИКАО по авиационной подвижной связи завершила разработку SARPS для VDL режима 4. Проводимые в различных регионах ИКАО интенсивные испытания линий передачи данных направлены на обеспечение их применения в соответствии с требованиями ATN.

       Линии передачи данных режима S предполагается использовать в первую очередь для обеспечения расширенного наблюдения, поэтому более подробно они рассмотрены ниже. Линии передачи данных режима S нашли уже применение в воздушном пространстве стран Европейской конференции гражданской авиации (ЕКГА). Последующее развитие в направлении более широкого применения зависит от сравнительного анализа со спутниковыми и ОВЧ - каналами связи по критерию стоимость / производительность.

Линии передачи данных AMSS уже находят применение в ряде регионов в ходе работ по внедрению автоматического зависимого наблюдения. Однако на начальных этапах из-за высокой стоимости спутникового оборудования, услуг связи и увеличения времени задержки передачи сообщений использование AMSS будет, по всей видимости, ограничиваться только межконтинентальными ВС, совершающими полеты в океанических РПИ и зонах с низкой интенсивностью воздушного движения, а также в зонах, где отсутствует поле связи VDL или режима S.

       Как отмечалось выше, ВЧ - линии передачи данных будут сохранены для обеспечения дальней связи, особенно в полярных районах, где спутниковая связь может быть недоступна. Из мероприятий по совершенствованию ВЧ - связи отметим интернациональный проект (с участием России) по созданию распределенных по континентальной части поверхности земли сети приемо-передающих радиоцентров диапазона ВЧ, сопрягающейся с наземными подсетями ATN, направленной на обеспечение глобальной достаточно надежной адаптивной связи в диапазоне ВЧ между наземными, а также между наземными и воздушными абонентами.

Требования к FANS к передаче бортовых данных

Рассмотренные характеристики бортового оборудования перспективных
ВС могут дать существенный эффект, если и наземное оборудование, обеспечивающее навигацию, наблюдение и УВД, выйдет на соответствующий, более высокий уровень.

В соответствии со стратегией определены следующие направления развития системы ОВД и мероприятия по их реализации:

- повышение оперативности и качества наземного планирования всех этапов полета; оптимизация структуры маршрутов и секторов на основе технологии RNAV и введения RVSM;

- модернизация системы FDPS для поддержки полетов по гибким маршрутам и оперативного изменения маршрутов;

оперативное управление наземным движением и пропускной способностью в воздушной зоне основных аэропортов; постепенное внедрение основных аэропортовых средств управления
прибытием; улучшение интерфейса человек - система и рабочих мест диспетчеров;
реализация системы тактического управления потоками (EFMS);
внедрение методов управления информацией в масштабах всей системы
ОВД: внедрение мобильной передачи данных основных аэропортов для поддержки разрешения на взлет и ATIS [5]. Наиболее важные вопросы реализации стратегии развития обсуждаются ниже.

Технология FANS является самым простым по структуре вариантом автоматического зависимого наблюдения и представляет собой, по сути дела, обобщение принципа вторичной радиолокации. В самом деле, классический вторичный локатор постоянно посылает запросы о бортовом номере, высоте и других параметрах. Бортовой трансивер ВС, приняв такой запрос, посылает затребованную информацию. Таким образом, вторичный локатор связан с ВС низкоскоростной цифровой линии передачи данных, организованной по принципу запрос - ответ. Теперь предположим, что передающая антенна локатора ненаправленная. В этом случае широковещательный запрос вызвал бы поток ответов от всех ВС, находящихся в зоне видимости, транслированных одновременно на одной и той же частоте. Декодировать эти ответы было бы невозможно из-за их наложения.

Поэтому такой локатор должен посылать бортам не широковещательные, а адресные запросы, чтобы не допустить наложения ответов. Именно на этом принципе базируется технология FANS [8].

При этом она не требует, что бы канал связи ВС - земля обязательно
строился на основе УКВ линии передачи данных. Это может быть, например,
канал цифровой спутниковой связи. Таким образом, FANS можно рассматривать как средство вторичной радиолокации с расширенным набором функций, работающее с каждым ВС индивидуально.

Рассмотрим технологию системы FANS, которая является самой разработанной в плане практической реализации. Изначально эта система создавалась для обеспечения авиакомпаний оперативной связью с принадлежащими им ВС, т. е. не для УВД. Основным элементом системы FANS является глобальная компьютерная сеть, предназначенная для сбора информации о ВС, рассылки этой информации по потребителям и трансляции сообщений с борта ВС на землю и обратно. Для связи с ВС эта система сопрягается со станциями УКВ линии передачи данных, способными работать с ВС, находящимися в зоне радиовидимости, а также со спутниковыми каналами, дальность действия которых значительно выше. С другой стороны, потребитель через шлюз соединяется с этой сетью и получает от нее ту информацию, на которую подписан. Таким образом, прямая связь потребителя через базовую станцию УКВ линии передачи данных с ВС в системе FANS не предусмотрена. Образно говоря, все контракты на получение информации и обмен сообщениями осуществляются в этой системе через посредников, каковыми являются серверы компьютерной сети FANS. Это вполне логичная структура с коммерческой точки зрения, поскольку позволяет удобно организовать тарификацию. В самом деле, весь обмен сообщениями идет через серверы, где может быть точно учтено количество информации, полученной шлюзом конкретной авиакомпании, и с этой авиакомпании взыскана соответствующая плата за пользование системой FANS.

Идея использовать систему FANS как источник информации для УВД
выявила как достоинства, так и недостатки такой схемы. К несомненным достоинствам следует отнести то, что быстродействие канала связи с бортом ВС для нее не является критическим. Это дает возможность использовать для этой пели не только УКВ, но и низкоскоростные каналы, такие как KB и спутниковая связь. Эту возможность трудно переоценить при решении задачи наблюде­ния в океанических и малонаселенных районах, где отсутствует сеть станций УКВ линии передачи данных.

Для организации крупных центров УВД удобно также наличие глобаль­ной компьютерной сети, в которой имеется информация о всех бортах, находя­щихся на сопровождении системы FANS. В результате размер зоны управления данного центра УВД не ограничивается зоной радиовидимости. Оборотной же стороной этой медали является слишком опосредованная связь диспетчера с ВС. В самом деле, для УВД, в отличие от связи авиакомпаний, превалирующим критерием является обеспечение безопасности движения, а не удобство финан­совых взаиморасчетов. Поэтому в несение в канал связи диспетчер-пилот за­держек, неизбежных при прохождении пакета через множество каналов и узлов глобальной компьютерной сети, представляется нежелательным, поскольку при возникновении конфликта ситуация меняется буквально по секундам, и не опе­ративность канала связи может стать непосредственной причиной катастрофы.

Рассмотрим предполагаемую схему оснащения центра УВД системой FANS. Как упоминалось выше, расположение центра УВД при этом никак не привязано к расположению станций связи с бортом ВС. В центре должен сто­ять только шлюз компьютерной сети FANS. Шлюз является мультиплексором потока сообщений между системой и центром УВД. Также он содержит сред­ства записи и воспроизведения потока и системный менеджер - программу контроля состояния шлюза и настройки его рабочей конфигурации (рис. 3).

Рис. 3. Система FANS

На рабочем месте диспетчера УВД устанавливается специальная программа отображения воздушной обстановки. Она сопрягается со шлюзом и обеспечивает автоматизацию управления контрактами путем их автоматической установки или отмены. Цикл работы этой программы с бортом начинает­ся, когда от ВС поступает запрос на подключение. Если ВС находится в зоне ответственности данного диспетчера, то ПО его рабочего места устанавливает контракт на получение координатной информации от данного ВС с частотой, заданной в настройках рабочего места. Когда ВС покидает зону ответственно­сти, то контракт разрывается. При необходимости вести наблюдение за ВС, находящимся за пределами зоны управления, контракт следует установить, а по окончании наблюдения разорвать вручную. Вся получаемая по этим контрак­там координатная информация отображается на дисплее рабочего места.