ОБЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ СИСТЕМЫ CNS/ATM В ЕВРОПЕЙСКОМ РЕГИОНЕ

Внедрение зональной навигации невозможно без совершенствования системы связи, навигации, наблюдения и организации воздушного движения (CNS/ATM). Да­лее рассмотрено совершенствование CNS/aTm как в целом, так и на примере Евро­пейского региона.

В связи с мировым ростом объемов авиаперевозок и наличием успехов в об­ласти космических и компьютерных технологий в 1987 г. ИКАО приступила к разра­ботке концепции CNS/ATM. Основная цель концепции CNS/ATM — удовлетворение возрастающих потребностей авиационного сообщества в эффективном использова­нии воздушного пространства.

Основное условие концепции CNS/ATM — сохранение достигнутого и, когда это возможно, повышение уровня безопасности полетов.

"Локомотивом" модернизации всей системы аэронавигации в широком смысле этого слова является модернизация ATM в целях повышения гибкости и эффектив­ности использования воздушного пространства и улучшения показателей безопас­ности и регулярности полетов.

Новая организация воздушного движения базируется на основе концепции CNS. Модернизация ATM является обоснованием инвестиций в модернизацию CNS, МЕТ и AIS. Отставание CNS от ATM в принципе недопустимо.

Примечание. Европейский регион включает обширные континентальные районы с низкой плотностью движения (Российская Федерация), где имеет место нехватка систем CNS. В некоторых местах радиолокационный контроль отсут­ствует, а работа диспетчеров основывается на докладах летного экипажа о месте, высоте полета и расчетном времени прохождения очередных пунктов. Это приводит к применению завышенных интервалов эшелонирования, что сни­жает пропускную способность и эффективность использования воздушного про­странства. В таких районах Европейского региона развитие CNS должно опере­жать модернизацию ATM.

Модернизация системы CNS/ATM требует инвестиций государств, международ­ных институтов и авиакомпаний. От преимуществ новой ATM в конечном итоге выиг­рают все пользователи воздушного пространства и все инвестиции со временем оку­пятся.

Недостатки существующей системы ATM в Европейском регионе следующие:

1) недостаточная гибкость и эффективность использования воздушного про­странства из-за большого количества национальных границ сложной конфигурации;

2) в центральной и западной части региона системы ATS находятся на пределе пропускной способности, что приводит к неприемлемому количеству и времени за­держек;

3) в других частях региона наличие сегментации при полетах на маршруте и в районе аэропортов препятствует оптимизации ресурсов ATS;

4) отсутствие средств наблюдения (радиолокационного контроля) на больших территориях восточной части региона;

5) различия в процедурах ATS и нормах эшелонирования приводят к изменению профилей полета на границах районов полетной информации;

6) отсутствие координации в предоставлении существующих систем CNS, ве­дущее к дублированию ресурсов и обслуживания;

7) низкое качество средств связи и языковые трудности в восточной части ре­гиона.

Цели модернизации системы ATM в Европе формулируются следующим об­разом:

1) поддержание или повышение существующего уровня безопасности полетов;

2) увеличение пропускной способности системы и использование всех ресурсов ATM для удовлетворения спроса на авиаперевозки;

3) динамичное использование предпочтительных для пользователя трехмерных и четырехмерных траекторий полета;

4) предоставление равных возможностей на полеты всех типов ВС;

5) повышение эффективности системы в части предоставления аэронавигаци­онной и метеорологической информации пользователям;

6) расширение навигационных возможностей ВС, позволяющих совершенство­вать схемы вылета и захода на посадку;

7) более активное участие пользователей в процессах принятия решения при ATM, включая диалог компьютеров "воздух — земля" при согласовании параметров полета;

8) создание в максимально возможной степени сплошного и просто устроенного воздушного пространства, одинаково понятного и доступного для всех пользовате­лей;

9) организация воздушного пространства в соответствии с правилами и проце­дурами, применяемыми в ATM;

10) корректировка расписаний в целях создания эффективных потоков движе­ния и оптимизации нагрузки аэропортов, сведение к минимуму задержек вылета и времени полета в зоне ожидания;

11) интеграция элементов МЕТ и AIS в будущую систему ATM с целью повыше­ния эффективности ATM и предоставления пользователям информации в реальном времени;

12) совершенствование стратегического планирования ATS в целях предотвра­щения возникновения конфликтных ситуаций и повышение тактической маневренно­

сти системы ATS при разрешении конфликтных ситуаций.

Направления модернизации ATM, требующие модернизации CNS, следую­щие:

1) повышение уровня и эффективности обмена данными между эксплуатанта­

ми, воздушными судами и органами ATS (ATN с использованием VDL, AMSS, CPDLC, ACARS);

2) расширение функции наблюдения путем использования информации о ме­

стоположении воздушных судов, получаемой от бортовых систем (Ads, ADS-B для целей ATS);

3) расширение возможностей наземных систем обработки данных, что позво­

лит:

— повысить точность навигации в четырех измерениях (GBAS, 4D RNP);

— более активно применять предпочтительные для авиакомпаний профили по­лета на всех этапах полета (RNAV, VNAV, TNAV);

— расширить возможности обнаружения конфликтных ситуаций в полете (ADS) и на земле (A-SMGCS), автоматической передачи рекомендаций экипажу по предот­вращению столкновений (типа RA TCAS) и быстрой адаптации к меняющейся воз­душной обстановке (повышение уровня Mode S).

Выполненные и текущие проекты плана модернизации ATM в Европе: TCAS OPS — обязательность использования бортовых систем TCAS; RVSM — сокращенный минимум вертикального эшелонирования;

8.33 — введена сетка частот 8.33 кГ ц;

URD — документ о требованиях пользователя ATM.

Основные направления совершенствования связи в Европейском регио­

не:

1) ведена сетка частот с дискретностью 8,33 кГц, что позволило использовать большее количества каналов речевой связи и обмена данными в УКВ диапазоне;

2) получен первый опыт использования AMSS для обмена данными и речевой

связи в некоторых частях региона;

3) в районах с высокой плотностью движения планируется введение линии пе­

редачи данных с использованием ответчика Mode S;

4) начало использования ATN для обмена цифровыми данными по разнотип­ным линиям связи "земля — земля" и "воздух — земля" между летными экипажами,

диспетчерами ОВД, эксплуатантами, службами аэропортов и т. д.

Существующая наземная система связи (сеть авиационной фиксированной электросвязи AFTN) является ограниченной с точки зрения пропускной способности, целостности данных, способности обрабатывать различные формы цифровых со­общений и осуществлять обмен данными. Предусмотрена эволюция этой системы в полномасштабную сеть авиационной электросвязи ATN, в основу которой положена модель взаимосвязи открытых систем Международной организации по стандартиза­ции (ISO-OSI).

Сеть ATN состоит из множества "подсетей". Пользователь получает доступ к ATN через одну или несколько подсетей, которые соединены трассировщиками ATN. Трассировщики ATN могут быть подвижными (бортовыми) или фиксированными (на­земными). Трассировщик ATN находит адресат через подсети с помощью установ­ленных пользователем параметров связи. Пользователям оконечными системами не требуется информация о зоне действия и процедурах связи в той или иной подсети.

Внедрение новых технологий согласно ARINC 622 для цифровых систем пере­дачи данных, например, систем связи воздушных судов для адресации и передачи сообщений (ACARS), может принести значительные выгоды для ATM. В нескольких государствах начата работа по внедрению наземных средств ATS, основанных на ARINC 622 и позволяющих уже на раннем этапе использовать бортовые комплекты CNS.

Однако, в планах внедрения признается, что целью является полномасштабный переход на ATN, а применение технических требований ARINC 622 — это лишь про­межуточный этап, призванный обеспечить скорейшее получение выгод от уже суще­ствующих технологий в сфере CNS/ATM.

Дальнейшая модернизации связи в Европе предусматривает внедрение:

ODIAC — эксплуатационные требования для обмена данными ATM "воздух — земля";

Link 2000 + — линии передачи данных "воздух — земля" (2 VDL и ATN);

ASTERIX — универсальная система обмена радиолокационной информацией AT-S;

PETAL II — предварительные испытания линии передачи данных "воздух — зем­ля";

WACS — беспроводная система связи между службами аэропорта;

Mode S — использование информации ответчиков S.

Навигация. Для Европейского региона характерно следующее развитие:

1) постепенное расширение применения RNAV: P-RNAV, RNP-RNAV;

2) интенсивное использование GNSS для навигации воздушных судов в допол­нение к вычислителям RNAV по VOR, DME, LORAN-C и INS;

3) внедрение Всемирной геодезической системы WGS-84;

4) постепенное снятие с эксплуатации навигационных средств NDB и VOR.

Примечание. Ожидается, что средства DME сохранятся в эксплуатации в течение длительного времени для дальномерной поддержки оборудования RNAV на основе GNSS.

Дальнейшие направления модернизации навигации в Европе предусматривают:

— введение P-RNAV;

— создание европейской навигационной службы функционального дополнения GNSS — EGNOS;

— создание европейской системы GNSS GALILEO.

Наблюдение. Для Европейского региона предполагаются следующие направ­ления развития:

— обязательное использование для ATS ответчиков А и С, а в ближайшем бу­дущем Mode S в некоторых узловых диспетчерских районах и районах континен­тального воздушного пространства с высокой плотностью движения;

— использование ADS-B в некоторых частях региона (над Северным морем и в континентальном воздушном пространстве Российской Федерации);

— сокращение использования первичных радиолокаторов за пределами ТМА.

Системы SSR (при необходимости дополненные Mode S) будут по-прежнему

использоваться в узловых диспетчерских районах и в некоторых районах воздушно­го пространства с высокой плотностью движения. Объем использования первичных

радиолокаторов будет уменьшаться.

Внедрение линий передачи данных "воздух — земля" наряду с достаточно точ­ными и надежными бортовыми навигационными системами позволяет предостав­лять информацию о месте ВС в тех районах, где невозможен радиолокационный контроль полета или необходимы крупные инвестиции для его осуществления.

При осуществлении функции ADS в целях ATS с борта ВС по линии передачи

данных автоматически передается информация, полученная от бортовых навигаци­онных систем. Как минимум, эта информация содержит данные о местоположении в четырех измерениях. По мере необходимости может предоставляться и дополни­тельная информация (вектор скорости, курс, крен, тангаж, активный план полета).

Данные ADS будут использоваться автоматизированными системами ATS для предоставления информации диспетчеру ОВД. Помимо районов, в которых единст­венным видом информации о движении являются донесения пилотов о местополо­жении, ADS будет полезным, и в районах с высокой плотностью движения, где ADS можно использовать в качестве дополнительной и/или резервной по отношению к SSR. Кроме того, при определенных обстоятельствах этот вид обслуживания в бу­дущем может даже заменять вторичный радиолокатор.

Планируемые проекты по модернизации наблюдения в некоторых Европейских государствах:

ARTAS — система слежения и наблюдения ATM;

Mode S — использование сигналов ответчиков S:

ADS — автоматическое зависимое наблюдение;

ADS-B — автоматическое зависимое наблюдение в режиме вещания.

Основные положения Европейской аэронавигационной региональной стратегии вкпючают следующее:

1) принимая во внимание, что:

Глобальный план ИКАО по системам CMS/ATM призван обеспечить повыше­ние безопасности, пропускной способности, эффективности и экономичности поле­тов;

— Европейская региональная аэронавигационная стратегия обеспечивает об­щую унифицированную и интегрированную основу, которая позволит реализовать в период с 2000 по 2015 год эволюцию европейских аэронавигационных систем в со­ответствии с Глобальным планом ИКАО;

— национальные планы государств по выполнению обязательств по внедрению аэронавигационных систем должны соответствовать Европейской региональной аэ­ронавигационной стратегии и связанному с ней Региональному плану перехода к CMS/ATM;

2) учитывая:

— существующая европейская аэронавигационная система с ее недостатками в техническом, эксплуатационном и экономическом плане, несмотря на уже проведен­ные мероприятия по усовершенствованию, не способна справиться с растущей по­требностью в пропускной способности, особенно в западной части региона (к 2015 году объемы воздушного движения в Европейском регионе более чем удвоятся по сравнению с 1997 г.);

— необходимость оснащения воздушных судов новым электронным оборудова­нием определяется заблаговременно в процессе подробных консультаций с пользо­вателями и на основе требований к безопасности полетов;

— существует потребность в программе поэтапного внедрения, которая обеспе­чит получение важного опыта эксплуатации новых систем на как можно более ран­нем этапе;

— существует необходимость в скорейшей реализации преимуществ как для пользователей, так и для провайдеров новых систем;

— существует глобальный рост спроса на спектр радиочастот, используемых для целей гражданской авиации;

Европейская аэронавигационная стратегия предусматривает:

— повышение уровня безопасности полетов, увеличение пропускной способно­сти воздушного пространства, рост эксплуатационной эффективности, повышение эффективности использования радиочастотного спектра и эффективное использо­вание уже имеющихся и нарождающихся технологий CNS/ATM;

— внедрение единых и более строгих стандартов, правил и практики (процедур) безопасного выполнения и обслуживания полетов;

— организацию воздушного пространства, как непрерывной среды "от перрона до перрона", а также рентабельных скоординированных служб ATM, отвечающих по­требностям пользователей и структурно связанных с их деятельностью;

— деление Европейского региона ИКАО на 9 однородных районов с разной ин­тенсивностью и сложностью воздушного движения и с разными потребностями и возможностями модернизации системы. Внедрение Регионального плана перехода к системам CNS/ATM в этих 9-ти однородных районах будет происходить с различны­ми темпами и инфрастуктурой;

Примечание. Согласно Европейскому плану, различные регионы и даже воз­душные трассы России входят в 6 из 9-ти однородных районов, но с пометкой "подлежит определению". Такие же пометки из 49 стран региона имеют Украина, Туркменистан и Казахстан.

— решение вопросов перехода между однородными районами внутри Европей­ского региона, а также между другими регионами ИКАО;

— балансировку инфраструктуры системы (согласование технических требова­ний и сроков внедрения элементов CNS/ATM, процедуры, обучение персонала, сер­тификация);

— стимулирование скорейшего внедрения новых систем в районах с менее раз­витой инфраструктурой, избегая крупных капиталовложений в действующие в этих районах системы, основанные на старых технологиях и не имеющие перспектив в будущем.

Организации, контролирующие внедрение CNS/ATM в Европе:

— EANPG — группа аэронавигационного планирования Европейского отделения ИКАО — общее управление внедрением Европейского аэронавигационного плана, координация программ и деятельности 49-ти государств региона, других организа­ций и групп с целью соблюдения всеми участниками рамок Глобального плана, це­лостности и совместимости систем CNS/ATM;

— ЕСАС (ЕКГА) — Европейская конференция гражданской авиации — аэронави­гационное планирование в рамках соответствующей географической зоны и компетенции;

— ЕВРОКОНТРОЛЬ — Европейская организация по безопасности аэронавигации — процессы планирования и внедрения в западной части региона, координация кол­лективных действий западных государств;

— JAA — Объединенная авиационная администрация Европы — стандарты, пра­вила сертификации, инструктивные указания по аспектам, связанным с CNS/ATM и затрагивающим деятельность авиакомпаний;

— ARINC — Европейское отделение — непосредственное внедрение некоторых систем и части инфраструктуры CNS/ATM по поручению ИКАО, ЕКГА, Евроконтроля;

— GATE — подгруппа EANPG — модернизация и обеспечение согласованного планирования при внедрении систем CNS/ATM в восточной части Европейского ре­гиона ИКАО, включая Среднюю Азию. Россия входит в GATE и участвует в ее рабо­те ;

— ANT — Airspace Management and Navigation Team — Группа Евроконтроля, за­нимающаяся организацией воздушного пространства и развитием навигации в Евро­пейском регионе в соответствии с политикой и программами ЕСАС и Евроконтроля. Имеет специальный сайт www. ecacnav. com и отдел по взаимодействию с эксплуа­тантами — AMN USC.

Планы и программы внедрения CNS/ATM в Европе.

1. Глобальный аэронавигационный план применительно к системам CNS/ATM, ИКАО, 1998 г. — обновленный и доработанный вариант "скоординированного на гло­бальном уровне плана перехода к системам CNS/ATM ИКАО", подготовленного FANS в октябре 1993 года.

2. "Стратегия ATM 2000 +" — включает цели и принципы "высокого уровня" в во­просах модернизации ATM Европы до 2015 года (разработана ЕКГА, январь 2000 г.).

3. Региональный "План перехода к системам CNS/ATM в Европейском регионе ИКАО. Версия V1.1", EANPG, октябрь 2002 г. — детальный рабочий документ, согла­сованный с Глобальным Планом и "Стратегией ATM 2000 +".

4. ЕАТМР — Европейская программа организации воздушного движения, Евро­контроль — планирование по отдельным аспектам аэронавигации для западной час­ти Европейского региона.

5. ECIP — Европейский план конвергенции и внедрения — основания и рамки со­гласованных совместных действий государств — членов ЕКГА, участвующих в Евро­пейской программе организации воздушного движения (ЕАТМР), по реализации це­лей высокого уровня, принципов и эксплуатационных усовершенствований, содер­жащихся в документе "Стратегия ATM 2000+".

6 CIP — Конвергенция и внедрение, Евроконтроль — подробная информация о процессах согласования и интеграции применительно к государствам ЕКГА.

7 GATE SAP — документ по стратегическому планированию ATM в восточной части Европейского региона ИКАО, вкпючая Среднюю Азию.

8. Программа и план модернизации навигации в странах ЕКГА — рабочие доку­менты группы ANT Евроконтроля по вопросам концепции, стратегии, планов разви­тия и освоения новых навигационных технологий и процедур в рамках внедрения CNS/ATM в странах ЕКГА и в обеспечение духа и буквы европейской "Стратегия ATM 2000 +".

9. Государственные ппаны перехода к системам CNS/ATM. Большинство госу­дарств, в том числе и Россия, утвердили и опубликовали эти планы в своей стране.

В частности, в России Постановлением Правительства РФ от от 5 декабря 2001 г. № 848 утверждена Федеральная целевая программа "Модернизация транспортной системы России" (2002 — 2010 гг.), (www. gsga. ru раздел ОрВД). Частью этой Феде­ральной программы является Подпрограмма "Единая система организации воздуш­ного движения", в главе 3 которой определены цели, задачи, сроки и этапы реализа­ции Подпрограммы.

Сроки и этапы реализации Подпрограммы.

"Подпрограмма рассчитана на период 2002-2010 г. г. и предусматривает два эта­па.

Первый этап (2002-2005 гг.): обоснование и переход от существующей ЕС

ОрВД к Федеральной аэронавигационной системе России, разработка нормативно­правового, технического, организационного и экономического аспектов создания на­циональной перспективной системы организации воздушного движения.

Второй этап (2006-2010 г. г.): внедрение передовых технологий организации

воздушного движения и систем CNS/ATM.

Примечание. Обязательства России перед ИКАО включены в Европейский региональный план перехода к системам CNS/ATM и опубликованы на английском и русском языках. В частности, переход России на WGS 84 запланирован на конец 2003 года (на момент издания книги переход не начат), а начало использования ADS-B в ОВД России — 1 октября 2005 г.

Стратегия развития навигации в странах ЕКГА.

Глазные стратегические направления развития навигации:

1) переход на методы зональной навигации с различными типами RNP во всем воздушном пространстве всех стран ЕКГА;

2) внедрение концепции свободного полета ‘ free routes/flight’;

3) обеспечение права выполнять полеты на самолетах с меньшими навигаци­онными характеристиками до тех пор, пока это возможно;

4) внедрение методов 4D RNAV для обеспечения перехода к организации ATM "от перрона до перрона" к 2015 году;

5) предоставление информации о местоположении и навигационных данных с точностью и в форматах, требуемых для обеспечения различных систем инфра­структуры СNS/ATM.

6) целенаправленное развитие спутниковой и рационализация наземной под­держивающей инфраструктуры, обеспечивающей переход на навигацию по GNSS на всех этапах полета в соответствии с рекомендациями ИКАО.

Учитывая технические, правовые и временные аспекты тотального перехода на GNSS, наличие традиционных средств радионавигации в обозримом будущем будет необходимым, для подстраховки при использовании спутниковой навигации.

Временная шкала стратегии разделена на три временных фазы, согласующихся с другими стратегиями Евроконтроля:

— краткосрочная — 2000-2005 гг.;

— среднесрочная — 2005-2010 гг.;

—долгосрочная — 2010-2015 гг. и далее.

В краткосрочной фазе (до 2005 г.) развитие навигации будет сфокусировано на зоне аэродрома (ТМА) и основываться на существующих навигационных возможно­стях и инфраструктуре. Это наименее затратный период для авиакомпаний, по­скольку планируется повышение эффективности эксплуатации имеющегося обору­дования самолетов. Однако результат от такого развития навигации может быть ог­раничен существующими возможностями ATM и их способностью обслуживать

"смешанные" полеты RNAV + Non RNAV с различными навигационными возможно­стями воздушных судов.

В среднесрочной фазе (2005 — 2010 гг.) развитие будет основано на более пе­редовых навигационных возможностях воздушных судов для повышения вместимо­сти воздушного пространства. Вначале навигационная инфраструктура будет рас­считана на "смешанные" полеты RNAV + Non RNAV, но со временем в целях унифи­кации процедур ОВД возможно введение обязательных требований P-RNAV или RNP RNAV в районах с плотным движением ВС. Эта фаза развития относится к ма­ло — и среднезатратному периоду для авиакомпаний.

В долгосрочной фазе (2010-2015 гг. и далее) ожидается, что эксплуатационная концепция будет построена на четырехмерной зональной навигации 4D RNP-RNAV с различными типами RNP для разных районов и этапов попета. Это высоко­
затратный период для авиакомпаний, поскольку потребуется дорогостоящее новое оборудование и его обслуживание.

Конкретные проекты в области навигации в Европе даны в табл. 5.1.

Автоматическое руление 9ГИС. SMGCS j иії> ‘ ‘ ………………………………………………………… …………………………………… ~……. ‘………………… *………………………………. 4D RNAV в интегриро — Ї 2015 1 Разработка | 4D RNP-

Таблица 5.1

Введение P-RNAV в ТМА Европейских аэропортов

На 30-м совещании группы Евроконтроля ATN 25-27 февраля 2003 г. принято решение о внедрении в ТМА основных аэропортов ЕКГА с ноября 2004 г. (крайний срок — апрель 2005 г.) RNAV SID, RNAV STAR и RNAV IAP (от IAP до FAP), постро­енных по критериям зональной навигации. При этом, если траектория полета по та­ким процедурам пролегает:

1) выше MSA и обеспечивается запас высоты над препятствиями в соответст­вии с критериями полета по маршруту, то для их выполнения достаточно иметь обо­рудование и разрешение на полеты B-RNAV;

2) ниже MSA либо запас высоты над препятствиями не соответствует критерия­ми полета по маршруту, то для их выполнения требуется иметь оборудование и разрешение на полеты P-RNAV.

Евроконтроль рассматривает P-RNAV как важную, но промежуточную и кратко­срочную ступень на пути к будущему введению требований RNP-RNAV. При этом внедрение P-RNAV не должно расцениваться как обязательное требование для вы­полнения полетов в Европейских ТМА. Эксплуатантам, не имеющим соответствую­щего оборудования на воздушных судах и разрешений, будет предоставлена воз­можность продолжать полеты, тем более, что в части ТМА Европы может вообще не требоваться RNAV.

Однако следует учитывать, что после введения новых процедур RNAV возмож­но введение ограничений на "смешанные" полеты RNAV — Non RNAV для обеспече­ния пропускной способности и единообразия процедур ATS в ТМА с интенсивным воздушным движением.

Часть процедур RNAV в ряде Европейских аэропортах уже требуют P-RNAV (например — Хельсинки), в то же время ожидается существенное увеличение коли­чества таких процедур еще до ноября 2004 г. Государства и органы ОВД, плани­рующие расширение процедур P-RNAV в своих ТМА, намерены выпускать соответ­ствующие циркуляры аэронавигационной информации.