Способ проверки работоспособности бортовой системы предупреждения столкновений
METHOD FOR CHECKING THE OPERABILITY OF THE ON-BOARD COLLISION PREVENTION SYSTEM

Изобретение относится к обработке сигналов, в частности к способам проверки бортового оборудования самолетов.
Бортовая система предупреждения столкновений (БСПС) предназначена для предотвращения риска столкновения воздушных судов (ВС) в воздухе и повышения безопасности полетов. Оборудование БСПС расположено на борту ВС и требует регулярной поверки и предполетного контроля.
Структурная схема стандартной БСПС (см. "Система предупреждения столкновений с воздушными судами". Руководство по технической эксплуатации. PMC-SPSV-23049977-00001-00 НГТК.461239.002РЭ) приведена на фиг. 4. Она состоит из блока предупреждения столкновений 1, приемоответчика 2, передатчика 3, приемника 4, передатчика 5 и приемника 6. ВС, находящиеся в зоне действия системы, называют воздушными судами-нарушителями (ВС-Н). Передатчик 3 и приемник 4 ведет обмен сообщениями в режимах С и S только с ВС-Н, не оборудованными собственной БСПС. Передатчик 5 и приемник 6 ведут обмен сообщениями с ВС-Н, оборудованными собственной БСПС, и с наземными вторичными радиолокационными станциями (ВРЛ). Данные обмены ведутся на частотах 1030 и 1090 МГц.
В общем случае БСПС работает в следующей последовательности: во время нахождения в воздухе БСПС с определенной периодичностью и в определенном порядке отправляет запросы высоты (режим С) на частоте 1030 МГц и самогенерируемые сигналы режима S c DF=11 на частоте 1090 МГц. ВС-Н, не оборудованный собственной БСПС, принимает запрос высоты и отправляет ответ высоты на частоте 1090 МГц. ВС-Н, оборудованный собственной БСПС, принимает сообщение DF=11 и, в свою очередь, начинает наблюдение. Затем два ВС, оборудованные собственными БСПС, начинают координационный обмен сообщениями в формате UF, DF=0, 16. БСПС составляет рекомендации по уходу от столкновения (RA), которые выдаются на устройство отображения для экипажа ВС. БСПС также ведет обмен сообщениями с ВРЛ в форматах UF, DF=4, 5, 20, 21. При наличии актуальной RA БСПС устанавливает биты в ответах DF=4, 5, 20, 21 для указания доступности этой информации. ВРЛ может запросить эту информацию при отправке UF=4, 5, 20, 21. В этих случаях БСПС отправит информацию о RA в 56-битной области сообщения соответствующих ответов DF=20, 21.
Таким образом, способ и устройство, необходимые для проверки работоспособности БСПС, должны быть способны проверять каналы связи БСПС с ВС-Н и с ВРЛ.
Известны устройства для проверки работоспособности БСПС, имеющие в своем составе несколько приемников, несколько передатчиков и антенн, которые имитируют ВС-Н и ВРЛ (см., DO-185B Minimum Operational Performance Standards forTraffic Alert and Collision Avoidance System II (TCAS II)). Блок схема подобного устройства приведена на фиг. 5. В данной блок-схеме имеется канал, имитирующий сопряжение с ВС-Н и содержащий шифратор-дешифратор 2, приемник 4, передатчик 5, антенный переключатель 8 и антенну 10, и канал, имитирующий сопряжение с ВРЛ и содержащий шифратор-дешифратор 3, приемник 6, передатчик 7, антенный переключатель 9 и антенну 11. Процессор обработки сигнала 1 осуществляет обработку приемных сигналов, вырабатывает передаваемый сигнал и принимает решение об исправности или неисправности системы БСПС.
Недостатком такого способа и устройства является необходимость использования нескольких антенн, приемников и передатчиков, так как один приемо-передающий канал не в состоянии обеспечить одновременную имитацию обмена сообщениями между БСПС и двумя разнесенными в пространстве объектами (ВРЛ с ВС-Н).
В качестве ближайшего аналога заявитель предлагает выбрать систему предупреждения столкновений с воздушными судами (СПСВ) НГТК.461239.002 производства АО «Навигатор» (С.Петербург). Схема радиочастотного взаимодействия данной аппаратуры предполагает использование нескольких передатчиков, приемников и антенн. Указанная схема приведена на фиг. 6.
Недостатком такого способа и устройства также является необходимость использования нескольких антенн, приемников и передатчиков, так как один приемо-передающий канал не в состоянии обеспечить одновременную имитацию обмена сообщениями между БСПС и двумя разнесенными в пространстве объектами (ВРЛ с ВС-Н). В тех случаях, когда габариты и масса контрольно-проверочного оборудования (КПА) не допускают применения дополнительных функциональных узлов, реализация блок-схемы фиг.4 невозможна.
Задачей заявляемого изобретения является проверка всех каналов связи БСПС без расширения аппаратной части КПА.
Указанная задача решается за счет разнесения проверок взаимодействия БСПС с ВРЛ и ВС-Н во временной области.
Способ проверки работоспособности бортовой системы предупреждения столкновений в режиме имитации ВС-Н, оборудованного ответчиком режима S, согласно которому в течение первого периода времени передатчиком на частоте 1090 МГц излучают сигнал в режиме S формата DF=11, после приема которого приемником посредством БСПС излучают запросный сигнал формата UF=0 на частоте 1030 МГц, принимают запрос и отвечают на него сигналом в формате DF=0 на частоте 1090 МГц., в течение второго периода времени устройство имитирует работу ВРЛ, для чего передатчик переключают на частоту передачи 1030 МГц, а приемник – на частоту приема 1090 МГц, и излучают запросные сигналы в форматах UF=4, 20, на которые отвечают посредством БСПС сигналами в форматах DF=4, 20, в течение третьего периода времени осуществляют с периодом 1 с проверку выдачи БСПС координационных сообщений формата UF=16, при этом приемник устройства настроен на частоту приема 1090 МГц.
Способ проверки работоспособности бортовой системы предупреждения столкновений режиме имитации ВС-Н, оборудованного ответчиком режима А/С, согласно которому  в течение первого периода времени посредством БСПС излучают, и посредством приемника принимают запрос высоты на частоте 1030 МГц, после приема и декодирования которого отвечают на него, отправляя закодированную высоту на частоте 1090 МГц, во время второго периода имитируют работу ВРЛ, для чего передатчик переключают на частоту передачи 1030 МГц, а приемник – на частоту приема 1090 МГц, и излучают запросные сигналы в форматах UF=4, 20, на которые посредством БСПС отвечают  сигналами в форматах DF=4, 20, при этом проверку осуществляют с периодом 1 с.
Таким образом, заявляемый способ проверки работоспособности бортовой системы предупреждения столкновений за счет разнесения проверок взаимодействия БСПС с ВРЛ и ВС-Н во временной области обеспечивает достижение следующего технического результата: возможность проверки всех каналов БСПС без расширения аппаратной части КПА.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами и схемами.
на фиг.1 приведена блок-схема устройства, реализующего проверку взаимодействия БСПС с ВРЛ и ВС-Н во временной области;
на фиг.2 приведена временная диаграмма, поясняющая работу заявляемого изобретения в режиме имитации ВС-Н, оборудованного ответчиком режима S;
на фиг.3 приведена временная диаграмма, поясняющая работу предлагаемого изобретения в режиме имитации ВС-Н, оборудованного ответчиком режима А/С;
на фиг.4 приведена структурная схема стандартной БСПС (аналог 1);
на фиг.5 приведена блок-схема DO-185B Minimum Operational Performance Standards for Traffic Alert and Collision Avoidance System II (TCAS II) (аналог 2);
на фиг.6 приведена схема ближайшего аналога НГТК.461239.002 производства АО «Навигатор» (С. Петербург).
Процессор обработки сигналов 1 выдает в шифратор-дешифратор 2 сигналы для передачи БСПС, получает продетектированные принятые сигналы, управляет переключением частот приема для приемника 3, управляет переключением частот передачи для передатчика 4. Сигналы излучаются и принимаются антенной 6, приемный и передающий тракты коммутируются при помощи циркулятора 5.
Согласно заявляемому способу, проверка осуществляется следующим образом.
На фиг. 2 приведена временная диаграмма, поясняющая работу заявляемого изобретения в режиме имитации ВС-Н, оборудованного ответчиком режима S.
В период времени 1 устройство на частоте 1090 МГц излучает сигнал в режиме S формата DF=11. Приняв этот сигнал, БСПС излучает запросный сигнал формата UF=0 на частоте 1030 МГц. Устройство принимает данный запрос и отвечает на него сигналом в формате DF=0 на частоте 1090 МГц. В период времени 1 приемник 3 работает на частоте 1030 МГц, передатчик 4 - на частоте 1090 МГц.
В период времени 2 устройство имитирует работу ВРЛ. Для этого передатчик переключается на частоту передачи 1030 МГц, а приемник - на частоту приема 1090 МГц. Устройство излучает запросные сигналы в форматах UF=4, 20, на которые БСПС отвечает сигналами в форматах DF=4, 20.
В период времени 3 устройство осуществляет проверку выдачи БСПС координационных сообщений формата UF=16, при этом приемник устройства настроен на частоту приема 1090 МГц. Данная проверка осуществляется с периодом 1 с.
На фиг. 3 приведена временная диаграмма, поясняющая работу предлагаемого изобретения в режиме имитации ВС-Н, оборудованного ответчиком режима А/С.
В период времени 1 БСПС излучает, а устройство принимает запрос высоты на частоте 1030 МГц. Приняв и декодировав данный запрос, устройство отвечает на него, отправляя закодированную высоту на частоте 1090 МГц. В период времени 1 приемник работает на частоте 1030 МГц, передатчик - на частоте 1090 МГц.
В период времени 2 устройство имитирует работу ВРЛ. Для этого передатчик переключается на частоту передачи 1030 МГц, а приемник - на частоту приема 1090 МГц. Устройство излучает запросные сигналы в форматах UF=4, 20, на которые БСПС отвечает сигналами в форматах DF=4, 20. Данная проверка осуществляется с периодом 1 с.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет осуществлять проверку работоспособности БСПС без использования разнесенных в пространстве антенн и приемо-передающих трактов, имитирующих работу ВС-Н и ВРЛ.