Особенности инновационной системы навигации global landing system (gls) для обеспечения информации о местоположении, требуемой для подхода и посадки воздушных судов

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

УДК 629.051

О. В. МИЛАШКИНА, Д. Э. АЛЕКСЕЕВ, Н. А. КУКЛЕВ

ОСОБЕННОСТИ ИННОВАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ GLOBAL LANDING SYSTEM (GLS) ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О МЕСТОПОЛОЖЕНИИ, ТРЕБУЕМОЙ ДЛЯ ПОДХОДА И ПОСАДКИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Авиационная промышленность разработала новую систему посадки на основе Глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS). Система посадки (GLS) объединяет спутниковую и наземную навигационные информации для обеспечения информации о местоположении, требуемой для подхода и посадки воздушного судна (ВС). Потенциальные преимущества GLS включают значительно улучшенный взлёт и возможности посадки в аэропортах по всему миру, улучшенный подход к инструментам обслуживания в дополнительных аэропортах и взлётно-посадочных полосах (ВПП), и возможная замена приборов системы посадки.

Ключевые слова: система навигации, глобальная спутниковая система, бортовая система, воздушное судно.

Более 10 лет авиационная промышленность осуществляла разработку позиционирования и наземного планирования, основанную на Глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS). Эти усилия завершились в 2001 году, когда ГСАО (Международная организация гражданской авиации) одобрила международный стандарт для системы посадки на основе местных коррекционных данных GNSS до уровня, который будет соответствовать современным способам подхода и посадки. Стандарты ГСАО и Рекомендуемая практика (SARPS) определяют характеристики наземно-расположенной системы GBAS (Комплексная наземная радиосистема контроля состояния и локального повышения достоверности и целостности работы спутниковых группировок для нужд гражданской авиации), которая может предоставляться полномочным органом аэропорта или органом ОВД (организация воздушного движения). Служба GBAS отправляет излучаемый сигнал в пространстве, который может быть принят специальным бортовым оборудованием самолёта, используя в качестве основы приземления GNSS системы (GLS - глобальная система посадки). Изначально ГСАО поддерживала GLS как инструмент для подхода. В настоящее время данная система

© Милашкина О. В., Алексеев Д. Э., Куклев Н. А., 2019

используется в сложных метеоусловиях для взлёта, подхода, посадки и руления.

GLS состоит из трёх основных элементов:

• глобальная спутниковая система, которая поддерживает всемирное навигационное определение местоположения;

• устройство GBAS в каждом оборудованном аэропорту, который обеспечивает коррекцию локального навигационного спутника сигналов;

• авионики в каждом самолёте, которая обеспечивает руководство и управление на основе спутника и GBAS.

Основной службой позиционирования является усиление в/или вблизи аэропорта через радиопередатчик GBAS, потому что система GBAS расположена в определённом известном месте на Земле, следовательно, может оценить ошибки, содержащиеся в исходных данных при подходе (посадке). Система GBAS сравнивает данные с исходным (базовым) позиционированием и вычисляет исправление на спутниковой основе. Исправления называются псевдодальностью, потому что основной параметр представляет собой расстояние между GBAS и отдельными спутниками. Система спутников находится в непрерывном движении, и они поднимаются и снижаются над горизонтом во время наблюдения за воздушным судном из любой точки Земли. GBAS вычисляет поправки для всех спутников и передаёт эту информацию о близлежащих самолётах через канал передачи

данных. Типичная боковая точность должна составлять не более 1 м. Одна наземная станция GBAS обычно обеспечивает обслуживание (подход и посадку) всех взлётно-посадочных полос в аэропорту, где она установлена. GBAS может даже предоставлять услуги подхода в близлежащих аэропортах (рис. 1) [1].

Одной из особенностью, которая отличает GLS от традиционной системы посадки, таких как ILS (курсо-глиссадная система посадки), является возможность для выбора разнообразных конечных путей подхода, захода на посадку для данной взлётно-посадочной полосы. Каждому подходу даётся уникальный идентификатор для конкретного этапа конечного захода на посадку, глиссады. Данные FAS для всех подходов поддерживаются конкретной GBAS и передаются на самолёт через тот же канал передачи данных как скорректированный диапазон спутниковых данных. Приёмники обрабатывают псевдодальность коррекции и данных FAS - Free Alongside Ship для получения показаний об отклонениях от ILS. Эти отклонения затем отображаются на пилотажно-навигационных приборах (например PFD - пилотажно-навигационные приборы). Подобная реализация GLS была выбрана для поддержки характеристик самолётов; интеграции безопасности и экономичности. Эта реализация помогает обеспечить пилоту оптимальный интерфейс при вводе GLS.

Использование данной процедуры, аналогичной установленной для подхода и посадки по ILS, минимизирует подготовку экипажа, облегчает использование знакомых технологий и про-

цедуру подхода, упрощает планирование операций лётного экипажа и обеспечивает постоянное использование пилотажно-навигационного оборудования. Например:

1) источник руководства информации (показано на PFD),

2) использование GLS, а не ILS.

Преимущества GLS:

С точки зрения эксплуатанта, система GBAS обладает значительно большей производительностью, чем ILS. Направляющий сигнал имеет гораздо меньше шума, потому что нет изгибов луча, вызванных отражающими помехами (от зданий и транспортных средств). Однако реальная ценность GLS - это наличие дополнительных или улучшенных возможностей, которые ILS не может обеспечить. Например, GLS может:

- предоставлять услуги по определению подхода на несколько ВПП через единый объект GBAS;

- оптимизировать использование ВПП за счёт уменьшения размера критических областей защиты для операций по подходу и взлётам по сравнению с теми, которые необходимы для ILS;

- предоставлять рекомендации по взлёту и посадке с помощью одного объекта GBAS.

GBAS имеет несколько существенных преимуществ перед ILS.

THE GLS

Рис. 1 Приёмники для поддержки GLS

Наземная станция АЛДПС GBAS -автоматическая посадка ВС категории III A является функциональным дополнением наземного базирования GNSS ГЛОНАСС/GPS - наземная станция авиационной локальной дифференциальной подсистемы и предназначена для формирования и передачи в реальном времени воздушным судам по линии передачи данных (ЛПД) канала VDB (стандарт GBAS) в диапазоне 108 -117,95 МГц и наземным потребителям (по проводным, оптоволоконным, спутниковым и/или Internet линиям передачи данных) следующей информации:

• дифференциальных поправок к псевдодальностям, скорости изменения поправок,

• информации о состоянии сигналов орбитальных группировок GNSS ГЛОНАСС и GPS в зоне действия станции,

• контроля качества навигационного спутникового сигнала,

• опционально прогнозирования уровня доступности навигационных сигналов спутниковых группировок ГЛОНАСС и GPS в зоне действия станции,

• дополнительных навигационных параметров в формате SARPS ИКАО на GBAS и данных контроля работоспособности станции .

Выполнение захода на посадку по сигналам GNSS и GBAS III категории до высоты Н=15 м на самолёте не вызывает затруднений. Методически различий между заходами на посадку по сигналам GBAS и ранее выполняемыми заходами на посадку по сигналам КГРМ ИЛС (курсо-глиссадный радиомаяк с системой инструментального захода самолётов на посадку) не отмечается. Стереотип действий пилота сохраняется. Необходимо отметить, что поведение планок положения и командных стрелок при заходе на посадку по GBAS носит более плавный характер, искривления равносигнальной зоны, характерные для КГРМ, отсутствуют [2].

Отклонение ВС от посадочной траектории, сформированной в БМС-П (бортовая многофункциональная система) по данным переданного наземной станцией GBAS III категории FAS-блока, на заключительном участке не превышает 6,0 м в горизонтальной плоскости и 5,0 м по вертикали. Отключение основного канала VDB и переход на резервный канал не вносит искажений в заданную траекторию снижения и не влияет на динамику ВС.

Объём информации об исправности наземного оборудования GBAS III категории и характеристиках навигационного поля по диспетчерской оценке достаточен для уверенного ведения руководителем полётов радиообмена с воздушными

судами и принятия решения о возможности выполнения запрашиваемых экипажами режимов полёта. Нарушения в работе опытного образца GBAS III категории распознаются системой контроля, однозначно индицируются и позволяют своевременно оповестить экипаж ВС об отказах. При имитации полного отказа наземного оборудования GBAS III категории время срабатывания сигнализации составило 0,88 с.

Точность местоопределения, оцениваемая выносным контрольным приёмником GBAS III категории, соответствует точности местоопреде-ления на ВС бортовой аппаратурой GBAS на удалениях до 100 км. Следовательно, точностные характеристики, обеспечиваемые наземным оборудованием GBAS при его установке в аэропортах, в полётах можно не проверять и достаточно оценивать только напряжённость поля, формируемого наземным частотным передатчиком ЛПД VDB.Такую оценку допускается выполнять с помощью мобильного бортового комплекса, включающего доработанные БМС-П, АПДД, регистратор аналоговых и цифровых сигналов протокола ARINC-429 и специальное программное обеспечение.

Проверка функции выдачи информации в Центр мониторинга ГНСС (GNSS), службы НОТАМ и АТИС показала, что наземная станция GBAS III категории обеспечивает формирование необходимых информационных пакетов и передаёт их внешним потребителям [3].

На сегодняшний день система GLS внедряется успешно. Многие подходы и посадки, основанные на GLS, были успешно проведены в различных аэропортах и в различных условиях на ВПП. Автоматические посадки и посадки с использованием ПНК были безопасно реализованы как в обычных, так и в ненормальных условиях. На дисплеях пилота GL S была необычайно устойчивая по сравнению с нынешними системами ILS, даже когда критические области, необходимые для подходов ILS, были незащищёнными во время подходов GLS. GLS представляет собой возможность, готовую к широкомасштабной оперативной реализации. Внедрение GLS улучшит безопасность, увеличит пропускную способность и предоставит эксплуатационные преимущества авиакомпаниям, пилотам, пассажирам, аэропортам и поставщикам услуг воздушного движения.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Завалишин О. И. Результаты испытаний GBAS II/III категории разработки ООО «НППФ. СПЕКТР». Москва, 2016 // Новости навигации: Научно-технический центр современных

навигационных технологий «ИНТЕРНАВИГАЦИЯ», 2016.

2. Как самолёты приземляются «по приборам». Система КГС (ILS)/ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://skyinformer.com/ news/kak_samoletyi_prizemlyayutsya_po_priboram _sistema_kgs_ILS/ (дата обращения: 12.12.18).

3. Глобальная навигационная спутниковая система. [Электронный ресурс]. - (дата обращения: 12.12.18). Режим доступа: http://www.boeing. com/commercial/aeromagazine/ae ro_21/gnss.pdf

Милашкина Ольга Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры общепрофессиональных дисциплин Ульяновского института гражданской авиации им. Главного маршала авиации Б. П. Бугаева. Алексеев Дмитрий Эдуардович, курсант Ульяновского института гражданской авиации им. Главного маршала авиации Б. П. Бугаева. Куклев Никита Алексеевич, курсант Ульяновского института гражданской авиации им. Главного маршала авиации Б. П. Бугаева.

Поступила 07.02.2019 г.