4. Системы предупреждения и предотвращения столкновений

4.1 Общие сведения о бортовых системах предупреждения

столкновений

Бортовая система предупреждения столкновений (БСПС) создана для помощи пилотам в предотвращении столкновений в воздухе и является независимым средством от наземных систем ОВД.

БСПС информирует летный экипаж о воздушной обстановке посредством представления визуальной и речевой информации, обеспечивает своевременное обнаружение конфликтных самолетов, осуществляет классификацию степени их опасности и выдает рекомендации на выполнение соответствующего вертикального маневра.

БСПС функционирует в случаях, если находящиеся в полете воздушные суда оборудованы ответчиками международного режима «RBS» (А/С и S) и, эффективна, когда управление воздушным движением осуществляется с использованием этого же режиме.

Система выдаст предупреждение о сближении даже тогда, когда приближающийся самолет с ответчиком международного режима «RBS»не оснащен БСПС или она у него не работает. Система БСПС совместима с наземными системами обслуживания воздушного движения.

БСПС функционирует независимо от работы бортового навигационного оборудования и наземных систем, используемых в обеспечении воздушного движения.

В настоящее время существует четыре вида систем БСПС:

- БСПС I является самой простейшей системой предупреждения столкновения. Она применяется на самолетах авиации общего назначения. Ее передатчик посылает и принимает сигналы ответчика в режиме С. Бортовой компьютер анализирует и представляет на индикаторе пилоту информацию о пеленге и относительной высоте полета всех самолетов в зоне обзора системы, примерно 40 миль (74 км). В системе предусмотрены цветные кодовые знаки для обозначения на дисплее самолетов, представляющих потенциальную угрозу столкновения.

Информация БСПС I получила название предупреждение о воздушном движении TA (Traffic Advisory).

Когда пилот получает ТА, он должен попытаться визуально обнаружить конфликтное ВС и самостоятельно выполнить маневры по предотвращению столкновения. В условиях ППП, для разрешения конфликта пилоту требуется информация от органа ОВД.

- БСПС II более совершенная система. С 1994 года ею стали оборудоваться все коммерческие воздушные суда. Она обладает всеми возможностями предыдущей системы, плюс вырабатывает рекомендации по расхождению с воздушными судами RA (Resolution Advisory).

При наличии на ВС БСПС II, пилоту нет необходимости запрашивать информацию у органа ОВД о конфликтном движении, достаточно строго придерживаться рекомендаций БСПС. БСПС способна одновременно отслеживать до 30 самолетов в диапазоне 14 NM (26 км) при работе в режиме А/С и 30 NM (56 км) в режиме S.

Примечание: Следует отметить, что информация, отображаемая далее 14 NM не используется для целей предупреждения столкновений.

БСПС II постоянно совершенствуется и модифицируется. На данный момент на ВС устанавливается и применяется версия 7,0 БСПС II:

▪ имеющая меньшее число ложных срабатываний;

▪ учитывающая боковое расстояние между конфликтными воздушными судами;

▪ использующая уменьшенные вертикальные интервалы в пространстве RVSM для выработки RA; и,

▪ позволяющая взаимно корректировать рекомендации RA при работе ответчиков конфликтующих самолетов в режиме S.

- БСПС III обладает повышенной точностью по сравнению с предыдущими и, имеет гораздо меньшие погрешности по измерению пеленга. Это позволило бы, как полагали разработчики, при выработке RA применять не только вертикальные, но и горизонтальные маневры по расхождению. Предполагалось совместить БСПС III с автопилотом. Однако, в связи с техническими трудностями, в частности, недостаточно высокой точностью определения самолета-нарушителя при одновременном осуществлении бокового и вертикального эшелонирования и др., решено было отказаться от дальнейшей разработки данного типа БСПС. Кроме того, эксперты, работающие в области БСПС, считают, что горизонтальное маневрирование не всегда может обеспечить надлежащую безопасность полетов.

- БСПС IV – последний вид, который активно разрабатывается, в настоящее время.

Применение средств спутниковой навигации и новой технологии SCAN, как полагают разработчики, позволит в ближайшие годы создать систему предупреждения столкновений, обладающей более высоким уровнем эффективности функционирования и, лишенную недостатков первых трех.

БСПС, контролируя воздушное пространство вокруг своего самолета, запрашивает ответчики соседних воздушных судов и посылает им сообщения о своих полетных данных. Полученные ответы анализируются и определяются те ВС, с которыми возможна вероятность столкновения (так называемые «самолеты-нарушители»).

БСПС рассчитывает и анализирует следующие параметры:

- расстояние между своим самолетом и самолетом-нарушителем;

- курсовой угол самолета-нарушителя;

-высоту и вертикальную скорость самолета-нарушителя, если от ответчика поступает сигнал об абсолютной высоте полета;

- суммарную скорость сближения между своим самолетом и самолетом-нарушителем.

Е сли бортовой компьютер определит, что границы безопасности могут быть нарушены, то система выдаст экипажу уведомление (ТА) о том, что другой самолет представляет потенциальную угрозу столкновения.

Рис.4.1. Зона действия БСПС

Если же самолет-нарушитель продолжает приближаться, то БСПС выдаст рекомендации по расхождению (RA) с целью обеспечения безопасного вертикального эшелонирования между своим самолетом и самолетом-нарушителем.

Рекомендации по разрешению конфликтов всегда основываются на наименьшем отклонении от траектории плана полета, при обеспечении безопасного вертикального эшелонирования. Система БСПС вырабатывает RA только в вертикальной плоскости.

Работа БСПС в данном режиме подвержена ряду помех, которые возникают в результате синхронного искажения, многолучевой интерференции сигналов и других причин. Различными техническими средствами удается ослабить эти помехи или избавиться от них совсем.

Применение в БСПС режима S вторичной локации

В БСПС наблюдение самолета, у которого ответчик работает в режиме адресного запроса S, основано на свойстве избирательности этого режима. Ответчик воздушного судна в режиме S на частотах 1030/1090 МГц передает сообщения со своими данными с частотой раз в секунду. Эти сообщения принимаются другим самолетом и направляются в бортовой компьютер для его обработки. Обрабатывая полученный сигнал, БСПС определяет дальность, направление и высоту самолета-нарушителя.

Затем БСПС анализирует изменения дальности, направления и высоты каждого самолета, работающего в режиме S в зоне обзора. Эти данные используются в логике предотвращения столкновений по выработке сигналов ТА и RA.

Если бортовой компьютер определит, что границы безопасности могут быть нарушены, то система выдаст экипажу уведомление (ТА) о том, что другой самолет представляет потенциальную угрозу столкновения.

Если же самолет-нарушитель продолжает приближаться, то БСПС выдаст рекомендации по расхождению (RA) с целью обеспечения безопасного вертикального эшелонирования между своим самолетом и самолетом-нарушителем.

Рекомендации по разрешению конфликтов всегда основываются на наименьшем отклонении от траектории плана полета, при обеспечении безопасного вертикального эшелонирования. Система БСПС вырабатывает RA только в вертикальной плоскости.

Преимущество режима S, в основном, заключается в отсутствии помех и искажений присущих режиму А/С и наличии возможности осуществлять согласование рекомендаций RA между собственным ВС и самолетом-нарушителем.

Чувствительность БСПС

Ч ерез свои антенны БСПС, опрашивает все ответчики самолетов, находящихся в зоне ее обзора. Обрабатывая ответные сигналы, БСПС анализирует дальность, направление и высоту (при ее передаче) до этих самолетов.

Рис.4.2. Зоны чувствительности БСПС

Основная функция БСПС, заложенная при разработке системы в 1955 году доктором Джоном Мореллем – оценка временного критерия, а не расстояния, так называемого порога чувствительности вокруг собственного самолета в секундах (TAU).

Проанализировав несколько соответствующих ответов, БСПС рассчитывает время полета до момента предельного схождения (CPA closest point of approach) с самолетом-нарушителем путем деления расстояния между самолетами и относительной скоростью их сближения. Это временное значение является основным параметром для выработки предупреждающих сообщений и зависит от скорости ВС.

В зависимости от скорости полета собственного ВС, зона TAU для одной конфликтной ситуации будет иметь свое значение, так если скорость одного ВС 490 узлов порог чувствительности для выработки, например, ТА составит 6 миль, при скорости второго в два раза меньше, соответственно и зона TAU будет в два раза меньше и составит 3 мили, время схождения этих самолетов будет одинаково и составит 44 секунды для каждого.

Когда ВС передает значение высоты полета, то БСПС рассчитывает дополнительно к СРА, время полета до момента занятия ближайшей высоты (ТСА time to reach co-altitude) самолетом-нарушителем путем деления относительной разницы высот между воздушными судами на их суммарную вертикальную скорость. В случае малой относительной скорости сближения, вместо TAU применяется понятие минимально допустимого интервала (DMOD). Аналогично этому, если относительная вертикальная скорость сближения мала, вместо TAU, применяется понятие предельной высоты ALIM (altitude limit).

Допустимые значения этих параметров зависят от значений уровней чувствительности и времени TAU или DMOD или ALIM.