Концепция интеграции беспилотных авиационных систем (БАС) в общее воздушное пространство – революция в сфере аэронавигации.

БАСнословные задачи

Мировой технический прогресс, основанный на тенденциях автоматизации, роботизации, цифровизации и информатизации всех процессов, неумолимо вторгается в сферу воздушного пространства. Вот уже 10 лет человечество решает важнейшую задачу – создать максимальные условия для успешного внедрения дронов в воздушное пространство (ВП).

Решением этого вопроса озабочены лучшие умы человечества от Аляски до Австралии. И ажиотаж вокруг БАС понятен – масштабное применение нового типа транспорта – беспилотного – может стать огромным импульсом для развития мировой экономики. Рынок услуг на базе беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) – это и аэротакси, которые будут доставлять людей в нужный пункт назначения в кратчайшие сроки, и доставка товаров и услуг, что неизбежно ускорит и без того набравший небывалую скорость ход мировой истории.

Необходимость интеграции дронов в ВП актуализирует и другой, важнейший вопрос – обеспечение безопасности полетов. Риски здесь высоки. Сегодня небо и так насыщено летательными аппаратами (ЛА) коммерческой авиации, авиацией общего назначения (АОН) и проч. Все чаще здесь можно встретить и БПЛА. Но последние еще здесь на правах «нелегалов», что не может долго продолжаться. Настало время предоставить дронам в небе постоянную прописку.

Опции для интеграции

В мире сегодня существует несколько наиболее технически зрелых и показавших хорошие результаты в ходе испытаний концепций. Это интеграция БАС в ВП – Unmanned aircraft system traffic management или UTM, предложенный NASA (США) в 2014 году, а также европейский U-Space.

NASA UTM

Схематичное представление архитектуры NASA UTM

В настоящее время в Европе регулярно проводятся демонстрационные полеты в рамках реализации концепции интеграции БАС. Финансированием проекта занимается совместное предприятие SESAR, инвестиции в него составляют 9,5 млн евро. U-Space – масштабный проект, к которому привлечены множество организацией, в том числе операторы мобильной связи Vodafone и Proximus, исследовательские институты и университеты, операторы беспилотных воздушных судов (БВС), поставщики услуг, аэропорты, местные и городские власти, правоохранительные органы и органы гражданской авиации.

U-Space представляет собой набор сервисов и процедур, предназначенных для поддержки безопасного и эффективного доступа к воздушному пространству большого количества беспилотных воздушных судов. Обеспечение безопасности совместных полетов пилотируемых воздушных судов (ПВС) и БПЛА должно базироваться на использовании современных цифровых средств наблюдения, связи и планирования, а также на высокую степень ситуационной осведомленности и современные системы обработки данных.

Иллюстрация классов полетов европейской концепции интеграции БПЛА

Концепция U-Space включает в себя электронную регистрацию, идентификацию и геозоны; начальные службы для управления БВС, включая планирование и утверждение полетов, отслеживание и взаимодействие с традиционными органами управления воздушным движением; расширенные сервисы, поддерживающие более сложные операции в областях с высокой плотностью воздушного движения; полный спектр услуг, обеспечивающий высокий уровень автоматизации как БВС, так и самой системы U-Space.

Демонстрации к настоящему времени прошли на территориях Бельгии, Эстонии, Финляндии, Франции, Греции, Италии, Нидерландов и Испании. В ходе первых полетов уже удалось продемонстрированы такие возможности U-Space, как анализ геоданных, отслеживание перемещения, управление планированием, управление аэронавигационной информацией, информирование о воздушном движении и проч.

Сделано в России

Интерес к задачам интеграции БПЛА в общее воздушное пространство возрастает во всем мире, в том числе, в России. Попытки создать концепцию по аналогии с имеющимися в мире проектами у нас были, однако их сложно назвать успешными. По-настоящему жизнеспособная концепция на сегодняшний день считается RUTM, предложенная конгломератом ученых, разработчиков и конструкторов российской радиоинженерной отрасли под эгидой НТИ «Аэронет». Предполагается, что система мониторинга полетов дронов, которую, как стало известно в конце прошлого года, протестируют на начальном этапе в Арктике, будет базироваться на таких передовых технологиях, как АЗН-В (ADS-B) 1090ES, МПСН (MLAT/WAM), линия С2 и др.

Проект предусматривает поэтапное создание географических зон в РФ с наличием информационных (аэронавигационных) сервисов для обслуживания совместных полетов ПВС и БВС. Как отмечают разработчики концепции, зоны обслуживания RUTM – это технологически оборудованные территории воздушного пространства РФ, где имеется потребность бизнеса осуществлять регулярные полеты БВС и ПВС, или только БВС. Используемые технологии позволяют легко масштабировать зоны обслуживания. Предполагается, что такие зоны будут расширяться в пространстве, сливаться, и создавать большие сплошные зоны аэронавигационного обслуживания, в некоторых случаях соединенные коридорами для осуществления перелетов на большие расстояния.

Пул технологий и пользователей

По замыслу разработчиков, основой RUTM должны стать «зрелые» технологии, использующиеся для управления воздушным движением (УВД) более полувека и новые разработки с начала 2000-х гг. для дистанционно управляемых ЛА. Некоторые из них заслуживают отдельного внимания.

Радиолиния контроля и управления С2 – новая сущность в мировой гражданской авиации, обусловленная необходимостью управлять ПВС по радиолинии. В случае ПВС, понятное дело, этого не требовалось. В 2016 году в RTCA выпустили первый стандарт на линию С2 – DO-362. Он предусматривает использование частот С и L диапазонов и позволит удаленному пилоту управлять ЛА вне зоны прямой видимости.

Еще одним важным решением станет технология DAA, которую называют системой систем.

Специалисты NASA в ходе одного из первых тестирований DAA на дроне Ikhana. NASA/Ken Ulbrich

Она позволяет удаленному пилоту, не имеющему возможности визуально наблюдать окружающую обстановку, получать информацию о безопасных интервалах воздушных судов (ВС) относительно других ЛА, метеоусловиях, искусственных и естественных препятствиях на земле и проч.
Концепция также включит себя технологии в сфере наблюдения МПСН/АЗН по сигналам частот вторичной радиолокации 1030/1090, метеонаблюдения на основе режима S и ЛПД 1090ES, навигации Глонасс/GPS, геофенсинга и др.

Стейкхоулдерами RUTM станут дистанционные пилоты БВС, бизнес и провайдер аэронавигационных услуг. Опосредованными пользователями системы будут органы контроля, спасания, страхования, расследования происшествий.

Поэтапная реализация

Первая фаза системы рассчитана на 3-4 года и ее итогом должно стать создание поля кооперативного наблюдения с набором данных, необходимых для эшелонирования и предупреждения столкновений. Отмечается, что система первой фазы RUTM обеспечит интероперабельность с существующими средствами УВД и ПВС, самоэшелонирование БВС в неконтролируемом воздушном пространстве, автоматизированное планирование и авторизацию, мониторинг и контроль использования воздушного пространства, архивирование информации для расследования и страхования.

Последующие фазы будут сфокусированы на создании сетевой стандартизированной системы контроля и управления БВС (С2); предупреждении столкновений в воздухе; метеорологическом обеспечении; совместных полетах БВС и ПВС; создании некооперативного поля наблюдения; интеграции с ЕС ОрВД РФ; городской аэромобильности (UAM). Дальнейшее развитие RUTM предполагает перенос центра принятия решений на борт БВС и ПВС с постепенной минимизацией участия наземных средств в обеспечении безопасности полетов.

Эра RUTM