Что такое cpdlc в авиации
Содержание
Необходимость
Традиционно эта проблема решается путем разделения перегруженного сектора управления воздушным движением на два меньших сектора, каждый со своим собственным контроллером и каждый использует другой канал голосовой связи. Однако у этой стратегии есть две проблемы:
В некоторых случаях дальнейшее разделение раздела может оказаться невозможным или невозможным.
Необходима новая стратегия, чтобы справиться с возросшими требованиями к управлению воздушным движением, а связь на основе каналов передачи данных предлагает возможную стратегию за счет увеличения эффективной пропускной способности канала связи.
Использование CPDLC
Приложение CPDLC обеспечивает передачу данных «воздух-земля» для службы УВД. Это включает в себя набор элементов сообщения о разрешении / информации / запросе, которые соответствуют речевой фразеологии, используемой в процедурах управления воздушным движением. Контроллер имеет возможность выдавать назначения уровней, ограничения пересечения, боковые отклонения, изменения маршрута и разрешения, назначения скорости, назначения радиочастот и различные запросы информации. Пилоту предоставляется возможность отвечать на сообщения, запрашивать разрешения и информацию, сообщать информацию и объявлять / отменять аварийную ситуацию. Кроме того, пилоту предоставляется возможность запрашивать условные разрешения (в нисходящем направлении) и информацию от нижнего отдела обслуживания воздушного движения (ATSU). Также предоставляется возможность «свободного текста» для обмена информацией, не соответствующей определенным форматам. Предоставляется дополнительная возможность, позволяющая наземной системе использовать канал передачи данных для пересылки сообщения CPDLC в другую наземную систему.
Последовательность сообщений между контроллером и пилотом, относящаяся к конкретной транзакции (например, запрос и получение разрешения), называется «диалогом». В диалоге может быть несколько последовательностей сообщений, каждое из которых закрывается с помощью соответствующих сообщений, обычно подтверждения или принятия. Закрытие диалога не обязательно завершает связь, так как между диспетчером и пилотом может быть несколько диалогов, пока воздушное судно пересекает воздушное пространство ATSU.
Все обмены сообщениями CPDLC между пилотом и диспетчером можно рассматривать как диалоги.
Приложение CPDLC выполняет три основные функции:
Реализация
Сегодня существует две основных реализации CPDLC:
Следующие UAC предлагают услуги CPDLC:
После испытаний PETAL I и II (предварительная линия передачи данных с воздуха по земле Евроконтроля) в 1995 году, включая NEAN ( VDL Mode 4 ), сегодня поддерживаются услуги ATN ( VDL Mode 2 ) и FANS 1 / A.
Более 40 крупных авиакомпаний участвуют в программе CPDLC с Маастрихтским ОАК. Среднее время отклика от конца до конца (ATC-cockpit-ATC) значительно ниже 30 секунд. В 2007 году было зарегистрировано более 30 000 LOG-ON, что привело к более чем 82 000 восходящих каналов CPDLC, каждый из которых сэкономил драгоценное частотное время.
Поддерживаются службы диспетчерского разрешения (ACL), сообщения бортовой связи (ACM) и контрольный микрофон (AMC), включая автоматическую передачу кода приемоответчика SSR в кабину.
CPDLC, вероятно, будет основным инструментом для отслеживания таких проектов, как сообщение для мониторинга, восходящая линия связи для разрешения маршрута, траектории 2–4 D, заходы на посадку с непрерывным спуском, а также координацию ограничений.
Безопасность
ED-120 обеспечивает анализ опасностей и определяет опасности, применимые к системам, реализующим услуги УВД, которые в настоящее время предоставляют развертывания CPDLC. Затем выводятся цели безопасности для таких систем и требования безопасности, которым они должны соответствовать.
Разработчики как наземных, так и бортовых систем должны соблюдать эти требования безопасности, если их продукты должны быть одобрены и / или сертифицированы для эксплуатационного использования. Такие компании, как AirSatOne, предлагают тестирование FANS 1 / A для бизнес-авиации и государственных операторов. Это тестирование FANS 1 / A, проведенное AirSatOne, соответствует требованиям RTCA DO-258A / ED-100A, требованиям RTCA DO-258A / ED-100A, RTCA DO-306 / ED-122 и консультативному циркуляру FAA AC 20-140C. для подтверждения работоспособности оборудования.
Цели безопасности, определенные в ED-120 / DO-290, включают необходимость гарантировать, что сообщения не будут повреждены и доставлены неправильно. Не менее важна необходимость в точных отметках времени и отказе от устаревших сообщений. Следствием этих требований является то, что реализации CPDLC как на воздушных судах, так и в центрах УВД должны иметь доступ к точным часам (с точностью до 1 секунды от UTC ). Для самолетов это обычно обеспечивается GPS.
Цифровая линия передачи данных пилот-диспетчер CPDLC
Цифровая линия связи диспетчер-пилот CPDLC предназначена для обмена сообщениями между диспетчерами и пилотами основываясь на использовании набора сообщений, которые соответствуют фразеологии, используемой при ведении радиотелефонной связи, а также передачи сообщений, содержащих произвольный текст.
Диспетчеру предоставляется возможность отвечать на сообщения, включая аварийные, выдавать диспетчерские разрешения, указания и рекомендации, а также, при необходимости, запрашивать и предоставлять информацию.
Пилоту предоставляется возможность отвечать на сообщения, запрашивать диспетчерские разрешения и информацию, предоставлять информацию и объявлять о возникновении или аннулировании аварийной ситуации.
Если соответствующим полномочным органом ОВД не оговаривается иное, повторять словами сообщения CPDLC не требуется.
Диспетчеры и пилоты составляют сообщения CPDLC, используя установленный набор сообщений, сообщения, содержащие произвольный текст, или посредством сочетания обоих методов.
Наземные и бортовые системы обеспечивают отображение, а, при необходимости, распечатку, и хранение, сообщений. Это исключает неправильную интерпретацию персоналом, для которого английский язык не является родным, принятых на слух сообщений.
CPDLC обеспечивает прием-отправку следующих типов сообщений:
Каждый член экипажа, независимо друг от друга, должен просматривать каждое входящее сообщение (uplink) CPDLC, перед тем как ответить и/или выполнить содержащееся в нем разрешение, и каждое исходящее сообщение (downlink) CPDLC, перед его отправкой. При выполнении полета усиленным экипажем необходимо в брифинге, при смене членов летного экипажа, включать информацию о статусе ADS-C и CPDLC и обзор сохраненных uplink и downlink сообщений.
Uplink сообщения требуют особого внимания, помогающего исключить случаи, когда экипаж полученное разрешение подтвердил, но не выполнил его. Когда диспетчер посылает uplink сообщение какому-либо ВС, и это сообщение подтверждено (WILCO) экипажем, диспетчер ожидает, что экипаж действует в соответствие с полученным разрешением. Эффективный метод минимизации ошибок – это чтение (тихо, про себя) uplink сообщения каждым членом экипажа, независимо друг от друга, перед обсуждением того, какие действия предпринимать. Независимое чтение – это ключевой элемент, гарантирующий, что какой-либо член экипажа не озвучит предвзятого мнения, отличного от предназначения сообщения. Использование этого метода обеспечивает экипажу достаточный уровень понимания ситуации для выполнения намеченных действий.
Таким же образом исходящие (downlink) сообщения должны просматриваться каждым членом экипажа перед отправкой, независимо друг от друга.
Сообщения могут распечатываться на принтере или выводиться на дисплей в кабине ВС. Принтер может использоваться для архивации сообщений. Экипаж не должен использовать напечатанное на принтере сообщение для его подтверждения.
CPDLC должна внедряться на трассах и в районах аэропортов с интенсивным воздушным движением, как основное средство связи в океаническом и удаленном воздушном пространстве. Она считается не только очень мощной альтернативной системой для обычной УКВ радиосвязи, в случае ухудшения качества связи, отказа или блокировки, но и средством доставки или информирования о неблагоприятных погодных условиях.
При выполнении полета в воздушном пространстве, где по местным процедурам предписывается использование CPDLC в качестве основного средства связи, голосовая связь используется как резервное средство (например, связь по МВ, ДКМВ или SATCOM). При аварийной ситуации экипаж обычно переходит на голосовую связь. Ответ на сообщение CPDLC выполняется через CPDLC, а ответ на голосовое сообщение должен быть сделан голосом.
Независимо от того, используется ли CPDLC как основное средство связи или нет, экипаж должен постоянно прослушивать аварийную частоту. Дополнительно, экипаж должен постоянно контролировать SELCAL на указанных частотах.
В Европе развернута и с 2013 года функционирует сеть CPDLC LINK 2000+.
Комбинация использования RNP с CPDLC и контрактным наблюдением ADS-C позволяет применить уменьшенные интервалы бокового и продольного эшелонирования, увеличив пропускную способность воздушного пространства.
В настоящее время CPDLC в России не применяется, хотя уже много лет функционирует в верхнем воздушном пространстве в ряде европейских регионов и США. При этом соответствующее оборудование установлено на отечественных ВС ТУ-214ОН, SSJ 100, МС-21.
Что такое cpdlc в авиации
CPDLC используется для передачи текстовых сообщений, не требующих незамедлительных действий. Так, например, посредством сообщений от органа ОВД на борт ВС пилоты могут получать разрешения о продолжении выполнения бесступенчатого набора высоты или указания следовать напрямую до определенной точки маршрута, при этом канал радиосвязи останется свободным для передачи более приоритетных указаний, непосредственно влияющих на безопасность полетов.
Для чего необходима CPDLC?
Дополнительная пропускная способность органа ОВД, достигаемая за счет использования CPDLC, приобретает особую значимость в периоды высокой интенсивности полетов, когда у диспетчера УВД под управлением находится большое количество ВС.
Все сообщения CPDLC делятся на формализованные и содержащие произвольный текст. Перечень формализованных сообщений состоит из 235 наименований, соответствующих речевой фразеологии, используемой в процедурах УВД. Сообщение включает в себя номер, назначение, содержание, атрибуты срочности и аварийности, а также необходимость отправки ответного сообщения.
Для отправки сообщения с помощью CPDLC диспетчеру на экране рабочего места КСА УВД требуется выбрать ВС и необходимое сообщение из отображаемого меню либо ввести произвольный текст, далее выдать команду на выполнение передачи сообщения. Пилоту, в свою очередь, через панель управления бортового компьютера предоставляется возможность ответить на сообщение, запросить диспетчерское разрешение, передать информацию и объявить о возникновении или аннулировании аварийной ситуации. Принимаемое на воздушном судне сообщение CPDLC, помимо отображения на экране дисплея в кабине пилота, может быть также распечатано на принтере.
Для обмена сообщениями CPDLC связь между органом ОВД и воздушным судном устанавливается заблаговременно до входа ВС в воздушное пространство органа ОВД, использующего цифровую ЛПД (ЦЛПД).
На практике технология CPDLC в ряде стран реализована на уровне двух степеней интеграции систем с использованием ЦЛПД: IOC (Initial Operating Capabilities) и FOC (Full Operating Capabilities).
За кажущимся на первый взгляд простым обменом «СМС» между диспетчером и пилотом скрывается работа сложной архитектуры инженерных систем.
Технология CPDLC может быть реализована различными способами. Основными двумя являются системы ACARS и ATN. Обе подразумевают наличие у провайдера АНО сервера цифровой связи, обеспечивающего сопряжение КСА УВД с оборудованием ARINC или SITA в первом случае и маршрутизаторами (рутерами) ATN во втором.
Услуги, предоставляемые на базе ACARS, разработаны преимущественно для обмена информацией между ВС и автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУ ТП) авиакомпании, поэтому сообщения, относящиеся к УВД, «конкурируют» за право передачи по сети с сообщениями, передаваемыми авиакомпаниями. И хотя для регулирования этой «конкуренции» предусмотрена система задания приоритетности, существует вероятность того, что не все сообщения будут передаваться с требуемой очередностью.
В качестве каналообразующего оборудования в случае систем ACARS могут быть использованы различные по диапазону частот средства радиосвязи: это и VDL-2 ОВЧ-диапазона в зоне прямой видимости, и HFDL ВЧ-диапазона для океанического сектора, и в теории возможность задействования спутниковой группировки SatCom для труднодоступных мест.
В сети ATN предусмотрено использование исключительно технологии VDL-2 ОВЧ-диапазона для организации радиоканала. В обеих сетях помимо самих трансиверов требуется наличие комплекса управления сетью наземных станций. В случае с ATN также необходим комплекс контроля и управления маршрутизаторами сети ATN. Несмотря на кажущуюся сложность последней системы, она предпочтительнее, поскольку все компоненты системы могут находиться в ведении органа ОВД. В техническом плане основной чертой VDL-2 является значительное повышение пропускной способности канала и эффективности использования радиочастотного спектра. Отличительная особенность VDL-2 состоит в том, что существует возможность не только контроля сообщения на уровне целостности, но и прямого исправления ошибок за счет определенного кодирования кадра данных.
Путь развития ЦЛПД в Европе и США
В воздушном пространстве США, напротив, упор сделан на аэродромную зону. В настоящее время в более чем 50 крупнейших аэропортах страны внедрена услуга выдачи диспетчерского разрешения на вылет по ЛПД. Следующим этапом запланировано расширение услуг для полетов на маршруте, а именно CPDLC, D-VOLMET (Digital VOLMET), OCD (Datalink Oceanic Clearance Delivery) и других.
Применение технологии в России
В настоящее время флагманом в части технологии CPDLC является Магаданский УЦ ЕС ОрВД, где опробован ограниченный функционал CPDLC, реализованный через оборудование FANS ВЧ-диапазона с целью обслуживания океанического сектора и удаленных районов. Отработана передача сообщений AIREP/PIREP (о наблюдаемом облаке вулканического пепла) и процедура изменения маршрута полета ВС (процедура DARP-like).
Востребованность CPDLC в океаническом воздушном пространстве трудно переоценить. Полет ВС может выполняться вне зоны покрытия связью ОВЧ-диапазона, а ВЧ-связь подвержена внешним влияниям и бывает неустойчивой. В этой связи передача сообщений CPDLC позволяет полностью исключить недопонимание и ошибки в диалоге между экипажем ВС и органом ОВД.
Что касается континентального воздушного пространства, то с учетом планируемого роста объемов воздушных перевозок технология, открывающая дополнительные возможности по повышению пропускной способности, является крайне актуальной для органов ОВД с высокой интенсивностью воздушного движения. С учетом этого ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» приступило к реализации пилотного проекта CPDLC на базе опытного района подсистемы передачи данных ОВЧ-диапазона в Московском ЦУП и Санкт-Петербургском ЦОВД. На сегодняшний день это самый крупный проект по внедрению ЦЛПД в России, который в перспективе позволит не только существенно упростить процесс взаимодействия диспетчера и пилота, но и повысить качество и расширить спектр предоставляемых услуг по аэронавигационному обслуживанию.
Лётная эксплуатация CPDLC
 |
Для изучения основных пользовательских функций в работе используется компьютерный тренажёр CPDLC ВС Airbus A320, состоящий из трёх взаимосвязанных панелей (рис. 10).
Панель MCDU (рис. 10, слева) предназначена для ручного управления работой ATSU (ACARS MU), получающей данные для передачи через VHF3 или SATCOM от FMGC и других связанных систем.
Панель DCDU (рис. 10, справа, в верхней части) предназначена для воспроизведения на экран сообщений экипажа ВС и органа ОВД, а также для своевременного ответа через расположенные рядом кнопки.
Панель RMP (рис. 10, справа, в нижней части) предназначена для отображения рабочих частот и статусов работы радиостанций VHF1,2,3 и HF1,2 Кнопки на панели нерабочие т.к. в нашей работе цель данной панели является всего лишь отображение информации. В работе панель RMP служит только для отображения информации.
Для удобства изложения на рис. 11, а показано общепринятое обозначение кнопок 1L – 6L находящихся слева от экрана панели MCDU и 1R – 6R – справа.
Включение системы (ATSU Initialization) и радиостанции VHF3.
1. Нажатием кнопки «ATC COMM», на клавиатуре MCDU, заходим в общее меню (рис. 11, а), затем входим в раздел «COMM MENU» (рис. 11, б) нажимая кнопки 6R – самую нижнюю справа.
2. Нажатием кнопки 1R заходим в раздел «COMM CONFIG» (рис. 11, в).
3. В разделе «COMM CONFIG» вводим коды опознавания (рис. 11, г):
— код самолёта «A/C ICAO CODE», состоящий из любых 7 цифр;
— регистрационный код самолета «A/C REGISTR», например, VP-BQN, VP-BEO;
— опознавательный код ACARS «ACARS A/L ID», состоящий из 2-х букв, например, AG, SE;
Затем активируем введённые данные нажатием кнопки 1R. После активации конфигурации надпись «CONFIG ACTIVATE*» меняет цвет на зелёный.
Примечание. Набор знаков, отображаемых в левом нижнем углу экрана осуществляется с клавиатуры MCDU, стирание знаков – клавишей «CLR», возврат на предыдущую страницу – кнопкой 6L «RETURN». Для ввода набранного сообщения следует нажать одну из кнопок рядом со строкой на экране.
4. Нажатием кнопки 4R заходим в раздел «VHF3 SCAN SEL» (рис. 11, д). Здесь выбираем региональную сеть работы системы. По примеру, изложенному в РПП, нажатием кнопки 1L выбираем Европейский регион SITA. После выбора окончательно активируем наши введенные установки, нажимая на кнопку 5R «SCAN SEL ACTIVATE*» (цвет надписи «SITA EUR/AF/ASI» меняется на зелёный, рис. 11, д). В результате на включенной панели RMP радиостанция VHF3 готова к работе в режиме передачи данных, о чём свидетельствует подсветка клавиши «VHF3» и надпись «ACARS» а окне «ACTIVE» (рис. 11, е).
