Поиск

Приоритетные направления создания и развития систем удаленного наблюдения для КДП аэродрома

В процессе обслуживания воздушного движения (ОВД) наблюдение традиционно является основным методом контроля местоположения воздушных судов. В отличие от контроля движения воздушных судов находящихся в воздухе - осуществляемого инструментальными средствами наблюдения, наземное движение на аэродроме контролируется преимущественно визуально. Современное развитие технологий видео наблюдения позволяет существенно улучшить визуальный контроль на поверхности аэродрома и даже выполнять его дистанционно на значительных расстояниях от аэродрома. 

Возможность предоставления обслуживания воздушного движения в аэропорту независимо от места расположения командно-диспетчерского пункта (КДП) в настоящее время является общей целью для большинства поставщиков аэронавигационного обслуживания (АНО) во всем мире. 

Так например, реализуемые в США и Европе программы NextGen и SESAR предусматривают внедрение удаленных КДП к 2020 г.. В прошлом 2013 году ФАА (США) уже объявила о существенном сокращении количества КДП имеющих диспетчерский персонал. Аналогичные проекты начаты провайдерами АНО в Европе и поддерживаются Евроконтролем. 

Администрация гражданской авиации Швеции (LFV) в 2013 году продемонстрировала концепцию удаленного КДП в аэропорту Энгельхольма и сертифицировала два органа ОВД в северной части Швеции аэропортов Орнсколдсвик и Сундсваль. 

LFV сотрудничает с компанией Saab в целях продвижения на рынок «Вышки с дистанционным управлением». Концепция основывается на использовании для наблюдения камер высокого разрешения в дополнение к обычным средствам, что позволяет воспроизвести традиционную вышку КДП в среде удаленной от аэродрома. Заказчик может выбрать для отображения диспетчеру: уровень требуемого наблюдения наряду с такими данными, как погодные условия, дальность видимости на ВПП и состояние освещения аэродрома. Компания Saab начала объединять данные камеры с информацией от радиолокатора для проверки функциональных возможностей сопровождения на основе видеотехнологии. 

В Австралии Sensis-Saab устанавила первое интегрированное автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера в рамках национальной программы модернизации вышек провайдера АНО Airservices. Провайдер АНО выбрал небольшой аэродром Alice Springs и удаленный на 1500 км КДП в Adelaide для круглосуточного проведения эксплуатационных испытаний. При этом правила ОВД не изменяются, и для пилотов не будет никаких различий. Диспетчер перемещается с вышки КДП аэродрома и работает в удаленном центре ОВД. Проект демонстрирует, что с помощью камер имеется возможность создать ту же среду, которая есть сегодня. В условиях Австралии, где многие аэропорты вообще не имеют аэродромного ОВД, это дает много преимуществ - для безопасности полетов. 

Провайдер АНО Германии DFS в 2007 году получил сертификат на эксплуатацию удаленной вышки от национального регулирующего органа. DFS начал изучать возможность использования удаленных вышек десять лет назад и переходит к пред-эксплуатационному этапу. DFS установил видеодатчики, поставляемые канадской компанией Searidge Technologies, в аэропорту Кельна, развернул стенд в штаб-квартире DFS в Лангене. По мнению специалистов DFS эта технология дает возможность иметь дополнительный источник в аэропортовом комплексе (аэропортов Франкфурта и Мюнхена), дополняющий данные первичной РЛС и МПСН. Это - решение для перекрытия мертвых зон. 

Сегодня DFS активно использует камеры, как средство потокового видео в качестве дополнительного автономного датчика. С 2010 года камеры используются в Кельне для получения информации о местоположении (Asterix), таким образом, диспетчер может наблюдать все движение в зоне перекрытия РЛС и видео на одном синтетическом ИВО.

DFS планирует создать центр ОВД, который будет предоставлять услуги удаленной вышки для шести международных аэропортов, предлагая более эффективные услуги с таким же или повышенным уровнем безопасности полетов. Технология уже доступна, последний шаг заключается в замене непосредственного визуального наблюдения из окна вышки. 

DFS готовится обеспечить услуги удаленной вышки в аэропорту Мюнхена для третьей взлетно-посадочной полосы, которая введена в эксплуатацию в 2013 году. Возможности удаленной вышки могут снять необходимость строительства второй вышки КДП. 

Для успешного внедрения новых технологий следует подчеркнуть, важность их соответствия международным требованиям, и в частности, требованиям к визуальному контролю (наблюдению) за движением воздушных судов, автотранспорта и обслуживающего персонала на площади маневрирования аэродрома при предоставлении аэродромного диспетчерского ОВД. Эти требования описаны в документах ИКАО Док 4444 «Правила аэронавигационного обслуживания. Организация воздушного движения» и Док 9426 «Руководство по планированию обслуживания воздушного движения». 

Для обеспечения безопасности полетов документы ИКАО требуют осуществления адекватного контроля площади маневрирования и внедрения правил и мер, нацеленных на сведение к минимуму потенциальной опасности непреднамеренного выезда на ВПП. Такой контроль может осуществляться визуально или с помощью систем наблюдения ОВД. При этом под средствами наблюдения на аэродроме понимаются: 

• радиолокационные станции обзора летного поля (РЛС ОЛП); 
• системы управления наземным движением и контроля за ним (SMGCS); 
• многопозиционные системы наблюдения (МПСН или MLAT); 
• системы автоматического зависимого наблюдения вещательного режима (АЗН-В). 

При этом основным является визуальный контроль, а использование тех или иных средств системы наблюдения предусмотрено, в основном, для условий ограниченной видимости. Системы наблюдения ОВД должны использоваться не в ущерб визуальному наблюдению за аэродромным движением. 

Поэтому ИКАО, предложила программу Блочной модернизация авиационной системы» и активно продвигает концепцию дистанционного аэродромного диспетчерского обслуживания (Модуль В1-81 ASBU). Концепция подразумевает - предоставление услуг по ОВД на аэродроме из органа (пункта), расположенного не на самом аэродроме. При этом «внешний визуальный обзор из окна» вышки КДП заменяется данными различных источников информации, транслируемой в удаленный орган, например, визуальное отображение видеокамер. 

Выгоды являются существенными: сокращение необходимости капитальных расходов на новые вышки, гибкость развития аэродромов, повышение безопасности полетов и пропускной способности, особенно на небольших аэродромах с ограниченными возможностями по предоставлению услуг ОВД. 

Предполагается получить улучшенную осведомленность о ситуации аэродромного воздушного движения и одним составом персонала предоставлять услуги по ОВД для более, чем одного аэродрома одновременно, а также применять это в нештатных ситуациях (например, как резервный орган ОВД). Это экономически эффективно для аэродромов, где основная часть транспортной системы достигается за счет авиации. В Российской Федерации регионы Севера, Дальнего Востока, Восточной Сибири во многом, а иногда полностью зависимы от авиации. 

В соответствии с положениями Федеральных авиационных правил организации воздушного движения (ФАП ОрВД) аэродромный диспетчер должен обеспечиваться полным визуальным обзором контролируемого воздушного движения со своего рабочего места. При невозможности обеспечения визуального наблюдения контролируемого воздушного движения в полном объеме с конкретного диспетчерского места должны предусматриваться технические средства контроля или дополнительные (вспомогательные) диспетчерские пункты (сектора). 

Существующие в настоящее время системы управления наземным движением на аэродроме и контроля за ним (SMGCS) не всегда способны предоставить воздушным судам обслуживание, обеспечивающее требуемый уровень пропускной способности аэродромов и безопасности движения, особенно в условиях ограниченной видимости. 

Резкое увеличение количества полетов, усложнение инфраструктуры современных аэродромов, удлинение ВПП, строительство новых терминалов, наличие не просматриваемых участков приводит к существенному усложнению условий работы диспетчеров и, как следствие, к снижению безопасности при организации воздушного движения на аэродроме. В первую очередь это связано с отсутствием постоянного визуального контроля с вышки КДП за движением воздушных судов, транспорта и других объектов на площади маневрирования, особенно в сложных метеоусловиях. 

В настоящее время с опорой на новые технические, технологические и алгоритмические решения, позволяющие на новом уровне осуществлять получение, обработку и отображение информации, разрабатываются усовершенствованные системы управления наземным движением и контроля за ним (A-SMGCS). 

Ключевым элементом такой системы, разработанным в России, является комплекс средств автоматизации удаленного наблюдения (КСА «Наблюдение») для КДП аэродрома, построенный на основе применения современных средств дистанционного наблюдения и инновационных методов обработки и отображения видео информации. 

Очевидно, что, несмотря на особенности конфигурации и инфраструктуры отдельно взятого аэродрома, КСА «Наблюдение» должен иметь некие общие черты, связанные, в первую очередь, с функционированием по предназначению. 

КСА «Наблюдение» предназначен для автоматизации независимого визуального наблюдения и контроля в условиях ограниченной видимости за движением воздушных судов, транспорта и любых других объектов на площади маневрирования аэродрома (на ВПП, РД, перронах) и за полетами выполняющих посадку и взлетающих воздушных судов в интересах ОВД, в том числе - с удаленного КДП. 

Сформированный в настоящее время отечественными специалистами единый методический подход к построению систем удаленного наблюдения позволяет с учетом класса и оснащенности аэродрома, конфигурации площади маневрирования, особенностей его инфраструктуры и т.д. конкретизировать задачи КСА, а далее - его структуру, состав, режимы работы, структуру функционального программного обеспечения (ФПО), то есть оптимизировать технический облик КСА (рисунок 1*)для достижения требуемых показателей эффективности. 

Ниже представлен перечень основных составляющих технического облика, из которых и производится оптимизационный выбор. 

Основные решаемые задачи: 
• удаленное наблюдение за ВПП, РД, зонами маневрирования, а также за не просматриваемыми участками аэродрома с использованием ТВ, ИК камер, а также РЛС наблюдения летного поля; 
• автоматическое обнаружение, сопровождение, классификация воздушных судов в зонах маневрирования, а также при взлете и посадке; 
• идентификация ВС путем комплексной обработки всей доступной информации на аэродроме; 
• автоматическое обнаружение несанкционированных появлений объектов в запрещенных зонах; 
• отображение результатов видеонаблюдения на КДП в любом удобном для потребителя виде (план аэродрома, синтезированное видение и т.д.). 

Основные режимы работы: 
• ПАНОРАМА - панорамный (круговой) обзор перрона, зон руления аэродрома ТВ, ИК камерами и РЛС наблюдения летного поля (рисунок 2*); 
• СТАРТ - секторный обзор порогов ВПП и прилегающего к нему участка с использованием ТВ и ИК камер; 
• ПОСАДКА - автоматическое обнаружение и сопровождение на глиссаде воздушных судов, выполняющих посадку, с использованием ТВ и ИК камер; 
• ТРЕВОГА - наблюдение за выделенными зонами, автоматическое обнаружение несанкционированного появления объектов в них и формирование соответствующих сигналов; 
• УГРОЗА - прогнозирование на основе комплексной обработки информации конфликтных и опасных ситуаций с формированием соответствующих сигналов; 
• КОНТРОЛЬ - проведение текущего и расширенного контроля работоспособности комплекса с индикацией результатов контроля. 

Структура комплекса удаленного наблюдения включает датчики в виде телевизионных и инфракрасных камер, а также радиолокационные датчики наблюдения летного поля, информация от которых после объединения поступает через канал связи в систему обработки и отображения данных. На вход системы поступает также информация от сопрягаемых станций АЗН-В. 

На рисунке 3* представлена типовая структура КСА «Наблюдение». 

Состав комплекса: 
1. Система видеонаблюдения: 
• камеры высокого разрешения с фиксированным угловым положением и широким полем зрения для обеспечения панорамного обзора аэродрома и воздушного пространства в створе взлета/посадки; 
• ТВ+ИК камера с управлением угловым положением линии визирования и оптическим увеличением для детального наблюдения за выделенным участком; 
• камеры с фиксированным угловым положением для обеспечения контроля за не просматриваемыми с вышки участками аэродрома; 
• ансамбль многопозиционных радиолокационных датчиков обнаружения движущихся объектов (опция). 

Отметим, что основным круглосуточным и всепогодным источником информации о ситуации на площади маневрирования хорошо оборудованных аэродромов является РЛС обзора летного поля (ОЛП). Применяемые в настоящее время в одиночном варианте РЛС ОЛП в общем соответствуют предъявляемым к ним требованиям и КСА «Наблюдение» легко интегрирует данные, получаемые от РЛС ОЛП в общую картину наблюдения. Однако для малобюджетных аэродромов перспективным является применение ансамбля многопозиционных радиолокационных датчиков обнаружения движущихся объектов. Ансамбль включает в себя не менее трех датчиков на базе коммерчески доступных маломощных твердотельных РЛС. Такое техническое решение обладает существенно меньшей (примерно в десять раз) стоимостью по сравнению с РЛС ОЛП, обладает более высокой надежностью, а также полнотой, достоверностью и точностью оценки обстановки на площади маневрирования. 

2. Система передачи информации. 

3. Система обработки и отображения результатов видеонаблюдения: 
• панорамный экран; 
• мониторы видеонаблюдения за не просматриваемыми участками; 
• функциональное программное обеспечение обработки и отображения результатов видеонаблюдения. 

В состав функционального программного обеспечения включены следующие комплексы функциональных программ: 
• формирования и отображения видеоинформации от панорамных и управляемых камер; 
• автоматического обнаружения воздушных судов и наземных объектов (самолетов, автомобилей и т.д.); 
• комплексирования ТВ и ИК изображений; 
• классификации движущихся и неподвижных объектов в зонах маневрирования; 
• идентификации и координатной привязки объектов в зонах маневрирования по результатам комплексной обработки информации; 
• автоматического обнаружения несанкционированного появления объектов в запрещенных зонах; 
• прогнозирования конфликтных ситуаций; 
• регистрации и документирования результатов видеонаблюдения. 

ФПО разработано на базе инновационных методов обработки информации, реализующих комплексную мультиспектральную обработку видовых потоков, обнаружение объектов в сложной фоно - целевой обстановке, их структурное и признаковое распознавание вплоть до анализа сложных сцен. 

На рисунке 4* представлен вариант комплексирования потоков видовой информации, одновременно поступающей от ТВ и ИК камер. В сложных метеоусловиях (туман) разработанный метод комплексирования на основе свертки изображений позволяет получить и представить оператору изображение «лучше лучшего». 

На рисунке 5* представлен вариант предварительной обработки изображения для распознавания объекта, основанный на пространственной высокочастотной фильтрации, позволяющей получить контуры исходной картины. Дальнейшая обработка предполагает анализ сцены, локализацию информативного участка и его сравнение с эталонами из базы данных. Задача существенно усложняется при наличии сложных фонов и динамике изображения. 

Для повышения ситуационной осведомленности диспетчера УВД об обстановке в зоне аэродрома в КСА «Наблюдение» предлагается использовать систему синтезированного зрения, которая уже хорошо «прижилась» в кабине у пилотов. 

Система синтезированного зрения (SVS) - это аппаратно-программное средство для вывода на дисплей АРМ диспетчера УВД сформированного вычислителем изображения соответствующего внешнего топографического участка аэродрома, наблюдаемого из КДП, воздушных судов и других подвижных и неподвижных объектов, положение которых вычисляется по данным активного и/или пассивного наблюдения и базе данных аэродрома, подстилающей поверхности и препятствий (рис. 6*). 

Применение инновационных методов обработки и отображения информации позволило создать унифицированное рабочее место диспетчера, в котором реализована визуализация трехмерной ситуационной обстановки при решении задач обнаружения, идентификации объектов движения и представления информации на мониторе рабочего места. 

Многофункциональная система «Виртуоз» (рисунок 7*) - унифицированное рабочее место специалиста (диспетчера, оператора) по контролю, управлению, координации и оптимизации движения воздушных судов и наземного транспорта на территории аэродрома, включая решение задач формирования и управления потоками прибывающих и убывающих воздушных судов. 

Представленный материал проявляет явные преимущества КСА «Наблюдение» по сравнению другими системами и средствами наблюдения ОВД: 
• круглосуточное и всепогодное визуальное наблюдение поверхности аэродрома и воздушного пространства вблизи ВПП. Решение задач ОВД на основе постоянного визуального контроля местоположения ВС и транспорта. 
• визуальный просмотр значительно удаленных участков ВПП и секторов захода на посадку (в том числе при открытии новых ВПП). • дополнительные возможности опознавания, определения местоположения, классификации и сопровождения объектов наземного движения, а также объективного контроля. 
• возможное наращивание поля РЛ наблюдения данными сопровождения от источников КСА «Наблюдение». • альтернатива строительству при отсутствии условий прямой видимости на действующей вышке КДП (вместо наращивания высоты или переноса вышки). Исключение строительства новых вышек КДП. 
• возможность реализации концепции «Remote Tower» (удаленных КДП). Снижение расходов на персонал при переходе на дистанционное ОВД для небольших аэродромов и вертодромов. 

КСА «Наблюдение» позволит решать задачи ОВД на площади маневрирования аэродрома на более высоком уровне вне зависимости от погодных условий и времени суток, что существенно повысит безопасность полетов на аэродромах различного класса и вертодромах. 

Таким образом, в настоящее время мировое аэронавигационное сообщество активно проводит эксплуатационные проверки и оценивает возможности различных технических решений по новым технологиям удаленного наблюдения и ОВД. Тенденция на переход от дистанционного видео наблюдения к удаленному обслуживанию подтверждается во многих странах мира. Эти усилия поддерживаются ИКАО. Начата работа в соответствующих международных организациях (EUROCAE) по разработке соответствующих технических и эксплуатационных стандартов. Система ОрВД РФ также заинтересована во внедрении этих технологий. Российская промышленность уже продвинулась в решении этих задач и имеет соответствующие образцы изделий. Поэтому активное участие России в этих процессах крайне важно и будет содействовать развитию и продвижении отечественных разработок в соответствии с международными стандартами и требованиями ИКАО. 
* см. PDF файл
Источник: Аэрокосмическое обозрение