Небо единых стандартов
Рейтинг 5
1859
Шифрин Владислав Владленович
член Рабочей группы по развитию цифровой инфраструктуры в обеспечении цифровизации транспорта и логистики Ассоциации «Цифровой транспорт и логистика»

картинка-1-верхняя-Небо-единых-стандартов.jpg

Покорение человеком неба изначально воспринималось как нечто метафизическое. Воплощение в жизнь легенды о ковре-самолете открыло для нас небывалые доселе возможности: люди стали ближе друг к другу, доступнее для более тесной коммуникации. Аэронавигация была обречена на форсированное развитие: сбылась не просто давняя мечта покорить небо — появилась новая грандиозная опция для эволюции. И этим шансом человечество не замедлило воспользоваться.

С увеличением числа участников воздушного пространства быстро развивались и аэронавигационные технологии. Если первые полеты по большей части опирались на глазомер пилотов, то со временем человечество все больше доверяло эту функцию техническим средствам. И здесь кстати пришлись открытия в сфере радиосвязи и телефонии.

После Второй мировой войны быстрыми темпами начала развиваться гражданская авиация, и с этого момента история аэронавигации тесно связана с конкуренцией стандартов. Этот вопрос всегда был под пристальным вниманием, поскольку совместимость бортового и наземного оборудования, размещенного в разных точках мира, залог обеспечения безопасности полетов.

С 60-х годов прошлого века стандартом наблюдения в международной гражданской авиации стали средства вторичной радиолокации на частотах 1030 и 1090 МГц. Позже, в конце 80-х, с развитием спутниковой навигации особое место в обеспечение безопасности полетов заняла технология АЗН-В. В этот период были разработаны три линии передачи данных (ЛПД). Две из них появились в США — на базе системы вторичной радиолокации режима S 1090 МГц (1090ES) и на частоте 978 МГц (UAT). Третья ЛПД УКВ диапазона VDL-4 стала плодом трудов шведских разработчиков.

В Соединенных Штатах две линии передачи данных 1090ES и UAT развивались с одинаковой интенсивностью. Это было обусловлено рядом объективных причин. Главная из них была связана с опасениями, что одной ЛПД не хватит для обслуживания воздушного трафика. Страхи американцев можно понять, ведь США всегда являлись флагманом мировой аэронавигации. Решение развивать в этой стране две технологии было, вероятно, оправданным: 1090ES и UAT имеют примерно равные пропускные возможности, что позволило американцам фактически удвоить мощности по обслуживанию трафика АЗН-В.

Успешное внедрение двух типов ЛПД в США было обусловлено и тем, что сдвоенное бортовое оборудование допускает использование одной антенны и ВЧ-тракта благодаря близким частотам этих линий передачи данных — 978 и 1090 МГц.

Мировая аэронавигационная общественность тем временем озаботилась другой важной задачей, связанной с принятием единого стандарта. В 2003 году состоялась 11-я по счету очередная аэронавигационная конференция ИКАО. Одним из важнейших вопросов, обсуждавшихся на мероприятии, стало решение о линии передачи данных для АЗН-В. Практически единогласно выбор был остановлен на ЛПД 1090ES.

Аргументация в пользу единого технологического стандарта вполне понятна и очевидна всем профильным экспертам. Допущение дополнительной ЛПД, к примеру, VDL-4, было сопряжено с опасениями по электромагнитной совместимости второй линии с эксплуатируемым бортовым оборудованием. Также были неизбежны в этом случае дополнительные затраты на разворачивание двойной инфраструктуры, целесообразность которой не выдерживала никакой критики.

В рамках 11-й аэронавигационной конференции была выработана дипломатичная формулировка «принять расширенный сквиттер 1090 МГц для начального использования». Однако за 16 лет, которые прошли с того момента, данная ЛПД окончательно закрепилась во всем мире. Так родился единый мировой стандарт для АЗН-В.

Тем не менее в Европе попытки внедрить VDL-4 продолжались до 2010 года. По заказу Евроконтроля были проведены исследования на предмет возможности использования этой ЛПД, но уже не для технологии автоматического зависимого наблюдения, а для сервиса цифровой связи диспетчер-пилот CPDLC. И здесь VDL-4 не смогла доказать свою конкурентоспособность, уступив по ряду технологических характеристик VDL-2. В итоговом документе исследования говорилось, что «в соответствии с текущей спецификацией стандартов ИКАО ЛПД VDL-4 не может быть использована для критически важных приложений и реального времени».

Некоторое время не теряли веру в VDL-4 также Россия и Монголия. Последняя, впрочем, вскоре сдалась: в этой стране быстро сумели просчитать все издержки, которые понесет национальный бюджет при внедрении двух стандартов. Попытки «поженить» VDL-4 и 1090ES в РФ, к сожалению, все еще продолжаются.

Сторонники подобной модели апеллируют к опыту США и в качестве аргумента также указывают на то, что одной ЛПД не хватает для обеспечения объемов трафика. Однако имеются веские основания полагать, что VDL-4 в этом вопросе вряд ли сможет быть полезной. Канальная скорость 1090ES — 1 Мб/с, у VDL-4 — 14.4 Кб/с. Другими словами — в 50 раз ниже! Это все равно что в автомагистраль шириной 18 м встроить в целях разгрузки трафика дополнительную ветку 36-сантиметровой ширины. Добьемся ли мы поставленной цели? Вряд ли.

Также утверждается, что вторая линия передачи данных необходима для обеспечения киберзащиты. Подобные заявления тоже не имеют основательной базы в связи с тем, что ни одна линия передачи данных, используемая в гражданской авиации, не обеспечивает в полной мере информационную защищенность. В том числе, VDL-4. Это связано с тем, что в эпоху создания всех трех имеющихся ЛПД вопрос защиты радиолиний не был актуальным.

Согласно рекомендациям ИКАО, для защиты от преднамеренных и непреднамеренных искажений информации следует использовать независимые средства наблюдения — вторичные радиолокаторы или многопозиционные системы наблюдения (МПСН), которые еще и обеспечивают совместимость с бортовым оборудованием существующих воздушных судов. Кстати, по этой причине FAA также в свое время высказалось против изменений в стандарт 1090ES. Переоборудовать все ВС новыми ответчиками было бы слишком дорого, а иначе вопрос защиты от кибератак решался бы лишь частично.

scr_ppi-s_2018_03_15_13_53_05.png

Проблема кибернезащищенности кроется в самой спутниковой связи, от которой напрямую зависит технология АЗН-В, по этой причине и получившей свое название — зависимое от бортовой навигации наблюдение-вещание. В свою очередь глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) и ГЛОНАСС, занимая важнейшее место в современной аэронавигации, обладают уязвимым сигналом, не защищенным от подмены.

В связи с этим транслируемая информация должна быть проверена (валидирована) независимыми от ГНСС и ЛПД средствами вторичными радиолокаторами или МПСН. Вот что об этом говорится в специальной информационной записке FAA: «Все приложения, которые обеспечивают рекомендации относительно эшелонирования или предупреждения столкновений, должны валидировать данные АЗН-В посредством измерений, независимых от сигналов АЗН-В и GPS».

Почувствовать разницу между зависимым (на данных ГНСС) и независимым (МПСН) можно благодаря следующей иллюстрации. В пример приведен скриншот с выхода контрольного индикатора многопозиционной системы наблюдения «Альманах» в аэропорте Пулково во время проведения Международного экономического форума в 2018 году.

Здесь наглядно можно убедиться в том, что происходит с информацией АЗН-В при нарушении целостности навигационного поля ГНСС. В верхней половине рисунка фиолетовым цветом определен истинный трек воздушного судна, наматывающего круги. Данные были получены методом мультилатерации МПСН. Ниже можно увидеть ломаную зеленую линию и хаотично разбросанные точки. Такую информацию параллельно передавала АЗН-В.

Подобным образом будет работать любая технология АЗН-В, в том числе, на базе VDL-4. Это проблема бортовой навигации, основанной на ГНСС, а не самой радиолинии. И подобные ситуации могут возникать также в аномальных зонах планеты, где полноценно не может функционировать спутниковая навигация. Даже если иными средствами удастся определить недостоверность данных АЗН-В, информация о фактическом местоположении ВС будет отсутствовать.

Подобная ситуация в системе УВД, ориентированной на пилотируемую авиацию, может быть разрешена возможностью процедурного разведения воздушных судов на безопасные интервалы. Для пилотов БАС, управляющих летательными аппаратами удаленно, а значит лишенных возможности визуального контакта с ними, это означает полную потерю управления воздушным судном со всеми вытекающими последствиями.

Есть расхожее выражение, что все нормы, правила и стандарты в авиации написаны кровью. Во многом это действительно так. Стремление мировой аэронавигационной общественности к единым стандартам объясняется не чьей-то прихотью, а острой необходимостью обеспечения безопасности полетов в воздушном пространстве, не имеющем осязаемых границ.

Возврат к списку