Sky review: Беспилотный ажиотаж
Гонка технологий для интеграции дронов в воздушное пространство началась по всему миру. В мире тестируются различные решения, позволяющие сделать дроны видимыми для служб ОрВД и других участников воздушного движения
В мире тестируются различные решения, позволяющие сделать дроны видимыми для служб ОрВД и других участников воздушного движения. Существующие технологии можно классифицировать следующим образом:
- Системы вторичной радиолокации и многопозиционные системы наблюдения.
- Системы вещательного типа.
- Сотовые сети 4G/5G.
- Системы визуального наблюдения.
- Прочие неавиационные решения.
В данном обзоре мы не будем разбирать последние два пункта, а сосредоточимся на первых трех как на наиболее актуальных.
Вторичные радиолокаторы и многопозиционные системы наблюдения
Вторичные радиолокаторы потенциально могут использоваться для целей наблюдения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Однако сразу можно отметить, что данное решение имеет целый ряд критических недостатков и маловероятно, что будет применено.
Современным развитием данного направления являются многопозиционные системы наблюдения (МПСН, англ. MLAT - Multilateration / WAM - Wide Area Multilateration), работающие на базе принципа мультилатерации. МПСН является проверенной технологией наблюдения и включает единую сеть мобильных станций, которые позволяют точно определять координаты воздушных судов (ВС), оснащенных бортовыми транспондерами. МПСН широко используются в различных аэропортах мира, а также существует ряд проектов, где подобные системы охватывают целые регионы и даже страны. Решения на базе мультилатерации призваны в перспективе заменить вторичные радиолокаторы, когда срок службы последних подойдет к концу.
Станции МПСН одновременно являются приемниками АЗН-В 1090ES, поэтому, внедряя МПСН, вы также запускаете автоматическое зависимое наблюдение-вещание (АЗН-В). Это одно из преимуществ данной технологии.
Другим важным достоинством МПСН является то, что система не использует спутниковые данные и является более независимой и защищенной в отличие от АЗН-В, которое базируется на информации со спутников. Проблема кибербезопасности в авиации во всем мире решается именно за счет использования либо вторичных радиолокаторов, либо многопозиционных систем наблюдения.
К минусам МПСН можно отнести, пожалуй, только то, что для определения точных координат необходимо, чтобы ВС находилось внутри сети хотя бы из трех станций.
МПСН внедряют в Европе, США, Канаде, России, Великобритании, Австралии, Малайзии, Южной Корее, Намибии, Индии и других странах. МПСН - это хороший кандидат для того, чтобы сделать БПЛА видимыми диспетчерам. Для этого достаточно оборудовать дрон мобильным транспондером, и система "увидит" его ровно так же, как она "видит" другие пилотируемые воздушные суда.
Системы вещательного типа
Автоматическое зависимое наблюдение-вещание (АЗН-В), так же, как и МПСН, является глобальным стандартом и применяется в авиации для целей наблюдения. Но в отличие от МПСН, АЗН-В опирается на спутниковые данные и позволяет самолетам, оборудованным транспондерами, транслировать данные о своем местоположении и другую информацию всем окружающим в широковещательном диапазоне.
БПЛА должны иметь возможность обнаруживать находящиеся поблизости пилотируемые воздушные суда, и это легко сделать, если оборудовать дрон приемником АЗН-В. Так как все новые гражданские самолеты имеют совместимое с АЗН-В 1090ES оборудование на своем борту, то БПЛА будет в состоянии "видеть" окружающие его ВС.
Ведущий мировой производитель дронов DJI с 2020 года будет оборудовать все БПЛА весом более 250 г мобильными приемниками АЗН-В 1090ES In (для США - UAT). Sky review уже писал о технологии DJI, а также брал интервью у руководителя по корпоративным коммуникациям в Северной Америке - Адама Лисберга.
Также стоит отметить общемировую тенденцию внедрения АЗН-В. В рамках программ развития аэронавигационных систем в США (NextGen) и в Европе (SESAR), предусмотрено обязательное оснащение всех воздушных судов коммерческой авиации аппаратурой 1090ES Out с 2020 г.
В рамках направления АЗН-В в России имеется несколько точек зрения на то, какую линию передачи данных (ЛПД) лучше использовать для дронов. Помимо ЛПД 1090ES предлагается шведская разработка VDL-4. Здесь стоит отметить, что 1090ES уже используется на бортах, и оборудованные такими транспондерами БПЛА смогут быть совместимы с воздушными судами. В случае же с АЗН-В VDL-4 не до конца понятно, как именно данная ЛПД сделает дроны видимыми на практике, ведь ни российские, ни зарубежные ВС не оснащаются оборудованием АЗН-В VDL-4. Крупнейшие международные производители самолетов в 2000-х критически отозвались о ЛПД VDL-4 ("Airbus work on VDL Mode 4", "Boeing Position Paper on VDLM4") и отказались оборудовать свои ВС данным типом АЗН-В. Среди главных причин были: низкая скорость передачи данных и пропускная способность, использование УКВ-диапазона и выявленные помехи. Очевидно, что в случае применения VDL-4 потребуется установка дополнительного оборудования для всеобщей совместимости, что неуклонно приведет к нецелесообразным финансовым затратам.
Если не рассматривать особенности различных типов ЛПД, а обозначить ключевые минусы АЗН-В, то можно выделить то, что технология привязана к спутниковым данным. Помехи или полное блокирование спутникового сигнала могут создать определенные трудности.
Сотовые сети 4G/5G
4G и 5G - технологии, которые также рассматриваются для городских полетов (UAM - Urban Air Mobility). Уровень готовности у 4G или 5G относительно высокий, но не настолько, как у АЗН-В или МПСН. Для адаптации технологии к авиационным целям понадобится некоторое время.
Самые быстрые в настоящее время мобильные сети 4G в среднем предлагают скорость около 45 Мбит/с. Производитель чипов Qualcomm считает, что 5G может достичь скорости примерно в 10-20 раз быстрее. Для сравнения, скорость передачи данных для АЗН-В 1090ES и UAT составляет 1 Мбит/с, у АЗН-В VDL-4 данный показатель еще ниже - всего 19 Кбит/с. Потенциально возможная скорость передачи данных сетей 5G доходит до невероятных 10 Гбит/с, а скорость в 1 Гбит/с уже была зафиксирована у клиентов Verizon.
Эксперты также отмечают, что навигационные системы, построенные на спутниковых сигналах в городах, могут быть недостаточно точны, а здания создают дополнительные сложности в приеме сигналов. В этом контексте 5G оценивается как перспективное решение для городских полетов.
4G/5G может использоваться для отслеживания БПЛА двумя основными способами: приемом сообщений о местоположении БПЛА выделенным сервером (по данным бортовых навигационных систем); определением места терминала 4G/5G (совпадающего с местом БПЛА) средствами оператора мобильной связи (т.н. LBS - Location Based Service). Первый способ более точный, однако второй не зависит от наличия сигналов GPS и работы навигационной системы БПЛА. Собранная информация о местоположении БПЛА может транслироваться и пилотируемым самолетам, оснащенным приемником данных АЗН-В In при помощи сервиса TIS-B на частое 1090.
Uber и сотовый оператор AT&T уже тестируют сеть 5G для аэротакси Uber Elevate. 5G компании AT&T в настоящее время действует в 19 городах США, и планируется охватить еще как минимум 30 городов. AT&T планирует к середине 2020 года развернуть общенациональную сеть 5G.
Также отметим, что в Сингапуре ожидается создание первого "скайпорта" для городского аэротакси Volocopter, которое наряду с CityAirbus и Uber Elevate проходит активное тестирование и является одним из наиболее быстро развивающихся проектов в области городского летающего такси.
К минусам сотовых сетей можно отнести потенциально возможные перебои в передаче данных и возможные сложности при переключении между сетями различных сотовых операторов. Также стоит отметить, что в силу технических особенностей существует предел по высоте полетов. Именно поэтому сети 5G позиционируются для низких городских полетов.
Давайте подведем итоги и выделим главное
Важно отметить, что ни одна из рассмотренных технологий изначально не создавалась для дронов. Экспертами периодически отмечаются "узкие места" авиационных технологий, к примеру, то, что адресного пространства может не хватить для всех беспилотников, или то, что системы попросту не смогут работать, когда в зоне действия будут одновременно тысячи БПЛА. Тем не менее, каждая из представленных технологий может быть применена в своей части, и тому есть практические примеры.
Для увеличения безопасности полетов БПЛА здесь и сейчас наиболее очевидным и эффективным шагом является оборудование БПЛА АЗН-В 1090ES. Таким образом дроны смогут стать видимыми пилотируемой авиации и диспетчерам уже в ближайшей перспективе, а также не понадобится дополнительно переоснащать весь авиапарк. Крупнейший мировой производитель дронов DJI уже пошел по этому пути.
В части наземной инфраструктуры МПСН видятся наиболее перспективным решением. Мультилатерация является надежной и точной технологией, которая позволяет обеспечить кибербезопасность даже в условиях слабых или некорректных спутниковых данных АЗН-В. Можно выделить три преимущества данного подхода:
- станции, входящие в состав многопозиционных систем, являются приемниками АЗН-В 1090ES - а это значит, что, разворачивая МПСН, вы внедряете АЗН-В 1090ES без дополнительных затрат;
- благодаря тому, что МПСН использует принцип мультилатерации для определения координат ВС и БПЛА, система способна обеспечить высокий уровень защищенности и безопасности полетов даже в тех случаях, когда спутниковые координаты некорректны или сигнал полностью блокирован;
- МПСН являются развитием направления вторичных радиолокаторов, и их внедрение коррелируется с планами перехода к обновленной аэронавигационной системе страны....
