Комплексная система ОрВД, основанная на 4D контрактах

Научно-исследовательский проект по созданию комплексной системы ОрВД "Управление и контроль 4D контрактами" (4DCo-GC) относится к малым/средним проектам и выполняется в соответствии с рабочей программой Европейской Комиссии за 2010 год, тема 7 "Транспорт (включая авиацию)", раздел 7.1.1 "Проектные изыскания по управлению воздушным транспортом будущего".

В рамках данного проекта вводится новое понятие четырехмерного контракта (4D контракт). Данный объект может быть представлен как неподвижная “труба” в четырехмерном пространстве-времени либо как движущаяся трехмерная область. Каждому воздушному судну выдается свой контракт, и его передвижения допустимы только внутри данной конструкции."Такого рода решение предоставляется более радикальным и экологически эффективным при управлении воздушным пространством.

В проекте 4DCo-GC принимают участие 13 европейских компаний и их партнеры из 7 стран. Бюджет проекта 5,5 млн. евро, требуемое финансирование 3,9 млн. евро.

Данный проект рассчитан на 36 месяцев работы и основывается на некоторых результатах предыдущих проектов Европейской Комиссии. В краткосрочнои и среднесрочном периодах ожидаемые изменения европейской системы управления воздушном транспортом (ATS) направление развития проекта 4DCo-GC полностью совмещается с направлением развития SESAR.

Главными результатами, ожидаемыми из проекта 4DCo-GC, являются технологические компоненты (программное обеспечение / аппаратные средства / архитектура) и рекомендации по построению в будущем четырехмерных траектории (4DT) для систем управления.

При помощи рассматриваемого подхода можно достичь:

• Бесконфликтного использования воздушного пространства (через построение непересекающихся контрактов)
• Автоматизации ОрВД (исключить участие диспетчеров непосредственного УВД)
• Повысить предсказуемость воздушного трафика
• Минимизировать задержки в аэропортах

Участники процесса ОрВД и их роль:

1. Централизованная служба ОрВД (ЦОВД) - выдает контракты пользователям воздушного пространства
2. Летательные аппараты (бортовые системы навигации и самолетовождения (НиС))  - выполняют полет согласно выданных контрактов

Таким образом, предлагаемая концепция опирается на две совершенно разных области исследования: формирование эффективных контрактов (с точки зрения экономичности, безопасности и оперативности) и эффективноеосуществление воздушного движения в соответствии с выданными контрактами (бортовая задача). 

Поскольку контракт в значительной мере определяет (через ограничения) перемещение воздушного судна, то при его формировании должен быть учтен целый ряд параметров и факторов: характеристики ВС, погодные условия, параметры атмосферы и проч. По возможности контракт должен учитывать также предпочтения и ограничения пользователей воздушного пространства, что в общем случае является слабо формализуемой и нерешаемой задачей. 

Дополнительную сложность составляет вопрос координации между ЦОВД и НиС.В процессе выполнения полета воздушное судно может столкнуться с необходимостью скорректировать  действующий контракт. Это может произойти вследствие изменения погодной обстановки, намерений эксплуатанта либо других непредвиденных обстоятельств. В таких случаях предусмотрены две возможности. Во-первых, НиС может отправить запрос в ЦОВД выработку измененного контракта. Во-вторых, в самой НиС заложена функциональность формирования кратковременного контракта (КК) на основании предыдущего контракта, известной воздушной обстановки и дальнейших намерений данного ВС на использование воздушного пространства.

Также в бортовой части системы предусмотрен модуль для краткосрочного прогнозирования траектории ВС для выявления ситуаций возможного нарушения контракта.   При выявлении такой ситуации инициируется процедура запроса корректировки в ЦОВД либо (при отсутствии связи) формирование кратковременного контракта на борту.

Основные подсистемы НиС:

• ВСС
• Автопилот и автомат тяги
• Модуль прогнозирования нарушения контракта
• Модуль формирования кратковременного контракта (КК)

Подсистемы ЦОВД:

• Планирование контрактов в воздушном пространстве
• Планирование контрактов на поверхности аэропорта
• Координатор прилетов-вылетов (стыковка контрактов в воздухе и на земле)

Представленная концепция открывает широкие перспективы для оптимизации воздушного трафика, но требует тщательного исследования на предмет применимости. Опыт участия в европейских проектах показал большой потенциал данного подхода.