Потенциал системы автоматического зависимого наблюдения

-определение областей применимости различных технических средств и технологий АЗН;

-проверка различных технологических решений;

-оценка выбранной технической архитектурны;

-отработка процедур/технологий работы экипажей ВС и диспетчеров управления воздушным движением с использованием информации АЗН;

-внесение изменений в нормативно-правовую документацию;

-подготовка к реализации региональных проектов.

Выбор пилотных проектов определялся стремлением использовать, в максимальной степени, фрагменты наземной и бортовой инфраструктур автоматического зависимого наблюдения, созданные или создаваемые в рамках уже действующих/готовящихся проектов. Так предполагалось использовать созданную в рамках реализации Московской городской целевой программы «Возрождение и развитие региональных авиаперевозок с использованием малой авиации на 2006 - 2010 годы» наземную инфраструктуру системы «Москва-АЗН», включающую комплекс средств автоматизации УВД в Московском центре ЕС ОрВД и 5 наземных станций на зданиях г. Москвы. Проведенные в 2007 году приемо-сдаточные испытания подтвердили готовность данной системы к эксплуатации. В результате в настоящее время существует поле вещательного АЗН на высотах ниже нижнего эшелона в радиусе 80 - 100 км от г. Москвы.

В целях безопасного и эффективного авиационного обеспечения разработки и эксплуатации газоконденсатных месторождений на полуострове Ямал к уже установленным наземным станциям АЗН-В в аэропорту Сургут и населенном пункте Бованенково в рамках данного пилотного проекта предполагается добавить еще 6 станций, которые обеспечат наблюдение на одном из наиболее сложных маршрутов Надым-Бованенково.

В соответствии с Меморандумом о сотрудничестве между Росаэронавигацией и Администрацией гражданской авиации Швеции (LFV) прорабатывается предложение о реализации сторонами международного проекта «Балтика-АЗН», задачей которого будет являться создание и апробация бесшовного маршрута АЗН Стокгольм - Санкт-Петербург - Москва с участием авиакомпаний SAS и ОАО «Аэрофлот - Российские авиалинии».

С учетом того значения, которое произошло в связи с прошедшими в 2014 году Олимпийскими играми в г. Сочи южный регион России, рассматривалось также целесообразность осуществления пилотного проекта «Юг-АЗН».[27]

По результатам данного этапа можем отметить, что мероприятия были завершены не в полной мере, комплекс «Москва-АЗН», хоть и пригоден к работе, находится в неактивном состоянии. «Юг-АЗН» не завершен, не действует.[28 - 16]

Этап 2 (2012-2014 годы) - это реализация региональных проектов внедрения АЗН, которые представляют собой естественное продолжение и расширение пилотных проектов. На этом этапе планируется развертывание наземной инфраструктуры АЗН в рамках отдельных регионов с учетом необходимости повышения качества обеспечения полетов на международных воздушных трассах, а также аэронавигационного обслуживания в регионах с наибольшей интенсивностью полетов авиации общего назначения и малоразмерных воздушных судов. Важным моментом этапа 2 является объявление намерений по ограничению в указанных регионах полетов воздушных судов, не оснащенных оборудованием АЗН.

На 3-м этапе (2015-2020 годы) предполагается внедрение АЗН на всей территории Российской Федерации, при этом в большей части воздушного пространства будет введено обязательное использование АЗН. [27]

Таким образом, распространение АЗН на территории России невысокое, действует либо в опытном режиме, либо не доведена до логического конца, в этой связи интересен опыт внедрения АЗН в РЦ «Магадан», который стал первым центром в России, где такая система активно используется. Условно, процесс внедрения технологии CNS/ATM можно разбить на три этапа:

I ЭТАП - экспериментальная стадия (стадия демонстрационных полетов). В 1995г. с целью реализации концепции ИКАО по использованию технологии CNS/ATM был запланирован эксперимент по внедрению метода автоматического зависимого наблюдения (АЗН) и линий передачи данных «воздух-земля» для «Магадан» РЦ ЕС ОрВД.

В апреле 1995г. было заключено трехстороннее соглашение «О сотрудничестве по прототипу российской системы связи для УВД в России» [29] между «Росаэронавигацией», ГРП «Магаданаэроконтроль» и фирмой «АРИНК» (США).

К августу 1995г. все работы по приобретению, доставке и установке наземного оборудования системы, а также по проведению первоначальной подготовки диспетчерского состава по использованию нового оборудования были успешно завершены, 03.09.95г. группой специалистов ГРП «Магаданаэроконтроль» и фирмы АРИНК проведен первый демонстрационный полет в ВП России по маршруту МВТ Г583 с применением технологии CNS/ATM.

На основании результатов проведенного эксперимента и в целях совершенствования аэронавигационного обслуживания в Дальневосточном регионе РФ в ноябре 1995г. председателем «Росаэронавигации» был издан приказ «О продолжении и дальнейшем расширении эксперимента по внедрению технологии CNS/ATM на базе ГРП «Магаданаэроконтроль» и создана рабочая группа, в которую были включены представители ГРП «Магаданаэроконтроль», ГосНИИ «Аэронавигации», НТЦ «Роскомоборонпрома», МРП «Сервисаэроконтроль» и СП «Буран».

В июле 1996г. специалистами ГРП «Магаданаэроконтроль» были разработаны следующие технологические документы:

· «Временные эксплуатационные процедуры и техническая спецификация CNS/ATM ГРП «Магаданаэроконтроль» на Дальнем Востоке России»;

· «Временная технология работы и требования по процедурам ОВД на маршрутах CNS/ATM диспетчера экспериментального рабочего места Магаданского РЦ ЕС УВД»;

· «Требования к экипажам по выполнению полета по маршруту CNS/ATM»;

· «Эквиваленты безопасности при выполнении полетов по технологии CNS/ATM на стадии экспериментальных полетов»;

· «Программа проведения эксперимента по выполнению полетов по маршрутам CNS/ATM в Магаданском РЦ ЕС УВД ГРП «Магаданаэроконтроль».

Тогда же разработана и согласована «Временная инструкция по организации УВД в воздушном пространстве РГП «Чукотаэроконтроль» и ГРП «Магаданаэроконтроль» при выполнении полетов по специальному маршруту CNS».

В проведении демонстрационных полетов принимали участие две авиакомпании: United Airlines (UAL) и Japan Airlines (JAL). За этот месяц авиакомпанией UAL выполнено 17, а авиакомпанией JAL 16 полетов.

II ЭТАП - опытная эксплуатация (на МВТ А218 в выделенном ВП для полетов ВС, оборудованных пакетом ФАНС-1)

На основании положительных результатов эксперимента было принято решение продолжить работу и перейти к реальному внедрению Комплекса.

Специалисты ГосНИИ «Аэронавигация» совместно со специалистами филиала разработали «Тактико-техническое задание на создание и внедрение Комплекса технических средств управления воздушным движением с функциями ADS и CPDLC для РЦ ЕС ОрВД Магадан». На основании чего фирма АРИНК разработала «Технический проект на Комплекс». В марте 1998г. были утверждены, разработанные ГосНИИ «Аэронавигация» Программа и методики приемо-сдаточных испытаний комплекса.

В мае 1998 года комиссией, назначенной ФАС России, были проведены приемо-сдаточные испытания. В сентябре 1998г. в Магадане была проведена Международная Конференция по внедрению технологии CNS/ATM в Магаданском регионе.

Итогом работы Конференции явилась окончательная редакция текста «Эксплуатационных процедур для выполнения полетов по технологии CNS/ATM», рекомендованных к публикации в АИП РФ, а также обсуждение и утверждение текста документа «Порядок проведения опытной эксплуатации» Комплекса.

С апреля 1999г. по сентябрь 2000г. полеты рейса UAL 895 авиакомпании United Airlines по МВТ А218 из Чикаго в Гонконг осуществлялись уже в рамках опытной эксплуатации магаданского Комплекса. Всего на тот период было выполнено 35 полётов;

III ЭТАП - стадия штатной эксплуатации.

На основании положительных результатов опытной эксплуатации и сертификационных испытаний 27 июля 2001года Межгосударственный авиационный комитет выдал Сертификат Типа, который удостоверяет, что Комплекс технических средств УВД ADS/CPDLC соответствует сертификационным требованиям и с 1 августа 2001г. филиал приступил к УВД в океаническом секторе. [30]

2.3 Особенности обслуживания воздушного движения в секторе «Океанический» Магадан РЦ ЕС ОРВД

Схема зоны ответственности диспетчера «Океанического» сектора, Магадан РЦ ЕС ОрВД показана на рис. 10.



Рис.10. Схема сектора «Океанический» Магадан РЦ ЕС ОрВД.

ОВД в Океаническом секторе РЦ «Магадан» ЕС ОрВД осуществляется традиционным методом, а также возможно использование технологии CNS/ATM для ВС, оборудованных FANS-1. Диспетчер Океанического сектора Магадан РЦ ЕС ОрВД осуществляет управление воздушным движением в пределах установленных границ (рубежей) Океанического сектора Магаданского центра на 7 МВТ: G112, на участке NALIM - IRMAK, эшелоны 280-530, протяженность 1485 км, R494, на участке LURUN - NIGES, эшелоны 270-530, протяженность 1500 км, G491, на участке RAMEL - TIGLA, эшелоны 270-530, протяженность 1520 км, G493, на участке PINAG - IDIMA, эшелоны 270 - 530, протяженность 1485 км, G226, на участке NIKIN - RUTIN, эшелоны 280 - 530, протяженность 1410 км, G494, на участке ORVIT - TURDI, эшелоны 270 - 530, протяженность 1234 км, B806, на участке AMATI - LUNOG, эшелоны 270 - 530, протяженность 1150 км.[31]

Использование технологии CNS/ATM означает организацию воздушного движения, при которой способом получения информации о местоположении воздушного судна является АЗН, а способом обмена информацией между пилотом и диспетчером является CPDLC. В случае выхода из строя АЗН основной процедурой для определения местоположения воздушного судна являются донесения экипажа воздушного судна об их местонахождении.

Если экипаж не повторил переданное диспетчером Океанического сектора Магадан РЦ ЕС ОрВД сообщение, то во избежание неправильного его понимания, диспетчер обязан потребовать от экипажа повторения следующих сообщений:

- сообщения, отличающиеся от типовых, или требующие изменения ранее принятого решения;

- разрешения или запрет изменения эшелона полета;

- значение заданного времени;

- заданный эшелон полета;

- значение заданного курса полета;

- значение принятого и выдерживаемого числа М;

- значение заданной частоты канала связи.

Повторение не обязательно , если связь ведется посредством CPDLC.

При обмене информацией между диспетчерами взаимодействующих пунктов ОВД диспетчер, передающий информацию, обязан получить подтверждение части переданной им следующей информации:

-тип и номер ВС;

-время пролета РНТ, ПОД;

-эшелон полета.

При отсутствии прямой ТЛФ и/или ВЧ связи со смежными диспетчерскими пунктами резервным каналом является АНС ПД И ТС ГА (Авиационная Наземная Сеть Передачи Данных и Телеграфной Связи Гражданской Авиации)

При получении информации об изменении метеорологических условий по маршруту полета и на запасных аэродромах, которые влияют на условия полета или же штормового предупреждения, диспетчер Океанического сектора РЦ ЕС ОрВД Магадан обязан немедленно сообщить об этом экипажам ВС, находящимся на связи, получить от них подтверждение о принятой информации и решении командиров ВС.

Диспетчер «Океанического» сектора Магадан РЦ ЕС ОрВД в случае ухудшения своего самочувствия должен доложить об этом РП, который обязан обеспечить подмену.

Требования всех разделов технологии, касающиеся определения места самолета, подтверждение пролета ПОД (рубежа передачи ОВД), контроля за полетом ВС, выполняются диспетчером Океанического сектора Магадан РЦ ЕС ОрВД с учетом возможностей КТС УВД ADS/CPDLC.

При инициировании заключения периодического контракта АЗН с аппаратурой КТС ОВД ADS/CPDLC РЦ ЕС ОрВД Магадан, экипажем воздушного судна, выполняющим полет за пределами границы ответственности диспетчера Магадан РЦ ЕС ОрВД, сектор «Океанический», с целью выяснения причины установления связи по CPDLC, диспетчеру необходимо:

- установить связь по каналу CPDLC и выяснить причину заключения контракта, послав на борт неформализованное сообщение (в формате свободный текст);

- доложить руководителю полетов или в его отсутствие старшему диспетчеру.

Диспетчер Магадан РЦ ЕС ОрВД сектор «Океанический» осуществляет непосредственное ОВД, используя радиосвязное оборудование СКРС «Мегафон», линию передачи данных диспетчер-пилот для связи с экипажами ВС, осуществляет ведение графика движения ВС(процедурный контроль), а также информацию о воздушной обстановке, отображенную на КТС УВД ADS/CPDLC.

Океанический сектор Магадан РЦ ЕС ОрВД обеспечивает диспетчерское обслуживание воздушного движения на эшелонах от 270 - 510 в пределах установленных воздушных трасс, а также полетно-информационное обслуживание и аварийное оповещение за пределами установленных воздушных трасс.

Согласно технологии работы в секторе «Океанический», диспетчер обязан:

До пролета рубежа приёма-передачи ОВД:

-не позднее чем за 30 минут до расчетного времени пролета ВС рубежа приема-передачи управления получить от диспетчера, из зоны ответственности которого следует ВС, следующую информацию:

-место и расчетное время входа ВС в зону ответственности диспетчера Океанического сектора РЦ ЕС ОрВД Магадан;

-номер и литер рейса, позывной ВС;

-эшелон полета;

-число М, если применяется в другую информацию (при необходимости);

-подтвердить прием информации и нанести на график движения.

Если за 15 минут до входа ВС в зону ответственности диспетчера Океанического сектора Магадан РЦ ЕС ОрВД в окне CPDLC не появилась информация о движении ВС, необходимо произвести ввод вручную.

При входе в зону ответственности диспетчера сектора «Океанический» диспетчер посылает на борт воздушного судна запрос о заключении контракта (если данное ВС оборудовании FANS-1). Если воздушное судно не имеет FANS-1, связь с ним ведется только по ВЧ-связи.

Все команды, донесения и информационные сообщения, переданные по ВЧ-связи, дублируются по CPDLC. Это способствует увеличению уровня безопасности управления воздушным движением, исключающее недопонимание между пилотом и диспетчером.

При входе в зону ответственности Магадан РЦ ЕС ОрВД сектор «Океанический» по ВЧ-связи, или при использовании линии передачи данных CPDLC получить от экипажа ВС:

-номер рейса и позывной;

-время пролета рубежа;

-эшелон полета;

-расчетное время пролета очередного ПОД;

-условия полета(при необходимости);

Диспетчер обязан:

-передать необходимые указания о дальнейшем выполнении полета;

-информировать экипаж о воздушной и метеорологической обстановке(при необходимости);

-дать команду на изменение эшелона;

-нанести необходимые данные на график;

-опознать ВС на дисплее, определить его местонахождение и вести непрерывное наблюдение за движением ВС по его координатной отметке и формуляру сопровождения (при наличии АЗН).

- по ВЧ-связи (CPDLC) передать экипажу ВС информацию о порядке дальнейшего следования по ВТ;

- сообщить диспетчеру смежного пункта ОВД, из зоны ответственности которого следует ВС, о выходе данного ВС на связь (кроме диспетчера Центра ОВД Анкоридж, т.к. это не предусмотрено Согласованием).

При докладе экипажа о наличии рубежа ухода на запасной аэродром в зоне ответственности диспетчера РЦ сектор «Океанический»:

- получить от экипажа расчетное время пролета рубежа ухода;

- запросить информацию:

1. О фактической и прогнозируемой погоде на аэродроме назначения(при отсутствии канала ВОЛМЕТ или по запросу экипажа).

2 .О технической годности и готовности аэродрома назначения и запасного к приему ВС.

- передать сведения о фактической и прогнозируемой погоде на аэродроме назначения, техническую годность и готовность аэродрома назначения к приему данного типа ВС экипажу;

- отметить на графике передачу информацию;

- до пролета ВС рубежа ухода получить решение командира ВС о продолжении полета до аэродрома назначения или уходе на запасной аэродром.

При наличии тенденции к сокращению интервала между ВС, следующим в одном направлении на одном эшелоне необходимо:

- опознать ВС на дисплее, определить местоположение и вести непрерывное наблюдение за движением ВС по их координатной отметке и формуляру сопровождение (при наличие АЗН);

- запросить у экипажей наличие возможности пролета или указанного ПОД в рассчитанное диспетчером время;

- при наличии возможности задать экипажу новое время пролета ПОД информировать о воздушной обстановке ;

1.Нанести на график движения условным знаком осуществление маневра;

2.Передать смежному диспетчеру новое положение воздушных судов, используя графический контроль и доклады экипажей.

Предотвращение конфликтных ситуаций.

Система CNS/ATM, интегрированная в КТС УВД «Альфа», значительно упрощает работу диспетчера. Система CNS/ATM прогнозирует возможные конфликтные ситуации и, если необходимо, выдает диспетчеру информацию о тех ВС, между которыми может возникнуть ПКС.

Оповещение о возможности конфликтной ситуации вследствие недостаточного расстояния между ВС (ВС находятся в пределах видимости на текущем экране) происходит следующим образом:

-предупреждение о конфликтной ситуации: цвет блока данных становится желтым при сближении ВС до 40 морских миль;

-сигнализация о возможности столкновения: цвет блока данных становится красным при сближении ВС до 20 морских миль.

Оповещение о потенциально конфликтной ситуации и сигнализация возможности столкновения вследствие недостаточного разделения ВС по высоте (ВС находятся в пределах видимости на текущем экране) происходит следующим образом:

- предупреждение о конфликтной ситуации и сигнализация о возможности столкновения: цвет блока данных становится желтым при сближении ВС до 1800 футов.

- сигнализация о конфликтной ситуации (ВС находятся вне пределов досягаемости на текущем экране) происходит следующим образом:

- система подает звуковой сигнал при достижении величин, установленных для предупреждения о потенциально конфликтной ситуации и сигнализации о возможности столкновения. Расчетные позиционные доклады обновляются каждую секунду в окне информации о ВС.

Если ВС выбирается в момент подачи сигнала о конфликтной ситуации, блок данных сохраняет свою окраску. Блок данных другого ВС окрашивается цветом сигнала конфликтной ситуации, который установлен по умолчанию.

Особенности ОрВд при срабатывании бортовой системы ТCAS.

Особенности управления воздушным движением при получении от экипажей воздушных судов сообщения о срабатывании бортовой системы предупреждения столкновения воздушных судов заключаются в следующем.

При получении от экипажей воздушных судов сообщения о срабатывании бортовой системы предупреждения столкновения воздушных судов диспетчер Океанического сектора обязан:

- принять срочные меры по обеспечению безопасных интервалов путём выдачи (при необходимости) экипажу (экипажам) воздушных судов соответствующих указаний;

- при выполнении маневра снижения (набора) высоты экипажам воздушного судна при срабатывании TCAS давать указания только другому (другим) экипажу (экипажам);

- записать время срабатывания системы TCAS, местонахождение воздушного судна (воздушных судов), от экипажа которого (которых) поступило сообщение о срабатывании TCAS;

- доложить РП (старшему диспетчеру), получить указания, сделать отметку на графике;

- передать телеграмму (АЛР) в соответствии с ТС-95. Если экипаж ВС доложил о маневре по выполнении рекомендаций бортовой системы предупреждения столкновений, диспетчеру категорически запрещается вмешиваться в действия экипажа.

2.4 Недостатки в работе АЗН, выявленные в ходе штатной эксплуатации

Несмотря на высокие показатели по итогам проведенного эксперимента, нельзя не затронуть вопрос о недостатках в работе АЗН, внедренного в Магадан РЦ, а так же об особенностях его работы в настоящее время. Связаны такие недостатки, прежде всего, с общей организацией работы, а так же со способствующими факторами.

Рассмотрим факторы снижающие эффективность использования системы CNS/ATM:

1. Существующие правила использования воздушного пространства ограничивают возможности при использовании систем CNS/ATM.

Связано это прежде всего с тем, что АЗН законодательно не является основным средством УВД, следовательно, вся информация, получаемая по каналам АЗН должна дублироваться и проверяться методами традиционного УВД, что существенно снижает эффективность работы системы.

2. Загруженность спутника.

Связь со смежными секторами, отдельными элементами ЭРТОП на территории дальневосточного региона, а в случае непрохождения КВ-радиосвязи, и с бортами ВС происходит по спутниковому каналу связи INTELSAT, имеющему ограниченную пропускную способность.

3. Отрицательное влияние солнечной активности на антенну спутника.

Солнечная интерференция имеет большое значение на качество передачи данных через спутниковый канал связи, в связи с этим время передачи данных диспетчером может увеличиваться.

4. Отсутствие синхронизации программного обеспечения систем CNS/ATM и КСА «Альфа-3».

Частично эта проблема решена обновлением программного обеспечения, однако, из-за особенностей архитектуры оборудования АЗН зарубежного производства, полностью включить в состав КСА «Альфа» невозможно.

Кроме этого, опытным путем было обнаружено, что есть так называемая «мертвая зона» покрытия спутников GPS, расположена она на некотором удалении от Северного полюса и покрывает собой все международные воздушные трассы, расположенные в секторе «Океанический», G112, R494, G491, G493, G226, G494, B806. Данный район непроходимости сигнала связан с особенностью группировки и расположения спутников GPS, которые не обеспечивают устойчивого покрытия в данном районе, что и обуславливает проблемы связи. Дополнительную сложность оказывает тот факт, что положение и размеры зоны непроходимости сигнала являются динамическими и зачастую покрывают собой рубежи приема передачи между Анкориджским центром ОВД и Магадан РЦ, поэтому имеют место быть ситуации, когда ВС или диспетчер не имеет возможность заключить АЗН-контракт.

Согласно Технологии работы [31], диспетчер в этом случае обязан установить связь всеми доступными средствами, к ним относится:

- связь через КВ-радиостанцию;

- связь через РЦ Мурманск;

- связь через другие ВС в зоне;

- связь через спутниковый телефон;

- связь через представительство авиакомпании, получающей донесение с борта ВС по дополнительным линиям передачи данных.

В опыте диспетчеров «Магадан» РЦ описаны случаи невозможности установить АЗН-контракт, невозможность связаться с ВС через КВ-радиостанцию из-за сильных помех, невозможность связаться с бортом через РЦ «Мурманск» по той же причине, не было других ВС в зоне, поэтому оставались возможности связи через спутниковый телефон, либо через представительство авиакомпании. Однако, спутниковыми телефонами укомплектованы не все ВС, следующие через зону ответственности «Магадан» РЦ, а связь через представительство авиакомпании занимает продолжительное время и отвлекает диспетчера от непосредственного УВД, внося дополнительный стрессовый фактор.

Вызывает вопросы так же устойчивость работы системы. Согласно «Заключению о результатах проверки организации использования воздушного пространства и управления воздушным движением в Российской Федерации» [18], под действие которого попадает ГРП «Магаданаэроконтроль» выявлен ряд недостатков в работе установленной системы АЗН.

Цифровые сообщения "борт - земля" передавались через спутниковые линии связи по маршруту: самолет (Боинг-747) - наземная станция спутниковой связи ИНМАРСАТ (на тихоокеанском побережье США) - центр обработки сообщений в сети АРИНК в г. Аннаполисе (на атлантическом побережье США) - Лос-Анджелес - Аляска - г. Магадан - аэропорт "Сокол".

В "Отчете о результатах демонстрационного полета" первый заместитель генерального директора "Магаданаэроконтроль" (А.П. Шуваев) подчеркнул, что оборудование компании АРИНК "... отвечает всем задачам, заложенным в принципах организации УВД по системе CNS/ATM ..." и сделал заключение, что "... результаты демонстрационного полета положительные...". Оба этих вывода несоответствуют действительности. Однако именно этот "Отчет" явился основанием для выпуска приказа Росаэронавигации от 16.11.95 №109 "О продолжении и дальнейшем расширении эксперимента по внедрению технологии CNS/ATM на базе ГРП "Магаданаэроконтроль", в котором указано (п.6.2) на необходимость "обеспечить полные схемы связи и взаимодействия с соседними центрами УВД и соответствующими органами ПВО, согласовав их с заинтересованными сторонами, участвующими в организации и обеспечении ОВД". В этих отчетах дано одностороннее освещение результатов, многие серьезные проблемы, возникавшие при проведении полетов, не нашли отражения.

Об этом говорит анализ результатов демонстрационных полетов, проведенный ГРП «Чукотаэроконтроль». В отчете «Чукотаэроконтроль» указано, что «при управлении воздушным движением основным являлся традиционный метод УВД». При этом отмечено, что диспетчер «Чукотаэроконтроль», осуществлявший УВД традиционным способом, оказывал помощь диспетчерам Магаданского РЦ, выполняющим наблюдение за воздушными судами по «технологии СНН/ОВД, в случае, когда оборудование АРИНК в Магадане давало сбои.

Результаты демонстрационных полетов были проанализированы также специалистами США и Японии. В отчете директора группы планирования трасс японской авиакомпании JAL (Yuichi Nihei) перечислены проблемы, возникавшие во время демонстрационных полетов самолетов JAL. Часть этих проблем вызвана плохой организацией эксперимента, другая часть - сбоями в работе оборудования фирмы АРИНК. а причины некоторых сбоев остались невыясненными.

В итоге, авиакомпания JAL сделала следующие рекомендации и выводы: «Прежде чем трассы СНН/ОВД будут официально открыты, ИАТА, Магаданский центр УВД и участвующие в полетах авиакомпании должны подробно обсудить эти проблемы и установить процедуры во избежание конфликтов воздушных судов". «Наземные коммуникации между Анкориджским и российскими центрами УВД, а также возможности магаданского центра по наблюдению за воздушным пространством нуждаются в усовершенствовании»

Цели «Соглашения о сотрудничестве по прототипу российской системы связи для УВД в России» не достигнуты:

- предложенная система связи не может служить прототипом для УВД в России, т.к. 90% каналов находятся на территории США и входят в качестве составляющей части в коммерческие сети связи компании АРИНК;

- весь процесс передачи и обработки информации проводится на территории США с использованием программного обеспечения компании АРИНК, недоступного для российских потребителей, что наносит ущерб интересам национальной безопасности России, фактически ставит под контроль США воздушное движение в Дальневосточном регионе;

- оценка внедряемой системы фактически не была проведена. С научно-технической точки зрения постановка и проведение «магаданского эксперимента», а также обработка и анализ его результатов были выполнены тенденциозно, без полного учета интересов России;

Установленное в ГРП «Магаданаэроконтроль» оборудование, по которому проводятся активные мероприятия, связанные с его сертификацией, не способно обеспечить выполнение требований к системе УВД в приграничном районе: оно способно осуществлять контроль воздушных судов, имеющих соответствующее бортовое оборудование. Система не может функционировать без использования соответствующих систем и центров США;

Установка в Магаданском РЦ оборудования Фирмы АРИНК. использующего координатно-временное обеспечение США (приемник GPS, как источник единого времени системы и картографическая информация, выполненная в координатах WGS-84 США), противоречит действующему законодательству Российской Федерации. «Временные эксплуатационные процедуры и техническая спецификация CNS/ATM ГРП "Магаданаэроконтроль" на Дальнем Востоке РФ» утверждены и.о. председателя Росаэронавигации (Н.Ф. Зобов) 19.07.96г. Отчеты о результатах демонстрационных полетов, представленные руководством ГРП "Магаданаэроконтроль", искажают истинное состояние дел и не отражают многие технические и организационные проблемы, проявившиеся при испытаниях оборудования фирмы АРИНК. Результаты анализа демонстрационных полетов, выполненные отечественными и зарубежными экспертами (независимо от мнения руководства ГРП "Магаданаэроконтроль") детально не анализировались руководством Росаэронавигации. Фактически без должной оценки было принято решение о начале работ и внедрении системы АРИНК в структуру УВД Магаданского РЦ. Был утвержден "Контракт" на приобретение несертифицированного оборудования АРИНК для нужд УВД.

В соответствии с п.3.11. 'Контракта' Продавец - компания АРИНК - получает "возможность дистанционного доступа к рабочему месту CNS/ATM для дистанционного решения проблем программного обеспечения". Эта статья контракта является грубейшим нарушением целого ряда законов Российской Федерации, в частности, федерального закона «Об обороне». [32]

Таким образом, выявленные Счетной Палатой недостатки позволяют поставить ряд вопросов о недопущении распространения «магаданского эксперимента» в его первоначальном виде. Проверка была проведена в 1997 года, с тех пор внесено множество изменений в работу системы, были устранены грубые недостатки, однако, не изменилась архитектура построения системы, согласно которой, она не является автономной, а работает как расширение системы АЗН с территории США через сеть АРИНК, поэтому вопрос о достаточности системы и ее безальтернативности в настоящее время вестись не может.



ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ АЗН С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РФ

3.1 Устойчивость систем АЗН к незаконному вмешательству

Система автоматического зависимого наблюдения является системой автоматизации приема, передачи и обработки информации, передаваемой данные по цифровым каналам передачи данных. Таким образом, АЗН теоретически может являться объектом для актов незаконного вмешательства в деятельность авиации.

Вопрос безопасности подобных систем ставится во главу угла в случае их использования в качестве единственной возможной системы, как это планируется в США в ближайшее время. Таким образом, надежность системы к атакам будет означать устойчивость ее работы, что в конечном итоге будет означать приемлемый уровень обеспечения безопасности полетов.

Для того, чтобы найти уязвимость в работе АЗН, необходимо понимать принцип работы и погрешности в защите от возможных атак.

АЗН-В работает в режиме радиовещания, а это означает, что доступ к информации АЗН-В бесплатен и свободен для всех. Не секрет также и то, что полную информацию могут принимать и радиолюбители, которые это уже успешно делают много лет, а потом собирают все глобальные данные воедино и отображают глобальную картину полетов и местонахождения воздушных судов. Универсальность и открытость передачи данных хороша для внедрения решений от разных производителей, но у нее есть множество недостатков с точки зрения информационной безопасности.[33]

Важно, что данный протокол не использует никаких средств защиты при передаче данных, как, например, шифрование и прочную крипто подпись. И это несмотря на важность безопасности полетов и систем поддержки для контроля полетов. Во всех ADS-B-пакетах присутствуют следующие два поля, представляющие для безопасности системы особенный интерес:

Aircraft Address (АА), в котором указывается глобально уникальный идентификатор ВС.

Parity Information (PI), которое содержит информацию для контроля битной четности. [34 - 20]

Хотя наличие поля PI, на первый взгляд, предохраняет пакеты от сторонней, случайной или злонамеренной, манипуляции, но это не так. Данное поле может только подсказать, были ли допущены случайные ошибки при передаче данных. С другой стороны, злоумышленник, вредоносно манипулирующий данными, может просто и легко пересчитать контрольную сумму PI, получая в итоге подходящий пакет АЗН-В.

Глобальность идентификатора ВС и уникальность имеют другое последствие -- существенно ослабляется безопасность АЗН-В с точки зрения конфиденциальности. Очевидно, это позволяет отслеживать данные всех самолетов в режиме реального времени. Это первый очевидный недостаток технологии.

Второй тип уязвимостей связан с отсутствием механизмов для прочной криптоподписи. Самое главное в этой уязвимости -- это возможность посылать в эфир поддельные данные или подменивать информацию в настоящих пакетах, а именно -- тот факт, что сторона, принимающая данные пакеты, не может быть уверена ни в подлинности пакета, ни в идентификации посылающего в пакете.

Третий вид уязвимостей связан с отсутствием криптования на пакетном уровне. Систему АЗН-В для применения в мирных целях сделали некриптованной по ряду технических причин. Во-первых, возможности оборудования АЗН-В недостаточны для ресурсоемких криптоопераций. Во-вторых, существуют издержки на уровне менеджмента криптоключей. Если система будет использовать один ключ по системе «shared secret», то его будет достаточно легко вычислить, так как длина пакета невелика и большинство данных в пакете можно предсказать. С другой стороны, использование инфраструктуры открытых ключей (PKI) непрактично из-за нескольких причин: а) взаимодействие между самолетами и наземными станциями генерирует большой трафик; б) длина пакета недостаточна для эффективной криптозащиты; в) проблематично распространение информации о новых, аннулированных и временных ключах/сертификатах. Хотя были предложены разные облегченные варианты PKI, эти решения еще далеки от их практического использования в динамичной среде воздушных полетов, и особенно для среды АЗН-В. [33 -19]

Таким образом, возможно использование погрешностей в устойчивости от взлома системы АЗН-В для следующих возможных действий:

- Атака на конфиденциальность данных и глобально уникальные статические идентификаторы адресов ВС. Перехватывая АА, можно следить за передвижением ВС, используя базы данных, находящиеся в свободном доступе.

- Злоумышленник, имеющий возможность вторжения в канал АЗН-В, может сымитировать на экранах диспетчеров полетов столкновение самолетов или сгенерировать на экранах диспетчеров тысячи несуществующих воздушных судов, на базе поддельных данных, но используя реальные идентификаторы других судов.

- Еще более пугающий пример атаки легко представить себе с учетом того, как быстро развиваются сегодня системы запуска самонаправляющихся ракет или дронов на базе приемников ADS-B с заданными идентификаторами ВС (АА) в качестве цели.

Атаки на ADS-B могут, несомненно, стать в несколько раз интересней и мощней в контексте уже существующих систем беспилотных летательных аппаратов UAV/UAS (Unmanned Aerial Vehicle/ System). Самыми популярными примерами здесь являются MQ-1 Predator и MQ-9 Reaper. Проблема состоит в том, что беспилотные системы должны уметь работать автономно в любой ситуации, в том числе если связь с оператором нарушена или отсутствует. Это делает систему беспилотников крайне уязвимой к АЗН-В атакам. [35-14]

В этой связи необходимо знать, насколько возможно проведение подобных атак на данные, передаваемые и получаемые по каналам АЗН-В, для примера использованы два независимых эксперимента российского [34-18] и немецкого [36] специалистов по тестированию безопасности ЛПД АЗН-В.

Первый опыт -- реализация атаки когда в эфир отправляются ранее перехваченные данные, что приводит к появлению двойника. Это было достигнуто следующим образом, сначала были перехвачены АЗН-В пакеты на частоте 1090 МГц, далее перехваченные данные были повторно воспроизведены. Данные были переданы в эфир с помощью передатчика и были получены с помощью находящегося рядом АЗН-В приемника, после чего визуализированы с помощью программного обеспечения.

Таким образом, пакеты АЗН-В были перехвачены и действительно повторно отправлены в эфир. Если бы это было реализовано в действительности, то на экране диспетчера отобразились бы два воздушных судна с одинаковым идентификатором.

Второй опыт -- проверка возможности перехватить АЗН-В пакеты и отправить их в эфир в модифицированном виде. Для этого было использовано специальное программное обеспечение, приемник АЗН-В и передающее устройство: на основе валидных перехваченных АЗН-В трансляций были сформированы сообщения с измененными параметрами.

Отображение данных с приемника на экране приложения для визуализации данных с приемника АЗН-В доказывает очевидное: из-за отсутствия криптозащиты, сообщения АЗН-В действительно могут быть сформированы и отправлены с произвольными значениями параметров.

В завершении автор подводит неутешительный итог, мало того, что система АЗН-В неустойчива к простым актам незаконного вмешательства, более того, потенциально такая система может работать и с другими радиотехнологиями, часто используемыми в авионике, воздушных и наземно-воздушных системах. [34 - 21]

Второй эксперимент было проведен Хьюго Тесо на конференции по проблемам обеспечения информационной безопасности Hackintheboxsecurityconference. Здесь способ вмешательства был выбран другой. Задача, поставленная Хьюго: ориентируясь на показания АЗН-В выбранного самолёта, сформировать и передать в эфир ACARS-пакеты, приём которых приведёт к опасному поведению FMS и/или неадекватной реакции пилотов. Теоретически для этого нужно лишь заставить бортовой компьютер поверить, что подложные пакеты были отправлены диспетчером. Автор пришел к выводу, что ни АЗН-В, ни тем более ACARS, ни общая архитектура FMS не имеют никаких средств защиты от подлога.

Что можно сделать с самолётом таким образом? Передав на борт некорректные данные, можно заставить его изменить курс, поменять высоту, направить на столкновение с другим бортом, начать мигать внешними огнями, выбросить воздушные маски -- и многое другое. Какие-то действия выполнит автопилот, какие-то -- вмешавшийся, но ориентирующийся на ошибочные показания индикаторов капитан, какие-то заставит сделать сам бортовой компьютер, в программном обеспечении которого Тесо отыскал уязвимости. Любое несанкционированное, неожиданное действие, когда на борту сотни человек, становится потенциально катастрофическим. [37]

Таким образом, существуют подтвержденные данные возможных сценариев атак на линии передачи данных по каналам АЗН-В, что ставит под удар безопасность полетов, поэтому важно придавать значение защите таких каналов, для этого необходимо внести соответствующие поправки в международное и локальное законодательство с целью недопущения возможных актов вмешательства в деятельность гражданской авиации. Следует отметить, что Международная организация гражданской авиации создала в конце ноября 2012 группу Cyber Security Task Force (CSTF), которая будет использовать в работе результаты подобных исследований, чтобы выработать итоговое решение по данному вопросу и выступит с конкретными предложениями. [38]

3.2 Спутниковые радионавигационные системы как ключевой компонент работы автоматического зависимого наблюдения

Возможность работы автоматического зависимого наблюдения невозможно себе представить без спутникового определения координат воздушного судна. В этой связи следует отдавать должное спутниковым навигационным системам как ключевому звену в работоспособности системы автоматического зависимого наблюдения.

Любая ГНСС содержит как минимум три компонента:

- подсистема навигационных космических аппаратов (НКА);

- подсистема наземного комплекса управления (НКУ);

- подсистема навигационной аппаратуры потребителей (НАП).

Подсистема НКА представляет собой некоторое количество спутников, согласованно движущихся по специально выбранным орбитам. Основное условие при выборе орбит - в любой точке планеты в любой момент времени должно быть видно не менее 4 спутников. На каждом из аппаратов установлены атомные часы - цезиевые, рубидиевые или их комбинация, в зависимости от модификации - синхронизированные с часами на центральном синхронизаторе системы. Синхронизированные - это значит что известна разница хода часов. Именно центральный синхронизатор и хранит так называемую системную шкалу времени.

Дополнительно сигналы спутников модулируются навигационными сообщениями, которые содержат параметры полиномиальной математической модели движения спутника и модели смещения показаний спутниковых часов относительно системной шкалы времени.

При определении местоположения, известно положение каждого аппарата, время распространения сигнала до каждого аппарата. А неизвестными являются координаты точки и разница шкалы времени приёмника с системной шкалой времени, то есть четыре неизвестных, так как приёмник определяет координаты не в виде широты, долготы и высоты, а в виде x,y,z -- координат в геоцентрической декартовой системе координат, связанной с центром масс планеты. Обусловлено это тем, что и координаты космических аппаратов определяются именно в этой системе координат. [39]

В настоящее время существует две основные системы спутниковой навигации - NAVSTAR, ГЛОНАСС. Система GPS разработана Министерством обороны США. Работы над этим проектом, именуемым NAVSTAR (NAVigation System with Timing and Ranging - навигационная система определения времени и дальности), начались еще в 70-х годах. Первый спутник системы был выведен на орбиту в 1974 г, а последний из 24 необходимых для покрытия всей Земли только в 1993 г. Первоначально GPS предназначалась для эксплуатации военными США (навигация, наведение ракет и пр.), однако с 1983 года, когда был сбит самолет Корейских авиалиний, вторгшийся на территорию СССР, использование GPS было разрешено и для гражданских пользователей. При этом, точность передаваемого сигнала была снижена с помощью специального алгоритма, но в 2000 году это ограничение было снято. Министерство обороны США продолжает обслуживать и модернизировать систему GPS.

Особенностью GPS является наличие двух сегментов - военный и гражданский. Военные приемники GPS способны принимать дополнительные спутниковые сигналы, которые «не слышны» гражданским приемникам. С помощью этой технологии военные пользователи системы получают ряд преимуществ. Кроме того, центр управления GPS может включить режим «селективного доступа», который либо снижает точность гражданских приемников GPS, либо делает недоступным гражданский сегмент вообще или в определенном районе Земли, применяя тем самым временное отключение AS (selective availability -- искусственно создаваемой для неавторизированных пользователей округления определения местоположения до 100 метров). Случай применения наиболее известен в связи с войной в Персидском заливе, а так же в ходе войны на Балканах в 1991 году, ограничения были связаны только в 2000 году, тем самым точность местоопределения возросла до 20 метров, однако, нет никакой гарантии, что режим селективного доступа не будет введен снова. [40 - 34]

Введение селективного происходит с помощью загрубления сигнала путём внесения дополнительных искажений в нестабильность «часов» спутника. Причем для каждого спутника свои искажения. Информация об искажении, передавались на закодированной составляющей рабочей частоты спутника. Пользоваться этими данными могли только военные и авторизованные пользователи. [41]

Таким образом, работа СНС Navstar, являющейся проектом Министерства обороны США напрямую зависит от геополитических интересов Соединенных Штатов и не может применяться как единственно-возможное средство УВД на территории Российской Федерации ввиду возможности введения селективного доступа для пользователей, осуществляющих непосредственное УВД.

Однако, важно отметить, что GPS является мировым стандартом, к его введению стремится все мировое авиационное сообщество и выделяться из этого ряда России как минимум невыгодно, поэтому помимо использования GPS, необходимо создавать ГЛОНАСС - аппаратуру автоматического зависимого наблюдения бортовую и наземную, способную успешно конкурировать с зарубежной СНС и соответствовать мировым стандартам сертификации, чтобы она имела выгодные преимущества для установки такого оборудования как на отечественные, так и на зарубежные ВС.

В настоящее время в России действует ряд предприятий, которые занимаются разработкой и производством авиационного оборудования, в том числе оборудования АЗН. Имея подобные ресурсы, необходимо придать производству подобного и смежного оборудования статус государственной программы в рамках проектов по развитию авиации и стратегии развития аэронавигационных средств. Только при всесторонней государственной поддержке, а так же особом правовом режиме возможно выведение авиационной отрасли на должный уровень, а так же развитие российских наукоемких предприятий с выходом на международный рынок.



ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Основные результаты дипломной работы следующие: произведен анализ объекта исследования которым является является вопрос изучения системы автоматического зависимого наблюдения в Российской Федерации на примере «Магадан» РЦ ЕС ОрВД, выявлены достоинства и недостатки существующей системы, а так же месте АЗН в современной системе ОВД России.

Перед нами стояла цель - раскрыть сущность потенциала системы автоматического зависимого наблюдения, его роль в переходе к новым стандартам качества обслуживания воздушного движения, а так же выявить возможные недостатки системы. В ходе исследования было доказано, что функционал АЗН не имеет аналогов среди традиционных систем УВД с некоторыми оговорками.

Во-первых, система успешно функционирует в условиях с установленной правовой базой и концепцией развития подобных систем (подобно NextGen/SESAR), в Российской Федерации внедрение систем АЗН не носит комплексного характера, поэтому развитию мешает множество пробелов в области авиационного законодательства.

Во-вторых, существует необходимость комплексного решения касательно технологий разработки и производства оборудования перспективных систем УВД силами и средствами предприятий Российской Федерации.

В-третьих, необходим тщательный анализ и детальный отчет по безопасности всех авиационных систем, в том числе, линий передачи данных по вопросу информационной безопасности в свете полного отсутствия криптографической защиты данных, существенно влияющих на безопасность полетов.

Основными документами, регламентирующим внедрение перспективных аэронавигационных систем на территории Российской Федерации в настоящее время является Федеральная целевая программа «Концепция модернизации и развития Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации 2009 - 2015 годы» (действие продлено до 2020 года) [3], «Концепция создания и развития аэронавигационной системы России». [2]

Согласно данным документам, подтверждается значение Единой Системы организации воздушного движения Российской как одного из важнейших компонентов обеспечения национальной безопасности государства, отмечено, что отставание Российской Федерации по темпам ввода новых технических средств в соответствии с Концепцией СНН/ОрВД постепенно выводит ее из мировой аэронавигационной инфраструктуры, возникают серьезные проблемы с обеспечением аэронавигационного обслуживания международных полетов, интеграцией российской системы в европейскую и мировую системы. А так же выделен отдельным пунктом «Переход к современным технологиям организации воздушного движения, основанным на внедрении средств и систем CNS/ATM» в разделе «Основные мероприятия».

Согласно Плану мероприятий ФЦП число введенных эксплуатацию средств автоматического зависимого наблюдения (вещательного типа) на основе технологии 1090 ES в 2012 году 5 единиц. Однако, согласно документу «Итоги выполнения ключевых программных мероприятий в 2012 году и ключевые программные мероприятия на 2013 год ФЦП «Модернизация Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации (2009-2015 годы)», ни одного средства АЗН-В не введено в эксплуатацию.

Таким образом, и так небольшие заложенные в Стратегию параметры развития средств CNS/ATM не выполняются.

Вопрос разработки и производства перспективного авиационного оборудования изучается на тематических конференциях и встречах профильных комитетов. По заявлению Ю.Н. Аверьянова, ведущего инженера ГосНИИ Авиационных систем, в настоящий момент в России уже разработана система аэронавигации «АЗН» (автоматическое зависимое наблюдение) которая позволяет контролировать воздушное пространство с большой точностью. Также ведутся работы по созданию локальных корректирующих станций, которые с высокой точностью осуществляют посадки в любое время. Первые испытания этих систем прошли успешно и уже готовятся внесения поправок в Воздушный Кодекс. Таким образом, Аверьянов отметил, что в России есть технологии, которые способны при нахождении в одно время огромного числа воздушных судов обеспечить безопасность полетов.[42]

По заявлению Руководителя Федерального агентства воздушного транспорта Министерства транспорта РФ, тема внедрения технологий CNS/ATM обсуждается давно и демонстрировалась Председателю Правительства в виде новых технологий связи, навигации, наблюдения, которые примерно в 10 раз дешевле традиционного радиолокационного наблюдения. Они могут в случае энергичных мер привести к существенному снижению стоимости инфраструктуры УВД, повышению качества обслуживания воздушного движения, повышению безопасности полетов (прежде всего, это касается автоматического зависимого наблюдения). Российской промышленностью разработано все необходимое оборудование для оснащения аппаратурой автоматического зависимого наблюдения практически всей территории страны. Для этого требуется развернуть около 800 станций автоматического зависимого наблюдения. Общая стоимость этого проекта - около 10 млрд. рублей, что, конечно же, на порядок дешевле традиционной системы радиолокационного наблюдения на всей территории страны. [43]

Отметим, что в настоящее время расходы на обеспечение функционирования Единой системы составляют около 20 млрд. рублей в год, в то время как США тратят на поддержание и развитие отрасли около 9 млрд. долларов в год, а небольшая по территории Япония - около 1,6 млрд. долларов в год. На внедрение в государствах - членах Европейского союза только технологии автоматического зависимого наблюдения выделено в 2003 - 2006 годах около 25 млрд. евро.

Таким образом, Российская Федерация находится на рубеже перемен, которые важно и необходимо производить в настоящее время, когда износ имеющегося оборудования достиг предельных значений. Необходимые законодательные нормы, принимаемые в соответствии с комплексными решениями в области внедрения технологии CNS/ATM позволят снять целый ряд противоречий действующей системы УВД России в вопросе интеграции в мировое авиационное сообщество. Эффективное внедрение CNS/ATM позволило бы произвести техническое переоснащение при существенной экономии средств.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Общая информация о процессе внедрения АЗН-В на территории США [Электронный ресурс] // Официальный сайт Федерального авиационного агенства США, URL: http://www.faa.gov/nextgen/implementation/programs/adsb/general/ (дата обращения 09.06.2015)