WSPÓ CZESNE PODEJ CIE DO SYSTEMÓW ZARZ DZANIA RUCHEM LOTNICZYM NA PRZYK ADZIE WDRA ANEGO SYSTEMU PEGASUS_21

Transkrypt

1 PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 89 Transport 2013 Marek Malarski Politechnika Warszawska, Wydzia Transportu Kacper Walczak Polska Agencja eglugi Powietrznej WSPÓ CZESNE PODEJ CIE DO SYSTEMÓW ZARZ DZANIA RUCHEM LOTNICZYM NA PRZYK ADZIE WDRA ANEGO SYSTEMU PEGASUS_21 R kopis dostarczono, stycze 2013 Streszczenie: Artyku omawia trendy we wspó czesnych systemach ATM na przyk adzie rozwi za wdra anych w systemie PEGASUS_21. System PEGASUS_21 wykorzystuje mechanizm przewidywania trajektorii, który pozwala wykorzysta go w szerszym zakresie ni tylko dozorowanie radarowe. Nowe funkcje obejmuj m.in.: wyznaczanie sekwencji sektorów i selektywn prezentacj list sektorowych, elektroniczn koordynacj, rednioterminowe przewidywanie konfliktów, przewidywanie kolizyjno ci z dynamicznie aktywowanymi elementami przestrzeni, ocen obci enia sektorów. Równolegle wdra ane s równie nowe funkcje niezale ne od trajektorii, takie jak wdro enie scentralizowanego systemu przydzia u kodów transponderów CCAMS, oraz projekt uaktualnienia planu lotu FPL S owa kluczowe: ATM, SESAR, przewidywanie trajektorii, rednioterminowe przewidywanie konfliktów, kontrola ruchu lotniczego WPROWADZENIE W Polsce w s u bach kontroli ruchu lotniczego od roku 1993 wykorzystuje si ameryka ski system zarz dzania ruchem AMS Wprawdzie AMS nadal nadspodziewanie dobrze spe nia swoje zadanie, niemniej jednak jego za o enia projektowe opracowano, gdy wielko ruchu, przepisy i procedury, konstrukcja przestrzeni powietrznej oraz stosowane rozwi zania techniczne ró ni y si od dzisiejszych.

2 110 Marek Malarski, Kacper Walczak W roku 2012 Polska Agencja eglugi Powietrznej (PA P) planuje wdro enie systemu ATM nowej generacji. We wspó czesnych systemach zarz dzania ruchem lotniczym d y si m.in. do dopuszczania lotów wed ug tras swobodnie planowanych przez u ytkowników, w odró nieniu od wcze niejszej koncepcji lotów po trasach predefiniowanych, oraz do harmonizacji i integracji systemów pa stw europejskich w celu redukcji kosztów i zwi kszania efektywno ci wykorzystania przestrzeni [11]. Wiele innowacyjnych funkcji oferowanych przez nowe systemy bazuje na mechanizmie przewidywania trajektorii statków powietrznych w przestrzeni kontrolowanej. O tym, w jakim stopniu migracja na rozwi zanie oparte na trajektoriach wp ywa na komfort pracy mieli ju okazj przekona si kontrolerzy niemieccy, którzy wprawdzie pozytywnie oceniaj funkcjonalno swojego nowego systemu, ale jednocze nie sceptycznie odnosz si do nak adu pracy wymaganego do aktualizowania i poprawiania danych wykorzystywanych do budowania trajektorii [16]. Do modelowania trajektorii u ywa si mi dzy innymi: informacji o parametrach statków powietrznych, informacji trasowych zadeklarowanych w planie lotu, bie cych danych radarowych, danych meteorologicznych, informacji o zezwoleniach wprowadzonych przez kontrolera, informacji o budowie i ograniczeniach przestrzeni powietrznej. Dla wi kszo ci typów samolotów przelatuj cych nad Polsk informacje o osi gach s z góry znane i dostatecznie dok adne. 1. WSPÓ CZESNE SYSTEMY ZARZ DZANIA RUCHEM LOTNICZYM Podstawowym systemem kontroli ruchu lotniczego w polskiej przestrzeni powietrznej jest w tej chwili AMS 2000+, zaprojektowany przez ameryka ski koncern Northrop Grumman. AMS pracuje w Polsce od dziesi ciu lat, ale jego podstawowe za o enia si gaj roku 1993, kiedy wdro ono bazow wersj : AMS Nied ugo AMS zostanie wymieniony na nowocze niejszy system zarz dzania ruchem lotniczym - PEGASUS_21, zaprojektowany przez hiszpa ski koncern Indra Sistemas. Cechy i ograniczenia systemu AMS2000+ Baz sprz tow AMS stanowi przede wszystkim maszyny COMPAQ Alphaserver DS10, wyposa one w 64-bitowe procesory Alpha taktowane zegarem 466 MHz i od 128 MB do 256 MB RAM. Komputery te pracuj pod kontrol systemów operacyjnych UNIX Tru64 oraz OpenVMS. System AMS obs uguje: stanowiska kontroli obszaru ACC, stanowiska kontroli zbli ania APP Warszawa oraz s u by informacji powietrznej FIS rejonu Warszawy i Olsztyna. Kontrolerzy zbli ania APP Gda sk, APP Kraków i APP Pozna nie maj bezpo redniego dost pu do systemu, ale otrzymuj z niego paski koordynacyjne, drukowane w tych o rodkach przez specjalizowane, sieciowe drukarki termiczne firmy SATO.

3 Wspó czesne podej cie do systemów zarz dzania ruchem lotniczym na przyk adzie 111 W systemie AMS jeden sektor obs uguje dwóch kontrolerów, których wyposa enie znacz co si ró ni. G ównymi narz dziami kontrolera radarowego (executive controllera) s : du y wska nik zobrazowania sytuacji ruchowej (wska nik radarowy) oraz terminale systemu obs ugi czno ci telefonicznej i radiowej VCS (Voice Communication System). Podstawowe elementy wyposa enia kontrolera koordynatora (planning controllera) to: pó ka z papierowymi paskami koordynacji (tzw. bej od angielskiego okre lenia holder bay), oraz aplikacja do obs ugi komunikacji elektronicznej z s siednimi rejonami informacji powietrznej FIR w standardzie protoko u wymiany danych pomi dzy systemami ATC ró nych producentów OLDI (On-Line Data Interchange). Kontroler koordynator odpowiada przede wszystkim za uzgadnianie warunków przekazania kontroli pomi dzy s siednimi sektorami, w tym zagranicznymi. Ma równie do dyspozycji niewielki ekran podgl du zobrazowania sytuacji ruchowej, z ograniczonym zakresem dost pnych funkcji. Aby sytuacja na stanowisku kontrolera koordynatora pokrywa a si ze zobrazowaniem na wska niku kontrolera radarowego, wymagane jest ci g e drukowanie, dystrybucja i aktualizowanie papierowych pasków koordynacji tym zadaniem zajmuj si asystenci (flight data). W systemie AMS paski s u ywane przede wszystkim do koordynacji pracy stanowisk kontrolerów ACC sektora oraz na wypadek awarii systemu. Papierowe paski koordynacji maj aktualnie znaczenie historyczne. System pasków koordynacji wywodzi si z bardziej rozbudowanych pasków post pu lotu w kontroli proceduralnej, gdzie ka demu samolotowi odpowiada nie jeden, ale kilka pasków na sektor, a na podstawie ich wzajemnego usytuowania i opisu przy u yciu ustandaryzowanej notacji, kontroler ocenia bie c sytuacj w powietrzu i zapewnia separacje. Wspó cze nie paski nie odgrywaj ju takiej roli, dlatego ze wzgl du na pracoch onno aktualizacji danych i ryzyko przypadkowego wprowadzenia b du, d y si do ich stopniowego eliminowania. W nowym systemie zarz dzania ruchem lotniczym kontrola obszaru ACC zostanie ca kowicie pozbawiona pasków, w niektórych stanowiskach kontroli lotniska TWR papierowe paski zostan zast pione elektronicznymi odpowiednikami, a w pozosta ych organach b d pe ni y funkcje pomocnicze zmniejszy si ilo wykonywanych przy ich u yciu operacji. Oprogramowanie wspomagaj ce Funkcje AMS zapewniaj g ównie radarow kontrol ruchu lotniczego. Pe ne wykorzystanie mo liwo ci systemu wymaga o wdro enia dodatkowych aplikacji i systemów pomocniczych. W du ej cz ci s to specjalizowane narz dzia zaprojektowane i wykonane w Polskiej Agencji eglugi Powietrznej PA P (wówczas jeszcze Agencji Ruchu Lotniczego ARL PPL). Sposób dzia ania i interfejs u ytkownika tych aplikacji by ka dorazowo konsultowany z ko cowymi u ytkownikami kontrolerami ACC i APP, pracownikami s u b technicznych i wsparcia operacyjnego. Nawet w przypadku zada mo liwych do zrealizowania w ramach nowego systemu, scedowanie ich na sprawdzone aplikacje zewn trzne mo e okaza si wygodniejszym i efektywniejszym rozwi zaniem. Pierwszym z takich narz dzi jest System Wst pnego Przetwarzania Planów Lotu WPPL, odpowiadaj cy g ównie za buforowanie otrzymywanych planów lotu przed przes aniem do g ównego systemu oraz walidacj pod k tem prawid owo ci sk adni i zgodno ci z przepisami. Druga generacja systemu WPPL: system TRAFFIC znacznie rozszerza zakres walidacji. Zaimplementowany w niej mechanizm predykcji trajektorii pozwala z kolei wykrywa potencjalne konflikty z aktywnymi elementami przestrzeni wcze niej

4 112 Marek Malarski, Kacper Walczak i skuteczniej ni przy pomocy narz dzi wbudowanych w system ATM lub udost pnianych przez CFMU. Drugim istotnym narz dziem wspomagaj cym, które wyewoluowa o w stopniu uzasadniaj cym zachowanie go mimo cz ciowego zdublowania w nowym systemie, jest oprogramowanie usprawniaj ce elastyczne zarz dzanie przestrzeni powietrzn CAT (Common Air Tool). CAT prowadzi u ytkowników od zbierania zamówie na przestrze, przez proces generowania planu u ytkowania przestrzeni na dany dzie AUP, a po realizacj tego planu. Trzeci system pomocniczy o nazwie PANDORA jest jeszcze w fazie testów. Ma on uzupe ni funkcjonalno ci g ównego systemu ATM, przez udost pnienie kontrolerom mo liwie pe nego zestawu danych pomocniczych. Cho pierwsze prace nad nim rozpocz y si kilka lat temu, prawdopodobnie kontrolerzy po raz pierwszy b d mogli skorzysta z niego do celów operacyjnych dopiero w przysz ym roku (2013), a zatem ju w parze z PEGASUS_21. Celem PANDORY jest dostarczenie na stanowisko kontrolera w mo liwie najdogodniejszej, graficznej formie, bogatego zestawu danych pomocniczych: map i prognoz meteo, bie cych cz stotliwo ci s siednich organów, list kontrolnych czynno ci wykonywanych w sytuacjach awaryjnych, sytuacji operacyjnej na dany dzie, informacji kartograficznych dla s u b informacji powietrznej, podr cznych kalkulatorów do konwersji jednostek i innych. W momencie zakupu o przewadze konkurencyjnej systemu AMS 2000 decydowa y m.in.: wysoki stopie niezawodno ci - zapewniany przez redundantne serwery pracuj ce w trybie MASTER-ALTERNATE, praca wielo-radarowa, automatyczne dowi zywanie traków radarowych do planów lotu z wykorzystaniem innowacyjnego mechanizmu okna korelacji, obs uga po cze OLDI z wykorzystaniem protoko u X.25, wysoka nawet jak na dzisiejsze standardy jako obrazu wy wietlanego na kolorowych monitorach o rozdzielczo ci 2048x2048 pikseli, oraz czytelny i przejrzysty interfejs u ytkownika. Obecnie mo liwo ci rozbudowy AMS2000+ zosta y wyczerpane. Dost pno cz ci zamiennych do serwerów jest coraz trudniejsza. Okres wsparcia technicznego oprogramowania zako czy si a producent nie oferuje ju mo liwo ci modernizacji. Obecna wersja systemu nie pozwala na dalsze zwi kszanie liczby stanowisk kontroli, nie jest mo liwy pionowy podzia przestrzeni powietrznej ani wdro enie zmian wynikaj cych z modernizacji zawarto ci planu lotu zaplanowanych przez Organizacj Mi dzynarodowego Lotnictwa Cywilnego ICAO (International Civil Aviation Organization) na ostatni kwarta roku Mo liwo aktualizacji systemu ogranicza równie jego architektura. Zwi kszenie pojemno ci baz danych oraz dodanie funkcji charakteryzuj cych nowocze niejsze systemy s u b kontroli ruchu lotniczego ATC wymaga oby g bokiej ingerencji zarówno w warstwie interfejsu u ytkownika jak i w samych algorytmach przetwarzania danych (analiza trajektorii). Wymian systemu kontroli ruchu lotniczego w najbli szym czasie mo na wi c uzna za uzasadnion.

5 Wspó czesne podej cie do systemów zarz dzania ruchem lotniczym na przyk adzie 113 Architektura systemu AMS RDP 1 RDP 2 SERWERY FDP 1 FDP 2 STANOWISKA OPERACYJNE RCW FIU 1 FIU 2 IPC X IPC Y FSW FSP DLP 1 DLP 2 TOY 1 TOY 2 STANOWISKO KONTROLNE MCW Rys. 1. Podstawowe komponenty systemu AMS (opracowanie w asne, opis w te cie) RDP (Radar Data Procesor) modu obs ugi danych radarowych. Rdze systemu stanowi serwery RDP, odpowiadaj ce za przetwarzanie i dystrybucj danych radarowych. FDP (Flight Data Procesor) modu przetwarzania planów lotu. Druga najwa niejsza para serwerów. Odpowiada za operacje zwi zane z wy wietlaniem, modyfikacj, obs ug planów lotu. FIU (Flight Interface Unit) modu komunikacji z partnerami zewn trznymi, odpowiada za wymian danych z s siaduj cymi rejonami informacji powietrznej z wykorzystaniem protoko u OLDI. IPC (Intelligent Protocol Converter) interfejs AFTN, modu odpowiedzialny za zestawienie komunikacji i wymian danych mi dzy modemow sieci AFTN, a serwerami FDP. DLP (Data Link Procesor) modu odbioru i konwersji danych radarowych. Serwery DLP odpowiadaj za odbiór i wst pn konwersj danych radarowych i przes anie ich do serwerów RDP. TOY (Time Of Year True-Time NTS-100i) serwery synchronizacji czasu. Serwery NTS- 100i zapewniaj synchronizacj czasu w systemie. Aktualnie ród em danych dla tych serwerów jest GPS. RCW (Radar Controller Workstation) stanowiska pracy kontrolerów. Stacja RCW z kwadratowym monitorem 2048x2048 pikseli, przedstawiaj ca sytuacj radarow w powi zaniu z danymi z planów lotu, stanowi podstawowe narz dzie pracy kontrolera radarowego. FSW (Flight Specialist Workstation) stanowiska obs ugi planów lotu. Urz dzenia ko cowe umo liwiaj ce dost p do planów lotu, obs ug AFTN, OLDI, danie drukowania poszczególnych pasków. Stanowi g ówne narz dzie pracy kontrolerówkoordynatorów oraz asystentów Flight Data. FSP (Flight Strip Printer) drukarki pasków koordynacji. Do drukowania pasków koordynacyjnych s u termiczne, specjalizowane drukarki przemys owe firmy SATO.

6 114 Marek Malarski, Kacper Walczak MCW (Monitor and Control Workstation) panel kontrolno-steruj cy. Panel MCW prezentuje informacje o stanie systemu i wszystkich jego elementów (serwerów g ównych i zapasowych, poszczególnych aplikacji, sieci, po cze z urz dzeniami zewn trznymi). 2. CECHY I POTENCJA SYSTEMU PEGASUS_21 System zarz dzania ruchem lotniczym PEGASUS_21 (akronim: Polish Enhanced Generation ATM System for Unified Solutions of 21 st Century), to produkt hiszpa skiej firmy Indra Sistemas, oparty na rodzinie AIRCON. Starsza generacja tego systemu dzia a ju w Polsce od kilku lat w s u bach kontroli zbli ania: APP Gda sk, APP Pozna i APP Kraków. Stanowiska tych o rodków nie wymieniaj jednak danych ani z s siednimi o rodkami, ani z dzia aj cym w Warszawie systemem AMS Dopiero nowy system PEGASUS_21 ma zintegrowa sk adowe systemu zarz dzania ruchem lotniczym ATM w Polsce. Po czy on: wszystkie stanowiska kontroli obszaru ACC ogólnego ruchu lotniczego (loty wykonywane wg przepisów ICAO) ruch GAT (General Air Traffic), stanowiska kontroli obszaru ACC operacyjnego ruchu lotniczego (loty wykonywane wed ug przepisów innych ni ICAO - g ównie lotnictwa wojskowego i pa stwowego) ruch OAT (Operational Air Traffic), wszystkie stanowiska kontroli zbli ania APP (Approach), wszystkie stanowiska informacji powietrznej FIS (Flight Information Service), oraz wi kszo organów kontroli lotniska TWR (Tower). Centralizacja u atwi tak e wspó prac z o rodkiem zarz dzania przestrzeni powietrzn na poziomie taktycznym ASM3 (Airspace Management 3) i inspekcj. W oprogramowaniu systemu PEGASUS_21 w stosunku do bazowego systemu AIRCON 2000 wprowadzono daleko id ce zmiany. Rys. 2. Logo systemu PEGASUS_21

7 Wspó czesne podej cie do systemów zarz dzania ruchem lotniczym na przyk adzie 115 Komponenty systemu PEGASUS_21 SNF 1 SNF 2 serwery DRF 1 DRF 2 stanowiska operacyjne 2Kx2K SDD 1Kx1K SUP RDCU 1 SDP 1 SDP 2 RDCU 2 FDD FD TWR(EFS) ATCO ASM FDP 1 FDP 2 ARTAS RDCU TX stanowiska nadzoru TECH CMD OPE OPS Viewer DLS 1 DLS 2 ATG ATG Ricochet Rys. 3. Komponenty systemu PEGASUS_21 (opracowanie w asne, opis w tek cie) DRF (Data Recording Facility) modu archiwizacji danych. Serwer odpowiadaj cy za przechowywanie i udost pnianie archiwów z poszczególnych stanowisk. Pliki archiwum zawieraj jedynie dane wej ciowe odebrane na stanowisku i zapis czynno ci wykonanych przez operatora, nie obraz wideo. Zalet tej metody zapisu jest mo liwo ingerowania w wy wietlany obraz, np. poprzez wykonanie dodatkowych pomiarów odleg o ci mi dzy poszczególnymi samolotami w okre lonym momencie, zmian ustawie filtrów, zasi gu zobrazowania, wy wietlenie danych pomocniczych. Ricochet modu rejestracji i archiwizacji danych. Ricochet to niezale ny podsystem s u cy do nagrywania, archiwizowania i odtwarzania zapisu wideo z poszczególnych stanowisk systemu, z mo liwo ci do czania i automatycznej synchronizacji wybranych kana ów audio. Dane wideo s przechwytywane mi dzy kart graficzn a monitorem ka dego stanowiska. Stanowi wierne graficzne odwzorowanie sytuacji wy wietlonej w danej chwili na danym monitorze. Dowolny fragment zapisu mo na wyeksportowa i nagra na p ycie Blu-ray. Producentem systemu jest brytyjska firma Thruput, w tym przypadku wyst puj ca jako podwykonawca Indry. FDP (Flight Data Procesor) modu przetwarzania planów lotu. Serwer odpowiadaj cy przede wszystkim za odbiór depesz AFTN i OLDI, przetwarzanie i aktualizowanie planów lotu oraz powi zanych z nimi danych w szczególno ci wyliczanie trajektorii, wyznaczanie sekwencji sektorów i kolizyjno ci z elementami przestrzeni (strefami). SDP (Surveillance Data Procesor) modu przetwarzania danych dozorowania. G ówny tracker systemu odpowiada za ledzenie obiektów na podstawie danych

8 116 Marek Malarski, Kacper Walczak radarowych z wielu róde - pierwotnych, wtórnych lub kolokowanych, dynamiczn kalibracj tych danych i filtrowanie ech sta ych. ARTAS (ATM Surveillance Tracker And Server) rezerwowy tracker, opracowany przez niezale n firm COMSOFT na zlecenie i wed ug specyfikacji EUROCONTROL. W razie potrzeby mo e zast pi jednocze nie SDP oraz RDCU. Na wypadek gdyby awaria np. zwi zana z b dem w oprogramowaniu wy czy a z u ycia oba serwery SDP lub oba serwery RDCU, ARTAS stanowi kolejn lini zabezpiecze. RDCU, RDCU TX (Radar Data Compression Unit, Radar Data Transmission) serwery odpowiadaj ce za odbiór danych z radarów oraz ich transmisj po przetworzeniu w systemie do partnerów zewn trznych - np. do sieci wojskowej. SFN (Safety Nets) serwer odpowiadaj cy za korelacj tracków z planami lotu, a tak e za generowanie kluczowych alarmów i ostrze e systemowych, takich jak alarm o naruszeniu minimum separacji poziomej lub pionowej mi dzy statkami powietrznymi STCA (Short-Term Conflict Alert), ostrze enie o niezachowaniu bezpiecznej wysoko ci nad ziemi MSAW (Minimum Safe Altitude Warning), ostrze enie o naruszeniu separacji mi dzy statkiem powietrznym a stref zamkni t (np. wojskow ) APW (Area Proximity Warning). DLS (Datalink) odpowiada za obs ug dwukierunkowej czno ci cyfrowej ze statkami powietrznymi ADS (Automatic Dependent Surveillance) system informowania o w asnej pozycji przez samolot, CPDLC (Controler-Pilot Datalink Communications) system dwukierunkowej komunikacji elektronicznej kontrolerpilot. CMD (Control and Monitoring Display) panel kontrolno-steruj cy. Prezentuje stan i bie cy tryb pracy ka dego urz dzenia w systemie, stan poszczególnych sieci oraz dane o aktualnie zalogowanych u ytkownikach. Pozwala przegl da podstawowe dzienniki systemowe. U ytkownik z uprawnieniami nadzoru operacyjnego mo e zmienia konfiguracj sektorow i wybrane parametry np. cz stotliwo ci w u yciu i obowi zuj ce poziomy koordynacyjne. U ytkownik z uprawnieniami dozoru technicznego mo e zdalnie wy cza i w cza urz dzenia, sterowa ich prac oraz w ograniczonym stopniu zmienia konfiguracj serwerów on-line. SDD (Situation Data Display) g ówne wska niki radarowe. Podstawowa aplikacja kliencka, prezentuj ca zobrazowanie radarowe. Z regu y SDD pracuje w parze z FDD, w trybie dwumonitorowym. U ytkownik przy pomocy jednej myszy obs uguje wówczas obie aplikacje. Istnieje równie mo liwo konfiguracji stanowiska z o onego wy cznie z SDD lub wy cznie z FDD. Cz funkcji SDD i FDD pokrywa si. Ka de SDD ma wbudowany autonomiczny, awaryjny mechanizm trackuj cy, który pozwala w razie awarii wszystkich trackerów systemowych (SDP1 - SDP2 - ARTAS) samodzielnie interpretowa dane ze wskazanego przez u ytkownika radaru jest to tzw. tryb bypass. FDD (Flight Data Display) wska niki pomocnicze. Aplikacja kliencka do wykonywania czynno ci nie wymagaj cych bezpo redniego dost pu do zobrazowania radarowego. W zale no ci od uprawnie zalogowanego u ytkownika pozwala m.in.: tworzy, wyszukiwa, modyfikowa i drukowa plany lotu, obs ugiwa czarn list przewo ników, wczytywa znormalizowan depesz opisuj c plan u ytkowania przestrzeni powietrznej na dany dzie AUP (Airspace Use Plan) z zewn trznego

9 Wspó czesne podej cie do systemów zarz dzania ruchem lotniczym na przyk adzie 117 no nika, definiowa i aktywowa strefy ad-hoc, zmienia pasy w u yciu dla poszczególnych lotnisk, wysy a depesze sta sieci czno ci lotniczej AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunication Network), zmienia warto ci ci nienia QNH (nastawienie ruchomej skali wysoko ciomierza tak, aby na ziemi wskazywa elewacj miejsca) dla poszczególnych regionów i lotnisk. W konfiguracji wie owej FDD wy wietla elektroniczne paski post pu lotu. ATG (Air Traffic Generator) modu symulatora ruchu lotniczego. Rozbudowany generator danych, pozwalaj cy wprowadza do systemu sztuczne ploty, tracki, dane meteorologiczne, depesze AFTN, depesze OLDI, zdarzenia CPDLC. Przebieg zdarze mo na zapisa jako scenariusz oraz modyfikowa w trybie interaktywnym. Symulator ten pozwala testowa elementy systemu, których dzia anie trudno obserwowa na rzeczywistym ruchu np. testy poprawnego wykrywania narusze separacji w ró nych konfiguracjach. Mo e równie s u y do szkolenia kontrolerów. System Indry nie wymaga specjalizowanych urz dze baz sprz tow stanowi komputery powszechnie dost pne na rynku. Systemem operacyjnym jest Linuks Red Hat Enterprise. Interfejs u ytkownika by konsultowany z polskimi kontrolerami ruchu lotniczego i udoskonalany zgodnie z ich wskazówkami. 3. MECHANIZM PRZEWIDYWANIA TRAJEKTORII Skuteczno wielu spo ród nowych funkcji systemów zarz dzania ruchem lotniczym mi dzy innymi prognozowania obci enia sektorów, badania kolizyjno ci z dynamicznymi elementami przestrzeni czy rednioterminowej detekcji potencjalnych narusze separacji, zale y od sprawnego dzia ania mechanizmu przewidywania trajektorii poszczególnych statków powietrznych. Dok adno tego mechanizmu jest uwarunkowana jako ci dostarczanych danych wej ciowych. Rysunek 4 przedstawia dane wej ciowe wp ywaj ce na mechanizm przewidywania trajektorii oraz funkcje systemowe zale ne od jego poprawnego dzia ania (opracowanie w asne na podstawie [4]). Szczególnie powa ne wydaj si zak ócenia zwi zane z b dnym doborem osi gów dla nierozpoznanych typów statków powietrznych. Baza statków powietrznych opracowana przez EUROCONTROL zawiera dostatecznie dok adne i wiarygodne dane, problem stanowi jednak dopasowanie zestawu osi gów dla statków powietrznych nieuwzgl dnionych w tej bazie. W fazie wznoszenia po starcie lub zni ania do l dowania znacz ca pomy ka przy doborze charakterystyki mo e zak óci dzia anie wi kszo ci funkcji systemowych zale nych od mechanizmu przewidywania trajektorii wzgl dem danego statku powietrznego.

10 118 Marek Malarski, Kacper Walczak DANE meteo depesze GRIB dane SUR tracker FPL (plan lotu) BADA osi gi a/c ograniczenia sta e: STAR wi zy strategiczne uzgodnienia kontrolera wi zy taktyczne T R A J E K T O R I A funkcje systemu ATM zale ne od trajektorii nast pstwo sektorów generowanie list sektorowych i pasków TWR transfer filtrowanie alarmów koordynacja elektroniczna MTCD / STCA kolizyjno z TSA / TRA (czas) obci enie sektora Rys. 4. Przewidywanie trajektorii: dane ród owe i funkcje zale ne (opracowanie w asne) Radary tracker Trajektoria jest wst pnie wyznaczana jeszcze przed odebraniem jakichkolwiek danych radarowych gdy odleg o od granicy FIR przekracza zasi g radarów lub gdy samolot w ogóle jeszcze nie wystartowa. Pó niej jest jednak regularnie korygowana na podstawie informacji wynikaj cych z danych radarowych o pozycji, pr dko ci wznoszenia lub zni ania w danym przedziale poziomów oraz bie cej pr dko ci post powej wzgl dem ziemi. Dane meteorologiczne depesze GRIB w formacie wymiany danych meteorologicznych (Grid In Binary). Poniewa pr dko wyznaczana z danych radarowych jest obserwowana wzgl dem ziemi GS (Ground Speed), obejmuje równie sk adow wynikaj c z wektora wiatru. Dopóki statek powietrzny zmienia wysoko i kierunek tylko w niewielkim zakresie w fazie przelotu - informacja o sile i kierunku wiatru w danym miejscu nie jest zatem kluczowa. Znaczenie danych meteorologicznych ro nie jednak w fazie wznoszenia i zni ania, gdzie zmiany wysoko ci i kursu s znacznie wi ksze. W tym przypadku znajomo wektorów wiatru w kolejnych warstwach atmosfery pozwala z góry przewidzie, jak zmieni si pr dko statku powietrznego wzgl dem ziemi po wykonaniu zakr tu lub zaj ciu poziomu przelotowego. Aby u atwi przekazywanie historycznych i prognozowanych danych meteorologicznych w postaci numerycznej, wiatowa Organizacja Meteorologiczna WMO (The World Meteorological Organization) opracowa a standard GRIB (GRid In Binary). Depesze GRIB okre laj warto ci dla zdefiniowanych typów danych meteorologicznych takich jak si a, kierunek wiatru, temperatura lub ci nienie dla ka dej komórki w siatce geograficznej o zadanej rozdzielczo ci.

11 Wspó czesne podej cie do systemów zarz dzania ruchem lotniczym na przyk adzie 119 Plan lotu Podstawowe informacje z planu lotu wymagane do wyznaczenia trajektorii to: trasa, czasy startu EOBT (Estimated Off-Block Time) czas odblokowania, podawany w planie lotu, czas startu CTOT (Calculated Take-Off Time), wyznaczany przez Centralne Biuro Zarz dzania Przep ywem Ruchu Lotniczego CFMU (Central Flow Management Unit) oraz wlotu do FIR lub do przestrzeni kontrolowanej, typ statku powietrznego oraz deklarowany poziom przelotowy. Aby identyfikowa i uwzgl dnia przypadki szczególne, nale y równie bra pod uwag równie niektóre zapisy z pozosta ych pól np. informacje o przepisach wykonywania lotu, locie grupowym, zaplanowanym przez pilota czasie oczekiwania STAY itd. Plan podlega aktualizacji w trakcie wykonywania lotu bie cy, systemowy plan lotu zwykle ró ni si w pewnym stopniu od zadeklarowanego. Osi gi statku powietrznego Informacje o parametrach danego typu statku powietrznego s najistotniejsze podczas wszelkich manewrów wymagaj cych zmian wysoko ci, w szczególno ci w fazie wznoszenia po starcie i zni ania do l dowania. Znajomo osi gów danego typu pozwala okre li mi dzy innymi: miejsce zako czenia wznoszenia TOC (Top of Climb), miejsce rozpocz cia zni ania TOD (Top of Descent), przewidzie pr dko pionow i poziom w poszczególnych fazach wznoszenia i zni ania oraz oceni na tej podstawie sekwencj sektorów, kolizyjno z elementami przestrzeni, wysoko przeci cia granic sektorów oraz kolizyjno z innymi statkami powietrznymi. W fazie przelotu wi ksz rol ni dane o typie statku powietrznego odgrywaj natomiast bie ce dane radarowe. Nale y zwróci uwag, e w odniesieniu do pr dko ci pionowych w przewidywaniu trajektorii nale y bra pod uwag co najmniej dwie ró ne warto ci: warto oczekiwan (ekonomiczn, typow ) oraz skrajn warto dopuszczaln. Warto typowa jest domy lnie przyjmowana przy przewidywaniu sposobu wykonania manewru. W wielu przypadkach wykonanie manewru w sposób typowy jest jednak sprzeczne z jednym z narzuconych ogranicze na przyk ad nie pozwala zaj na granicy sektora poziomu koordynacyjnego wpisanego przez kontrolera, albo uniemo liwia wyl dowanie na lotnisku przeznaczenia bez zmiany (wyd u enia) trasy. Dopóki jest to mo liwe, system zak ada realizacj wi zów ograniczaj cych. Je li jednak pr dko pionowa wymagana do zrealizowania celu jest wi ksza ni warto maksymalna, system odrzuca ograniczenie i wylicza przewidywany poziom na podstawie osi gów danego typu statku powietrznego oraz ewentualnie nast pnego ograniczenia (np. na granicy z kolejnym sektorem). Wi zy taktyczne Wi zy taktyczne wynikaj z czynno ci na bie co wykonywanych przez u ytkowników systemu. Podstawow czynno ci tego typu jest koordynacja mi dzy sektorami uzgodniony mi dzy sektorami punkt i poziom przekazania kontroli stanowi wymuszenie, które nale y uwzgl dni przy kalkulacji przewidywanej trajektorii. Takich ogranicze mo e by wiele jednocze nie, poniewa kontroler ju przed nawi zaniem czno ci z danym statkiem powietrznym mo e z góry zaplanowa poziom przekazania kontroli do nast pnego sektora - i od razu wprowadzi tak informacj do systemu. O tym, czy dana warto b dzie traktowana jako ograniczenie taktyczne decyduj równie dodatkowe czynniki, takie jak faza lotu. Algorytm rozró nia trzy oddzielne fazy: wznoszenia po starcie, przelotu i zni ania do l dowania. Typowo przekazanie kontroli

12 120 Marek Malarski, Kacper Walczak w pierwszej fazie lotu odbywa si bez zatrzymania wznoszenia, zatem trajektoria dla fazy wznoszenia domy lnie nie traktuje poziomu koordynacji mi dzysektorowej jako ograniczenia, chyba e kontroler wymusi takie zachowanie r cznie, przez zaznaczenie specjalnego pola. W fazie przelotu inaczej rozpatruje si natomiast wymuszenia wy sze ni poziom aktualny a inaczej ni sze. System zak ada bowiem, e wznoszenie nast pi niezw ocznie, od bie cej pozycji, natomiast zni anie najpó niej jak to mo liwe, zgodnie z typowymi preferencjami pilotów odno nie ekonomiki lotu. Wi zy strategiczne Oddzielny typ wi zów stanowi ograniczenia znane z góry, przed wpisaniem jakichkolwiek poziomów przez kontrolera. Nale do nich przede wszystkim wysoko ci rozpocz cia procedur STAR oraz wysoko ci, których osi gni cie na zadanych punktach stanowi element umów bilateralnych z s siednimi krajami np. samoloty lec ce do Pragi powinny mie na granicy FIR Warszawa poziom nie wy szy ni X. Jako szczególny przypadek ograniczenia strategicznego mo na równie zakwalifikowa zni anie do l dowania, czyli konieczno zaj cia na lotnisku przeznaczenia wysoko ci równej elewacji tego lotniska. SUR: radary + ADS-B + MLAT + meteo PRANET OLDI tracker I ARTAS awaryjnie wst pna obróbka RDCU danych SUR SDP tracker II FDP FDP plany lotu, trajektorie DLS DLS CPDLC opcjonalnie ATG CPDLC a/c korelacja, alarmy SFN SFN CMD panel kontrolno-steruj cy RDCU DLS TX info dla partnerów zewn. ASTERIX wojsko SDD SDD SDD SDD FDD FDD FDD stanowiska kontroli ATS FDD DRF rejestracja aktywna dane i czynno ci Ricochet rejestracja wideo Rys. 5. Powi zania funkcjonalne systemu PEGASUS_21 (opracowanie w asne, opis w tek cie)

13 Wspó czesne podej cie do systemów zarz dzania ruchem lotniczym na przyk adzie WYBRANE NOWE FUNKCJE I NARZ DZIA SYSTEMU PEGASUS_21 rednioterminowa detekcja konfliktów MTCD. Mechanizm przewidywania trajektorii pozwala z wyprzedzeniem ostrzega kontrolera, e dany statek powietrzny lec c zgodnie z bie cym planem lotu i wydanym zezwoleniem mo e naruszy separacj z innym statkiem powietrznym b d przestrzeni, w której nie wolno mu si znale. Jest to tak zwana detekcja rednioterminowa MTCD (Medium Term Conflict Detection). W odniesieniu do drugiego statku powietrznego zakres czasowy ostrze e limituje si do oko o 20 minut, aby zmniejszy liczb fa szywych alarmów, poniewa przy d u szym czasie prognozy jej dok adno jest niewystarczaj ca. W odniesieniu do kolizyjno ci ze stref, czasu nie limituje si system wst pnie ocenia mo liwo przelotu przez stref ju na podstawie planu lotu i dziennej informacji o aktywno ci stref (AUP). System oceniaj c mo liwo konfliktu bierze pod uwag mi dzy innymi klasy przestrzeni w jakich samoloty b d si znajdowa, ich zadeklarowane przepisy wykonywania lotu oraz wyposa enie do lotów w przestrzeni o zredukowanych minimach separacjach pionowych RVSM. Je li na przyk ad system oceni, e dla samolotów na tym samym poziomie lotu wzajemna odleg o w przestrzeni klasy C (kontrolowanej) wyniesie wi cej ni 7 NM - zgodnie z obowi zuj cym tam minimum separacji, natomiast zmniejszy si pó niej, gdy samoloty b d ju w przestrzeni klasy G (niekontrolowanej), ostrze enie w ogóle nie zostanie wy wietlone. Funkcja MTCD w za o eniu ma równie pozwoli kontrolerowi na bie co analizowa skutki potencjalnych decyzji. Podczas negocjacji elektronicznej kontroler-koordynator proponuje s siedniemu sektorowi poziom lotu, na jakim samolot zostanie tam przekazany. Jeszcze przed zaakceptowaniem propozycji system analizuje now trajektori i od razu sygnalizuje obu kontrolerom, je li u ycie danego poziomu grozi naruszeniem separacji. Funkcje wykrywania kolizji mi dzy dwoma samolotami ka dy kontroler mo e w dowolnym momencie w czy lub wy czy, je li uzna, e w danej konfiguracji ruchowej dok adno podpowiedzi staje si niedostateczna a liczba fa szywych alarmów zbyt du a. MTCD badanie kolizyjno ci z przestrzeni Aby zautomatyzowa weryfikacj czy trajektoria danego statku powietrznego narusza aktywn stref, nale y dostarczy do systemu szereg danych. Po pierwsze - zasady korzystania z elementu ka dego rodzaju np. dla przelotu przez przestrze o zredukowanej koordynacji RCA (Reduced Coordination Area) wewn trz przestrzeni RCA kontroler GAT nie musi ka dorazowo koordynowa z kontrolerem OAT warunków opuszczenia drogi lotniczej ostrze enie nie powinno by generowane, poniewa przelot przez tak stref nie jest zabroniony, natomiast dost pno danej drogi warunkowej zale y zarówno od zapisu w bie cym AUP jak i od jej generalnego harmonogramu w AIP, i kategorii. Po drugie informacje o czasie aktywno ci i przedziale wysoko ci ka dej strefy, zawarte w AUP i zaktualizowanym planie u ytkowania przestrzeni powietrznej UUP (Updated Airspace Use Plan). Po trzecie dla ka dego statku powietrznego system

14 122 Marek Malarski, Kacper Walczak musi (na podstawie planu lotu i charakterystyk typu) okre li tras i profil pionowy. Po czwarte - dla lotów startuj cych za granicami kraju system musi oceni czas przelotu z miejsca startu do granicy FIR. Ostatni warunek mo e by zrealizowany np. przez wprowadzenie tablicy przybli onych odleg o ci z poszczególnych rejonów. Na podstawie powy szych danych system generuje dwa rodzaje ostrze e : przy edycji planu lotu na formularzu planu lotu, oraz przed wlotem do strefy w etykiecie radarowej. Ostrze enie w etykiecie jest niezale ne od podobnego wizualnie ostrze enia taktycznego. Ostrze enie typu MTCD uwzgl dnia plan lotu i przewidywane manewry, natomiast ostrze enie taktyczne bierze pod uwag jedynie bie cy dystans do strefy - dlatego w celu zmniejszenia liczby fa szywych alarmów przy przelotach obok stref ostrze enie taktyczne wy wietla si o wiele pó niej. Specyfikacja [2] przewiduje równie dodatkowy, szczególny przypadek wykrywania konfliktu z przestrzeni naruszenie strefy aktywnego holdingu. Zrzut ekranu przedstawia reprezentacj graficzn konfliktu rednioterminowego na wska niku radarowym kontrolera. ó te litery MC w etykietach radarowych samolotów IBE004 i IBE0023 informuj o potencjalnym konflikcie w p aszczy nie pionowej. Po klikni ciu w symbol MC, na ekranie wy wietlaj si przewidywane trasy obu samolotów, z zaznaczonym na czerwono odcinkiem, na którym separacja mi dzy nimi b dzie mniejsza ni minimum okre lone dla tego sektora. Rys. 6. Prezentacja graficzna MTCD na wska niku kontrolera MTCD analiza kontekstowa Specyfikacja [2] zaleca, aby funkcja rednioterminowego przewidywania konfliktów MTCD identyfikowa a statki powietrzne stanowi ce kontekst danej sytuacji ruchowej. S to takie samoloty, dla których nie stwierdzono bezpo redniego ryzyka naruszenia separacji, ale których obecno nale y uwzgl dni przy rozwi zaniu wykrytego konfliktu. Na przyk ad: wtedy, gdy wprowadzenie zmiany kierunku lotu dla unikni cia naruszenia separacji mi dzy dwoma samolotami mo e wywo a nowy konflikt z trzecim samolotem, nale y uwzgl dnia ten trzeci samolot jako element danej sytuacji.

15 Wspó czesne podej cie do systemów zarz dzania ruchem lotniczym na przyk adzie 123 Alarmy i ostrze enia taktyczne W ramach program bada nad jednolitym europejskim systemem zarz dzania ruchem lotniczym SESAR (Single European Sky ATM Research) organizacja EUROCONTROL opracowa a zalecenia odno nie narz dzi, w które powinien by wyposa ony system kontroli ruchu lotniczego w zakresie monitorowania wykonywania instrukcji przez pilotów, monitorowania post pu lotu oraz przypominania kontrolerowi o rutynowych czynno ciach, takich jak przekazanie samolotu do nast pnego sektora i konieczno koordynacji telefonicznej [3]. System PEGASUS_21 wype nia te zalecenia poprzez specjalne funkcje systemowe. Krótkoterminowy alarm o naruszeniu separacji (STCA Prediction, STCA Violation) alarmy o istniej cym i przewidywanym w najbli szych kilkudziesi ciu sekundach naruszeniu separacji s dost pne w radarowych systemach kontroli ruchu lotniczego od wielu lat. Nowo ci jest natomiast mo liwo szczegó owego ró nicowania kryteriów w zale no ci od sektora kontroluj cego, wolumenu przestrzeni w którym znajduje si samolot oraz klasy przestrzeni. Zakres konfiguracji funkcji STCA pozwala obecnie wprowadzi inne minimum separacji dla ka dego sektora - w szczególno ci inne dla ACC, inne dla APP. Prezentacja alarmu jest ograniczona do ruchu podlegaj cego odpowiedzialno ci danego kontrolera - a zatem ostrze enia STCA w przestrzeni APP nie odci gaj uwagi kontrolera ACC pracuj cego w przestrzeni powy ej. System zgodnie z klasyfikacj przestrzeni (A-G) w zale no ci od miejsca wyst pienia konfliktu wskazuje lub ignoruje konflikt mi dzy lotem IFR a VFR. Kolejna nowo to dodanie do ostrze enia STCA licznika przewidywanego czasu do naruszenia separacji, od wie anego co cztery sekundy. Naruszenie warunków zezwolenia kontroli (HG (HeadinG) nakazany kurs, RO (ROute) nakazana trasa, LB (Level Bust) nakazana wysoko ) system informuje kontrolera o ró nego rodzaju rozbie no ciach mi dzy manewrami nakazanymi a wykonywanymi przez pilota. Je li pilot zajmie inny poziom ni nakazany tzw. zjawisko LB (zjawisko kontynuowania wznoszenia / zni ania przez pilota powy ej / poni ej otrzymanego poziomu zezwolenia kontroli, najcz ciej na skutek b dnego zrozumienia transmisji radiowej ), albo w ci gu kilkudziesi ciu sekund od wydania polecenia nie rozpocznie wykonywania manewru, w etykiecie radarowej pojawi si ó ty symbol ostrze enia o nakazanej wysoko ci. Je li trasa wprowadzona do systemu odbiega od rzeczywistej np. samolot wykonuje lot po prostej na jeden z kolejnych punktów z planu lotu a kontroler z poprzedniego sektora zapomnia wprowadzi stosown informacj do planu lotu, w etykiecie radarowej pojawia si ostrze enie o zej ciu z trasy. Je li kontroler nakaza lot z okre lonym kursem, a kurs obserwowany na radarze znacznie od niego odbiega, w etykiecie wy wietli si ostrze enie o nakazanym kursie. HG - HeadinG - gdy po nakazaniu lotu z okre lonym kursem, kurs obserwowany znacz co ró ni si od zadanego;ro - ROute - gdy samolot oddala si od trasy aktualnie wprowadzonej do systemu; Niebezpieczna sytuacja na pok adzie (EM, RF, HJ) ostrze enie o niebezpiecznej sytuacji na pok adzie (EMergency), utracie czno ci (Radio Fail) lub porwaniu (HiJack) pojawia si albo samoczynnie po odebraniu kodu alarmowego z transpondera, albo po wybraniu takiej opcji przez kontrolera. R czna aktywacja alarmu pozwala m.in. skróci czas potrzebny na telefoniczne przekazanie informacji o po o eniu samolotu do s u b wspó pracuj cych, w tym wojskowych i ratowniczych, oraz do kierownika zmiany.

16 124 Marek Malarski, Kacper Walczak Alarmy g osowe poza sygnalizacj wizualn o niektórych typach zdarze system informuje równie komunikatami g osowymi. W systemach starszej generacji ten typ sygnalizacji nie by po dany ze wzgl du na brak mo liwo ci ograniczenia zasi gu do wybranych stanowisk. Obecnie mechanizm filtrowania alarmów, wspomniany np. przy funkcji STCA, pozwala odtworzy dany komunikat tylko w zainteresowanych sektorach oraz na stanowisku kierownika zmiany. Naruszenie bezpiecznej wysoko ci lub granic strefy (AW, ZN) - je li dany samolot znajduje si w pobli u granicy bezpiecznej wysoko ci zdefiniowanej dla danego obszaru na ekranie kontrolera pojawia si ó te ostrze enie AW (Altitude Warning). Je li przekroczy t granic, ostrze enie zmienia kolor na czerwony. Analogicznie dzia aj ostrze enia o zbli eniu do granicy strefy ZN (Zone) i jej przekroczeniu. Kontroler mo e wy czy dany alarm r cznie dla pojedynczego samolotu lub zdefiniowanego zakresu kodów. Pozwala to unikn fa szywych alarmów generowanych np. przez samoloty wojskowe wykonuj ce wiczenia w przeznaczonej dla nich strefie TSA. Brak wymaganego wyposa enia RVSM, 8.33, UHF (Ultra High Frequency) zakres cz stotliwo ci obejmuj cy fale decymetrowe, w lotnictwie typowo wykorzystywany przez samoloty wojskowe je li samolot nie maj c w planie lotu wpisanego odpowiedniego wyposa enia zbli a si do wysoko ci, powy ej której jest ono wymagane, przy jego etykiecie radarowej wy wietla si odpowiednie ostrze enie R, 8 lub U. Dodatkowo przy zapisywaniu przez kontrolera instrukcji zmiany poziomu dla takiego samolotu, cz tabeli poziomów niedost pna ze wzgl du na brak wyposa enia wy wietla si w ostrzegawczym kolorze czerwonym. Przypomnienie o niewykonanej koordynacji je li nast pny sektor kontroli nie jest wyposa ony w narz dzie do koordynacji automatycznej przez protokó OLDI - lub gdy nie s spe nione warunki konieczne do takiej koordynacji np. w momencie zmiany poziomu samolot jest zbyt blisko granicy sektora, kontroler musi uzgodni warunki przekazania kontroli telefonicznie. System ATM wykrywa takie sytuacje i wy wietla wówczas w etykiecie radarowej symbol przypomnienia. Po zako czeniu rozmowy telefonicznej kontroler wprowadza uzgodnienia do systemu i ostrze enie ga nie. Je li kontroler zmieni jeden z uzgodnionych parametrów (np. przewidywany poziom na granicy sektora) przypomnienie o konieczno ci koordynacji telefonicznej wy wietli si ponownie. Ostrze enia o utracie funkcji systemowych bie cy stan narz dzi monitoruj cych jest prezentowany w górnej listwie ka dego wska nika radarowego. Gdy narz dzia dzia aj prawid owo, wszystkie kontrolki s zielone. Wy czenie systemu ostrze e przez kierownika zmiany sygnalizowane jest kolorem ó tym. Kolor czerwony oznacza natomiast awari np. uszkodzenie lub od czenie serwerów Safety Nets odpowiadaj cych za analiz konfliktów krótkoterminowych. Listy pomocnicze podczas wyst powania niektórych sytuacji wymagaj cych od kontrolera zwi kszonej uwagi, system automatycznie wy wietla dodatkowe podpowiedzi. Po oznaczeniu co najmniej jednego samolotu w sektorze jako hold - oczekuj cy, na ekranie pojawia si lista samolotów w strefie oczekiwania, z informacjami u atwiaj cymi zarz dzanie kolejk samolotów w strefie.

17 Wspó czesne podej cie do systemów zarz dzania ruchem lotniczym na przyk adzie 125 Klasyfikacja etykiet radarowych W wi kszo ci starszych systemów kontroli ruchu lotniczego wszystkie samoloty by y wy wietlane na ekranie radarowym w tym samym kolorze. W niektórych kolorem odró niano loty skorelowane z planami IFR od lotów skorelowanych z planami VFR. W systemie AMS2000 wprowadzono rozwi zanie unikatowe: poniewa w kontroli ruchu lotniczego dla lotów w kierunkach wschodnich typowo przydziela si poziomy nieparzyste a dla zachodnich parzyste, podj to decyzj o wy wietlaniu samolotów z zezwoleniami nieparzystymi w kolorze ó tym, natomiast z parzystymi w zielonym. U atwia to kontrolerom szybk ocen wzrokow sytuacji na ekranie na poziomach przelotowych zielone samoloty s konfliktowe najcz ciej z zielonymi, ó te z ó tymi. Takie rozwi zanie ma wielu zwolenników, ale niesie te zagro enia. Przy prostszym uk adzie dróg lotniczych, opartym na pomocach radionawigacyjnych, kolorowanie wed ug poziomów sprawdza o si do dobrze. Po wprowadzeniu nowych dróg B-RNAV (Basic Area Navigation) samoloty nawiguj ce zgodnie z wymaganiami nawigacji obszarowej poruszaj si z wymagan precyzj po drogach nie wytyczonych bezpo rednio mi dzy pomocami radionawigacyjnymi; w krajach europejskich wymagana powy ej FL095 od roku 1998, i koncepcji FUA (Flexible Use of Airspace) elastyczne u ytkowanie przestrzeni powietrznej, koncepcja pozwalaj ca efektywniej rozdziela przestrze mi dzy u ytkowników cywilnych i wojskowych, samoloty coraz rzadziej poruszaj si typowymi trasami. W takich sytuacjach kolorowanie wed ug poziomów mo e wr cz wprowadzi kontrolera w b d. Dodatkowo b dne wprowadzenie zezwolenia do systemu mo e spowodowa odwrócenie koloru. W systemie PEGASUS_21 zrezygnowano z kolorowania wed ug poziomów na korzy ró nokolorowego przedstawiania stanu samolotu, zale nie od jego istotno ci dla danego sektora. Dzi ki przewidywaniu trajektorii system mo e oceni czy samolot znajdzie si w danym sektorze i za ile czasu. Na podstawie planu lotu i trajektorii, oddzielne kolory przydziela si w szczególno ci dla nast puj cych statusów: ruch wewn trz sektora, na czno ci z tym sektorem kolor zaakceptowany, ruch na czno ci z OAT oddzielny kolor OAT, ruch wewn trz sektora, na czno ci z innym sektorem lub niekontrolowany kolor intruz, ruch poza sektorem, zaplanowany wlot do sektora kolor przysz y, ruch poza sektorem, nie planuje si wlotu do sektora kolor obcy. Klasyfikacja etykiet radarowych pozwala równie zwi kszy przejrzysto zobrazowania przez dostosowanie zakresu wy wietlanych informacji do potrzeb odbiorcy np. w etykietach samolotów obcych kontroler nie zobaczy poziomów koordynacyjnych, przypomnie, dodatkowych oznacze. Koordynacja elektroniczna Ka dy kontroler odpowiada za zapewnienie separacji wewn trz swojego sektora. Aby zapobiec konfliktom pomi dzy sektorami i na ich granicach, ka de zbli enie do granicy sektora lub jej przekroczenie musi by uzgadniane z sektorem s siaduj cym. W systemie AMS2000+ tylko koordynacja zewn trzna w kontroli obszaru jest cz ciowo zautomatyzowana przez mechanizm OLDI. We wszystkich pozosta ych przypadkach, w tym przy przekazywaniu samolotu mi dzy dwoma polskimi sektorami ACC, kontroler

18 126 Marek Malarski, Kacper Walczak musi ustali warunki przekazania kontroli telefonicznie. Ustalenia s zapisywane przez obie strony na papierowych paskach koordynacyjnych. W systemie PEGASUS_21, aby skoordynowa warunki przekazania mi dzy sektorami, wystarczy wpisa planowany poziom przekazania w etykiecie radarowej. Zapis wy wietli si w formie zapytania w etykiecie radarowej kolejnego sektora, który akceptuje poziom klikni ciem lub zg asza kontrpropozycj. Negocjacje tego typu mo na prowadzi mi dzy dowolnymi dwoma stanowiskami systemu PEGASUS_21 a zatem równie np. mi dzy ACC i TWR. Je li nast pnym sektorem w sekwencji jest sektor zewn trzny nale cy do innego FIR, system automatycznie inicjuje koordynacj przy pomocy mechanizmu OLDI. W przypadku kontroli obszaru koordynacja elektroniczna pozwoli a ca kowicie zrezygnowa z papierowych pasków koordynacyjnych. Narz dzia oceny czasu i odleg o ci W kontroli radarowej narz dzia do pomiaru odleg o ci pomi dzy dwoma samolotami oraz do wyliczania czasu przelotu danego statku powietrznego do wskazanego punktu nale do najcz ciej u ywanych funkcji. W systemie wprowadzono do nich kilka innowacji, takich jak: mo liwo wyliczania czasu do mini cia dwóch samolotów, czyli czasu do chwili, w której przewidywana odleg o mi dzy dwoma samolotami b dzie najmniejsza; mo liwo ustawienia ostrze enia np. zasygnalizuj, je li minimalny przewidywany dystans mi dzy samolotem A a samolotem B zmniejszy si poni ej warto ci X NM, lub zasygnalizuj, gdy samolot A oddali si na wi cej ni X NM od punktu B ; mo liwo wy wietlenia przewidywanej konfiguracji mini cia dwóch samolotów lub mini cia samolotu z punktem (Rys. 7). Rys. 7. Pomiar mi dzy dwoma samolotami - zrzut ekranu Rysunek 7 przedstawia pomiar wykonany mi dzy dwoma samolotami na kursach zbie nych pierwszy z kodem transpondera 3415, drugi Symbole radarowe w kolorze ó tym wskazuj przewidywan konfiguracj, w jakiej samoloty si min. Kolor niebieski przedstawia wyliczone i zmierzone warto ci:

19 Wspó czesne podej cie do systemów zarz dzania ruchem lotniczym na przyk adzie 127 B bearing - namiar drugiego samolotu na pierwszy stopnie, R range - bie ca odleg o mi dzy samolotami 16,46 mili morskiej, E estimated time abeam - przewidywany czas do mini cia 3 minuty 18 s, X minimum distance - przewidywana odleg o mini cia 5,49 NM. Paski elektroniczne dla stanowisk kontroli lotnisk TWR Do tej pory podstawowym narz dziem s u b kontroli lotniska TWR by y papierowe paski kontroli proceduralnej. Przep yw informacji mi dzy wie ami a wszystkimi innymi s u bami, w szczególno ci kontroli zbli ania i obszaru, odbywa si wy cznie drog telefoniczn. Kontrolerzy zapisywali wydane i otrzymane zezwolenia na paskach, natomiast asystenci wprowadzali wymagane minimum danych poziom i w razie potrzeby tras do systemu komputerowego. Pomocniczo niektóre wie e wyposa ono w tzw. tracery ekrany z podgl dem sytuacji z lokalnego radaru, jednak kontrolerzy TWR nie maj uprawnie wymaganych, by korzysta z tego narz dzia do separowania statków powietrznych. System PEGASUS_21 b dzie zainstalowany w ca ym kraju, równie na stanowiskach kontroli ruchu lotniskowego TWR. W interesie wszystkich s u b le y integracja pasków z reszt systemu. Korzy ci z punktu widzenia kontroli zbli ania APP i kontroli obszaru ACC jest natychmiastowe, bezb dne i automatyczne odbieranie informacji o statusie poszczególnych statków powietrznych np. zaplanowanej kolejno ci startów, czasie rozpocz cia ko owania, tre ci zezwolenia kontroli, potwierdzenia informacji o l dowaniu itd. Z punktu widzenia TWR g ówn korzy ci jest zmniejszenie obci enia prac przez zredukowanie liczby niezb dnych rozmów telefonicznych. Poniewa w kontroli obszaru paski s u y y dot d tylko do koordynacji (nie do kontroli ruchu lotniczego), ca kowicie zrezygnowano z nich i zast piono narz dziami typowymi dla programów komputerowych listami i oknami dialogowymi. W przypadku wie paski odgrywaj wi ksz rol : s narz dziem s u cym do monitorowania sytuacji ruchowej i zapewniania separacji. Aby u atwi kontrolerom TWR przej cie do nowego systemu, zdecydowano si odtworzy paski wie owe w postaci elektronicznej, w sposób mo liwie najbardziej przypominaj cy paski papierowe, z dodatkow zalet w postaci automatycznej wymiany danych z pozosta ymi s u bami i rejestracji wykonanych czynno ci i ich czasów (rys. 8). Rys. 8. Przyk adowy pasek dolotowy dla lotniska EPWA w wersji elektronicznej Taktyczne zarz dzanie strefami W systemie przewidziano stanowiska dla operatorów z O rodka Zarz dzania Przestrzeni Powietrzn, którzy wprowadzaj i aktualizuj informacje o aktywnych

20 128 Marek Malarski, Kacper Walczak elementach przestrzeni (strefach). Aby usprawni ich prac i zmniejszy prawdopodobie stwo wyst powania pomy ek, system PEGASUS_21 pozwala wczyta w ca o ci depesz AUP w formacie wymiany danych lotniczych ADEXP (ATS Data EXchange Presentation) z no nika zewn trznego (np. pendrive), a nast pnie wy wietli podsumowanie wyniku operacji. Mechanizm przewidywania trajektorii umo liwia wy wietlenie ostrze enia o potencjalnym przelocie przez stref ju na etapie wprowadzania planu lotu, oraz weryfikacj po ka dej korekcie trajektorii dla aktywnego planu lotu, skorelowanego z trackiem radarowym, trajektoria jest od wie ana co kilkadziesi t sekund. Po za adowaniu stref przez operatora AMC, ka dy kontroler mo e na swoim stanowisku: niezale nie wy wietli lub ukry strefy: aktywne, bliskie czasu aktywacji, nieaktywne zaplanowane na dany dzie, nieaktywne zaplanowane na nast pny dzie ; odfiltrowa wy wietlanie stref ze zobrazowania na bazie czasu aktywno ci lub przedzia u poziomów; wy wietli opis szczegó owy danej strefy, obejmuj cy m.in.: nazw, u ytkownika, godziny aktywno ci, przedzia wysoko ci. System przydzia u kodów CCAMS (Centralized SSR Code Assignment and Management System) przysz y system przydzia u kodów transponderów dla regionu Europy opracowywany przez EUROCONTROL Podstawowy u ywany obecnie sposób identyfikacji statków powietrznych bazuje na czterocyfrowych kodach transponderów. Aby unikn niejednoznaczno ci wynikaj cych z nadawania tych samych kodów przez ró ne centra kontroli, pocz tkowo rozdzielono po prostu grupy kodów mi dzy poszczególne centra. Taki system wkrótce przesta by wystarczaj cy ze wzgl du na brak dostatecznej liczby kodów, opracowano wi c bardziej z o one regu y przydzielania kodów przez ka de centrum, bazuj ce na rodzajach operacji i kierunkach wylotu z danego FIR jest to tzw. system ORCAM (Originating Region Code Assignment Metod) system przydzia u kodów transponderów obecnie dominuj cy w Europie. ORCAM usprawni rozdzia kodów, ale ich liczba pozosta a niezmieniona, zatem po kilku latach znów pojawi si problem saturacji (wyczerpywania kodów z danej puli). Jednym ze sposobów dalszego wyd u enia czasu ycia metody identyfikacji opartej na kodach jest centralizacja przekazanie puli kodów przynale nej do wielu krajów jednemu o rodkowi przydzia u kodów, który zapewni ich unikatowo w okre lonej przestrzeni. Centralizacja pozwala elastycznie u ywa kodów w rejonie, w którym w danej chwili s najbardziej potrzebne, i wyeliminowa sta rezerwacj, (czyli blokowanie) du ych grup kodów dla danych regionów lub rodzajów lotu. Aby w czy dane centrum ATC do systemu CCAMS, oprogramowanie ATM musi m.in. odbiera depesze z przydzielonymi centralnie kodami, wysy a dania przydzia u kodów, przydziela odpowiednie kody lokalne w razie chwilowych zak óce dzia ania sieci oraz p ynnie przechodzi do trybu awaryjnego w razie uszkodzenia centralnego serwera. Przewidywany, do optymistyczny termin uruchomienia CCAMS obejmuj cego wybrane kraje europejskie, w tym Polsk, to marzec roku Realizacja koncepcji FPL2012 Kraje cz onkowskie ICAO ustali y, e zawarto formularza planu lotu wymaga dostosowania do obecnego stanu prawnego i post pu technicznego [5]. Przewidywany