3.5 Разработка гибридной системы посадки
В современных условиях эксплуатации ВС требования к точности, надёжности и непрерывности захода на посадку в сложных метеоусловиях постоянно ужесточаются. Штатная система посадки СП-200, построенная на основе традиционных радиомаячных систем, обеспечивает высокую достоверность определения положения ВС относительно оси ВПП в районе аэродрома. Однако она обладает рядом ограничений: зависимость от состояния наземной радиомаячной инфраструктуры, уязвимость к переотражениям сигнала и отсутствие резервирования на основе принципиально иных физических принципов. Кроме того, классическая система СП-200 не предусматривает интеграцию с ГНСС, что снижает её устойчивость к помехам и отказам наземного оборудования.
Целью модернизации является расширение функциональных возможностей штатной системы СП-200 за счёт создания гибридной системы посадки, сочетающей радиомаячные методы и высокоточные спутниковые технологии. Для этого в состав системы введены следующие дополнительные узлы: антенна ГНСС, многодиапазонный приёмник ГНСС, БКУ и БСК. В результате модернизации СП-200 мы получаем структурную и функциональную схему гибридной системы.
Структурная схема гибридной системы наглядно показывает, как ГРМ и КРМ работают параллельно со спутниковым модулем, включающим антенны ГНСС, приёмник ГНСС, блоки БКУ и БСК. Сигналы от наземных маяков и спутников обрабатываются совместно, причём БКУ выполняет сличение разнородных данных и формирует единое высоконадёжное решение о положении воздушного судна. БСК обеспечивает непрерывный мониторинг целостности каждого источника и автоматически перераспределяет весовые коэффициенты между радиомаячным и спутниковым трактами в случае ухудшения условий приёма. Такая гибридная структура позволяет компенсировать отражения сигналов от местных предметов, характерные для чисто радиомаячных систем, и сохранять точность захода даже при частичной деградации ГНСС. В итоге функциональная схема демонстрирует не просто добавление спутникового модуля, а реализацию принципа функциональной избыточности на разных физических принципах, что критически повышает катастрофобезопасность посадки в сложных метеоусловиях. Структурная и функциональная схемы представлены на рисунках 3.11 и 3.12 соответственно.
Рисунок 3.11 – Гибридная система посадки современного ВС, схема электрическая структурная
Рисунок 3.12 ‒ Гибридная система посадки современного ВС, схема электрическая функциональная
|
Антенны ГНСС совместно с приёмником ГНСС обеспечивает приём сигналов не менее чем трёх спутниковых созвездий (GPS, ГЛОНАСС, GALILEO), что даёт избыточность по числу наблюдаемых навигационных спутников и устойчивость к селективному отказу одного из созвездий. БКУ непрерывно сравнивает текущие навигационные решения, полученные от штатного бортового приёмника ILS и от приёмника ГНСС, выполняя их временную и пространственную привязку. БСК реализует согласование интерфейсов (в частности, преобразование интерфейса RS-232 в протоколы, принятые в аппаратуре потребителя СП-200), коммутацию резервных цепей и логику выбора наиболее достоверного источника данных.
Принцип работы модернизированной гибридной системы посадки заключается в следующем. В обычном режиме полёт продолжается с использованием классических сигналов КРМ и ГРМ, формирующих стандартную глиссаду снижения. Параллельно антенна ГНСС и многоканальный приёмник ГНСС принимают сигналы спутников. Внутри приёмника ГНСС радиочастотные модули для GPS/GALILEO и отдельный канал ГЛОНАСС обрабатываются специализированной СБИС; формируются оцифрованные отсчёты и навигационные параметры, такие как координаты, скорость и время. Далее эти данные передаются через преобразователь интерфейса УАПП по шине RS-232 в БКУ.
БКУ выполняет ключевую функцию: он вычисляет рассогласование между траекторией, задаваемой радиомаячной системой, и траекторией, полученной по спутниковым данным. Если рассогласование не превышает заданного порога, БКУ разрешает БСК использовать ГНСС-канал как основной или резервный.
В случае кратковременного пропадания сигнала ГНСС БКУ автоматически переключает систему на работу по ILS без уведомления экипажа, обеспечивая непрерывность посадки. При обнаружении отказа наземного радиомаяка и пропадания сигнала КРМ или ГРМ БКУ инициирует переход на спутниковую посадку с отображением соответствующей индикации на пилотажном индикаторе. Такая архитектура превращает СП-200 в гибридную систему с ортогональным резервированием: отказ радиомаяков компенсируется ГНСС.
Таким образом, предложенная модернизация не требует замены штатной аппаратуры СП-200, а лишь дополняет её блоками ГНСС, БКУ и БСК, что снижает стоимость внедрения. В результате разработана гибридная система посадки, обладающая повышенной отказоустойчивостью, способностью работать при частичной деградации наземной инфраструктуры и совместимая с перспективными спутниковыми технологиями (включая дифференциальные поправки SBAS). Это решение позволяет эксплуатировать воздушные суда на аэродромах с различным уровнем оснащения, повышая регулярность и безопасность полётов в условиях ограниченной видимости.