Безопасность полетов беспилотных воздушных судов: десять неотложных задач

Общепризнанным приоритетом в авиации является безопасность. Развитие технологий и появление беспилотных воздушных судов как нового класса повлекли за собой ряд дополнительных требований к обеспечению безопасности полетов и авиационной безопасности, обусловленных спецификой беспилотных авиационных систем. Глеб Бабинцев, Генеральный директор Ассоциации эксплуатантов и разработчиков беспилотных авиационных систем "АЭРОНЕТ", представляет десять задач для обеспечения безопасности полетов беспилотных воздушных судов.

Специфику беспилотных авиационных систем (БАС) обуславливают следующие моменты:

  • отсутствие пилота на борту и передача управляющих команд дистанционно с наземной станции управления (НСУ) с использованием канала связи С2 (Command and Control);
  • практическая невозможность выполнять полеты по правилам визуального полета (ПВП);
  • заранее неизвестное местонахождение внешнего пилота, управляющего беспилотным воздушным судов (БВС) или контролирующего его полет.

Вышеназванные особенности рождают новые технологические задачи и угрозы.

Задача № 1. Безопасность канала С2

От надежности канала управления C2 и возможности передавать данные без малейших задержек зависит своевременная реакция БВС на управляющие команды и эффективное предотвращение столкновений.

Огромное значение имеет криптостойкость канала C2 к умышленному перехвату и подмене сигнала. Именно эта угроза является сегодня наиболее вероятной и легко реализуемой при злонамеренном умысле причинения вреда с использованием БАС.

Тенденция к полной автоматизации полета БВС и возложение большого числа задач при организации трафика на внешние информационные сервисы без организации защищенного канала С2 может привести к массовому изменению траекторий полета хакерами-злоумышленниками, поражению наземной инфраструктуры и авиационным катастрофам.

Задача № 2. Предотвращение вероятного столкновения

Другая серьезнейшая проблема, решаемая в мировом авиационном сообществе, – вероятное столкновение беспилотных и пилотируемых воздушных судов.

БВС, летающие в пределах визуальной видимости, представляют собой, по сути, авиамодели, пилоты которых имеют возможность оперативно оценивать воздушную обстановку и мгновенно влиять на элементы управления БВС для уклонения от других визуально наблюдаемых воздушных судов. 

Уже сегодня большая часть коммерческих полетов БВС выполняется за пределами не только визуальной, но и радиовидимости, то есть практически автономно.

При таком полете внешний пилот не имеет возможности визуально оценивать воздушную обстановку, но для предотвращения столкновений он должен иметь полную достоверную информацию о текущем местоположении БВС, его параметрах полета, состоянии бортовых систем, а также обладать ситуационной осведомленностью об окружающей воздушной обстановке в районе полета БВС. И если в классах воздушного пространства А и С, где осуществляется диспетчерское обслуживание, эта задача имеет техническое решение, то в классе G, где и выполняется подавляющее большинство полетов БВС, задача не решена.

Определенно, единственно верный путь обеспечения ситуационной осведомленности в классе G – это прямое взаимодействие пилотируемых и беспилотных воздушных судов, наблюдающих друг друга в приборном режиме и сообщающих информацию пилотам. В мире такой технологии дали определение V2V (Vehicle to Vehicle). К этому каналу обмена данными между воздушными судами также предъявляются повышенные требования по кибербезопасности по причинам, описанным выше.

Задача № 3. Бесперебойная связь с внешним пилотом

Связь с органом управления воздушным движением (УВД) там, где она предусмотрена, становится еще одной задачей, при которой обмен сообщениями между диспетчером и пилотом должен происходить оперативно, без искажений и подмены сигнала.

Сегодня порядка 50% всех полетов БВС выполняются на удалении до 50 км от НСУ, при этом технологически современные БВС способны выполнять и выполняют дальние полеты, на расстояния более 1 тыс. км, в автономном режиме.

Проблема заключается в том, что диспетчер не может заранее знать местоположение внешнего пилота для установления связи, а по принятым в ИКАО правилам связь диспетчера с пилотом БВС преимущественно ведется через борт беспилотного воздушного судна. Таким образом, радиосвязь с внешним пилотом должна быть реализована через находящееся в воздухе БВС, что требует организации канала связи С3 (Command, Control and Communication) между станцией внешнего пилота и БВС, а также наличие радиостанции голосовой связи на борту БВС. Наличие каналов связи "внешний пилот – БВС " и "БВС – УВД" определяет необходимость разработки и внедрения особых требований по кибербезопасности, исключающих возможность внешнего вмешательства через каналы связи в управление БВС.

Задача № 4. Соответствие установленным требованиям

Обеспечение безопасной эксплуатации БВС достигается разработкой и реализацией комплекса мер организационного и технического характера. В большой степени на гражданские БВС распространяются требования, действующие в пилотируемой гражданской авиации, вместе с тем предполагается ряд специфических требований, обусловленных особенностью конструкции. 

Особенностью БАС, требующей отражения при проведении сертификации, является возможность управления БВС с различных типов сертифицированных станций внешнего пилота и каналов С2, что должно быть отражено в сертификате типа БАС. Канал С2 должен отвечать требованиям к авиационной электросвязи по надежности, достоверности и непрерывности. Отдельное внимание должно быть уделено требованиям по обеспечению киберзащищенности каналов связи.

Задача №5. Рациональное использование воздушного пространства

Учитывая повышенный риск для других пользователей воздушного пространства и третьих лиц, в настоящее время полеты всех БВС осуществляются на основании разрешения УВД в специально выделенном (сегрегированном) воздушном пространстве, в котором полеты других воздушных судов ограничиваются. Эта мера является вынужденной, призванной на данном этапе развития обеспечить безопасность полетов, однако является примером нерациональной организации использования воздушного пространства, представляющего собой, по существу, национальный ресурс. Значительный рост количества эксплуатирующихся БВС и в связи с этим районов, закрытых для полетов других воздушных судов, вносит существенные временные и пространственные ограничения для их эксплуатантов. Это противоречит заявленным в Воздушном кодексе равным правам пользователей на использование воздушного пространства, ставит в неравные условия эксплуатантов пилотируемой и беспилотной авиации, приводит к конфликтным ситуациям и несет угрозу безопасности полетов в связи с возможными сознательными или несознательными нарушениями.

Бабинцев

Задача № 6. Интеграция в контролируемое воздушное пространство

Ключевой задачей, над решением которой работает все авиационное сообщество, является обеспечение безопасной интеграции БВС в общее (несегрегированное) воздушное пространство, то есть возможность выполнения полетов совместно с пилотируемыми воздушными судами. Причем, по мнению ИКАО, это не должно приводить к изменению существующей структуры и порядка использования воздушного пространства, действующих процедур взаимодействия экипажей воздушных судов с органами УВД, а также к необходимости оснащения пилотируемых судов специальными техническими средствами, обеспечивающими взаимодействие с БВС. 

Интеграция в общее воздушное пространство должна осуществляться с учетом существующей классификации воздушного пространства и принятой организации его использования. Согласно ИКАО, первостепенной задачей, над решением которой работает группа экспертов, является интеграция БВС в контролируемое воздушное пространство. В соответствии с отечественным воздушным законодательством это классы А и С, обеспечиваемые диспетчерским обслуживанием, в которых полеты осуществляются в основном по правилам приборного полета, на установленных интервалах и дистанциях, и обязательно наличие двусторонней связи с диспетчерами УВД. Инструментальное наблюдение воздушных судов обеспечивается применением одной из одобренных технологий (вторичная радиолокация, мультилатерация, АЗН-В). С учетом изложенного интеграция БВС в контролируемое воздушное пространство должна осуществляться при условии их наблюдения органами УВД (диспетчерами) и при наличии устойчивой двусторонней радиосвязи с ними. Как уже отмечалось, это требует реализации защищенного канала связи С3 между станцией внешнего пилота и БВС.

Задача № 7. Интеграция в неконтролируемое воздушное пространство

Интеграция БВС в неконтролируемое пространство класса G, в котором диспетчерское обслуживание не обеспечивается, является наиболее трудной технической и организационной задачей. Полеты пилотируемых воздушных судов осуществляются уведомительным порядком, без необходимости получения разрешений от органов УВД. Эта задача усложняется тем, что в классе G полеты воздушных судов осуществляются в основном по правилам визуальных полетов, за безопасное выполнение которых отвечает экипаж, ведение двусторонней радиосвязи с УВД не требуется. При таких условиях целесообразна организация совместных полетов БВС и пилотируемых воздушных судов при условии их взаимного инструментального наблюдения по принципу "каждый видит каждого" на основе технологии АЗН-В, а также реализация функции DAA ("увидел – уклонился"). АЗН-В является базовой технологией в принятой ИКАО концепции CNS/ATM и рассматривается в качестве технологической основы интеграции БВС в общее воздушное пространство. Имеется ряд поручений по оснащению АЗН-В воздушных судов АОН, выполняющих полеты в основном в классе G. По имеющейся статистике, в классе G также осуществляют полеты порядка 90% отечественных БВС.

Задача № 8. Осведомленность об окружающей обстановке

Следующий актуальный вопрос – обеспечение ситуационной осведомленности внешнего экипажа, которая должна решаться за счет сбора информации об окружающей воздушной обстановке непосредственно на борту БВС с последующей оперативной передачей внешнему экипажу по каналу С2 (С3). Кроме того, для БАС требуется обеспечение оперативной метеорологической и аэронавигационной информацией в районе, в котором выполняет полет БВС, что также подразумевает прием данных от диспетчера непосредственно на борту БВС с последующей передачей внешнему экипажу.

Задача № 9. Внедрение технологий

Большие гражданские воздушные суда в обязательном порядке оснащаются системой предупреждения столкновения самолетов в воздухе TCAS (БСПС), для чего предусмотрено наличие подобных технических устройств на борту БВС. Однако это весьма дорогостоящие и энергозатратные системы, что может стать существенным ограничением их использования на ряде БВС. Кроме того, TCAS имеет ограниченный радиус действия и требует немедленной реакции экипажа на рекомендации для исключения столкновения с конфликтным судном, возможность реализации которой при дистанционном управлении БВС представляется сомнительной. 

С учетом специфики конструкции БАС и отсутствия экипажа на борту БВС для обеспечения безопасных совместных полетов целесообразно реализовать возможность наблюдения БВС не только диспетчером УВД, но и экипажами пилотируемых воздушных судов на основе технологии АЗН-В, стандартизованной для использования в авиации и отвечающей всем необходимым требованиям. В ряде ведущих стран Америки и Европы предусмотрено обязательное использование АЗН-В с определенного периода.

Задача № 10. Определение специального воздушного слоя для БВС

В связи с широким внедрением БВС в сферу государственной авиации и практику организации полетов желательно определение слоя воздушного пространства специально для полетов малых БВС. С учетом международного опыта таким слоем может стать диапазон высот от 0 до 150 м, где полеты пилотируемых воздушных судов не производятся, в районах, не запрещенных для полетов (вне зон аэродромов, закрытых объектов и др.). В указанном слое воздушного пространства могут выполняться полеты малых БВС в пределах визуальной видимости без получения разрешений от УВД. Кроме того, здесь возможна отработка технологий организации полетов малых БВС (UTM) как будущего возможного сегмента Единой системы организации воздушного движения (ATM).

Отдельного рассмотрения требуют вопросы интеграции БАС в практику аэродромных операций, обеспечения безопасной навигации и посадки на аэродромы, используемые в интересах гражданской авиации.

Единственно верный путь

Игнорировать обозначенную специфику БВС и первостепенные задачи невозможно, так как они напрямую влияют на безопасность полетов гражданской авиации. В связи с этим в обязательном порядке должны быть выполнены требования к:

  • порядку допуска БВС к полетам, подготовке и их выполнению;
  • порядку использования воздушного пространства;
  • безопасной интеграции БВС в общее воздушное пространство совместно с пилотируемыми судами;
  • подготовке персонала.

Это позволит в максимальной степени безопасно интегрировать БВС в существующую систему организации воздушного движения.

*В рамках деловой программы ТБ Форума 2019 пройдет круглый стол "Применение БПЛА в сфере безопасности". Если Вы готовы продемонстрировать свои практики в сфере обеспечения безопасности различных объектов с помощью БПЛА, примите участие в смотре решений ТБ Форума 2019 и круглом столе www.tbforum.ru/buyer-meetings

Сюжеты: День эксперта Транспорт