ЭКСПЕРТНОЕ СООБЩЕСТВО

Обнаружить и уклониться: дроны и DAA

Про систему автоматического уклонения от столкновений для беспилотников.
12 ИЮЛЯ / 2019 / ВРЕМЯ ЧТЕНИЯ: 5 МИНУТ
Фото вышки в Örnsköldsvik
«БВС должны самостоятельно ориентироваться в воздушном пространстве сродни тому, как это делают люди в городском потоке», — отмечает Ричард Пэт Андерсон, директор Центра летных исследований в Университете авиации им. Эмбри-Риддла США.
Уже сейчас дроны используются для доставки товаров и других целей. Дальше — больше: полеты в городской среде, в едином воздушном пространстве с пилотируемой авиацией и другими беспилотниками. Все это требует новых «умных» систем, которые позволят дронам автоматически избегать столкновений. Технология DAA является той самой «волшебной палочкой», призванной предотвращать конфликтные ситуации в воздухе.
Первые полеты
Давайте перенесемся в недавнее прошлое. 12 июня 2018 года БПЛА NASA «Ikhana» впервые совершил полет в национальном воздушном пространстве США. Обычно подобные полеты требуют, чтобы за беспилотником следовал специальный борт, обеспечивающий безопасность полета. Но в данном случае самолет сопровождения не применялся, а дрон использовал собственную систему предупреждения и уклонения от столкновений DAA (Detect-and-Avoid System). Особое разрешение FAA позволило дистанционным пилотам БПЛА «Ikhana» полностью полагаться на работу специального бортового комплекса. Во время испытательного полета было намеренно выполнено опасное сближение пилотируемого воздушного судна с БПЛА «Ikhana». Система DAA успешно информировала пилотов и позволила выполнить безопасный маневр-уклонение.
Позиция АЗН-В в пустыне
NASA – Wildfire Imaging Flights By NASA's Ikhana UAV Conclude
Летные испытания NASA «Ikhana» послужили основой для проверки и подтверждения технических стандартов RTCA DO-365 и DO-366 для DAA, которые были опубликованы RTCA ранее. Это стало первым масштабным испытанием системы на крупном БПЛА.
Принцип работы
Функции DAA можно отнести к трем группам: обнаружение и отслеживание окружающих воздушных судов на предмет потенциально опасных действий; непосредственная идентификация опасных действий; предотвращение опасных и конфликтных ситуаций и построение безопасного маршрута-уклонения и выполнение маневра уклонения.
Федор Борисов. Эксперт Высшей школы экономики.
В настоящее время в России имеются свои разработки мобильной системы TCAS и технологии DAA. Об их отличительных особенностях рассказывает эксперт Высшей школы экономики Федор Борисов:
— DAA — это «глаза» как пилотируемой, так и беспилотной авиации. Системы DAA и TCAS сейчас находятся в разной степени развития. Малогабаритная система предотвращения столкновений в воздухе TCAS достаточно хорошо проработана. Уже сформированы стандарты для локаторов, которые позволяют видеть некооперативные объекты. Это является основой для построения бортовых DAA. Наземные же DAA сейчас строятся на базе многопозиционных систем наблюдения. Если будет принята и развернута программа построения подобных зон наблюдения, то в нее могут быть интегрированы сервисы DAA. В таком случае можно начинать внедрение беспилотников в общее воздушное пространство. Естественно, при определенных ограничениях.
Компоненты системы
NASA SIERRA-B (Sensor Integrated Environmental Remote Research Aircraft)
DAA состоит состоит из ряда подсистем, которые отвечают за отдельные функции: бортового радара, позволяющего видеть необорудованные ответчиками воздушные суда; системы предотвращения столкновений TCAS второго поколения, совместимой с технологиями гражданской авиации; спутникового автоматического зависимого наблюдения-вещания, транспондера и трансмиттера АЗН-В (IN/OUT); системы прогнозирования и отображения конфликтов (Conflict Prediction and Display System) для просчета маневров уклонения.
Аналогичный набор подсистем DAA был установлен и на другом дроне — «SkyGuardian», который совсем недавно завершил программу программу испытаний из 100 полетов.
Для небольших беспилотников
Часть системы, в особенности бортовой радар, занимает значительное место и не может быть установлен на малые БПЛА, которые более массово используются в мире. В связи с этим отдельное внимание уделяется возможностям спутникового наблюдения, учитывая относительно малое энергопотребление, размеры и функциональность БПЛА.
А можно ли использовать технологию DAA в случае с малыми дронами?
— Для небольших дронов это является самой сложной задачей, так как в настоящее время вес комплекта исполнения DAA составляет порядка 50−70 кг. Бортовая DAA — прерогатива тяжелых беспилотных летательных аппаратов. А для малых БПЛА имеется единственный выход — это установка мобильного транспондера. Подобное оборудование может весить от 8 до 20 граммов, и его можно легко установить на беспилотники практически любого размера. Примеров таких разработок много, особенно за рубежом. Стоимость — низкая, это очень коммерчески доступная система. К примеру, в США стоимость транспондера начинается от 50 долларов за единицу. Установил оборудование, программное обеспечение, зарегистрировался и ты — участник воздушного движения, при условии соблюдения, конечно же, ряда других требований, — рассказывает Федор Борисов.
Sagetech Transponder Enables ADS-B for NASA DAA
Следует отметить, что сегодня специальные мобильные транспондеры для дронов предлагают несколько крупных компаний. Фирма «Sagetech Corporation» в рамках испытаний DAA NASA предоставила для дрона «SIERRA-B» свой мобильный транспондер. Есть и другие, в том числе и российские.

АЗН-В на базе 1090ES/UAT передает данные о местоположении, а другие воздушные суда, находящиеся поблизости и оборудованные бортовыми приемниками, могут получать данную информацию в режиме реального времени. Таким образом, дрон NASA «SIERRA-B» может быть легко видимым для пилотируемых воздушных судов.
Если испытания на «Ikhana» являлись базовыми, основополагающими, то работы с «SIERRA-B» — большой шаг к более передовому уровню коммерческих полетов в городских зонах и не только.
Проекты в Европе
В 2016 году Европейским агентством по безопасности (European defence agency) было запущено несколько проектов в области беспилотных система. Среди них — TRAWA (Traffic Awareness), проект в области оборонных исследований.

Задача «TRAWA» состояла в том, чтобы установить четкое определение для термина «Remain Well Clear». Речь идет о возможности дронов выполнять маневры уклонения, гарантируя, что они всегда сохранят достаточное расстояние от других воздушных судов.
В Европейском Masterplan Drone Roadmap отмечается, что беспилотные операции будут полностью интегрированы в концепцию «умных городов», где главную роль в управлении трафиком дронов и обеспечении взаимодействия со всеми действующими лицами в экосистеме беспилотников будет играть U-space. Системы DAA также являются неотъемлемой частью концепции.

Вместе с тем отмечается, что U-Space будет стремиться предоставлять бесконфликтные траектории полетов для предотвращения чрезмерной зависимости от встроенных бортовых систем. В рамках проекта «TRAWA» планируется сформировать требования, которые в конечном итоге определят, какие типы дронов будут допущены в контролируемое воздушное пространство, а какие — нет.
ПОДЕЛИТЬСЯ:
Подписка на Sky review
Отправляем анонсы уже вышедших и будущих материалов, никакого спама.
Нажимая на кнопку «Подписаться» выше, вы даете свое согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности (читать).
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ: