Эдуард Яковлевич Фальков,
Начальник отделения — Главный конструктор по радиоэлектронным системам ГосНИИ Авиационных Систем
Существенным аспектом организации воздушного движения является знание положения воздушных судов в системе управления воздушным движением (УВД). В настоящее время для этой цели в основном используются методы вторичной радиолокации (ВРЛ). Локатор сканирует воздушное пространство и измеряет дальность до воздушного судна (ВС); получив запрос, ВС формирует ответный сигнал, включая в него идентификатор ВС, высоту полета и другие параметры. Методы ВРЛ являются достаточно сложными и затратными. В связи с этим в конце прошлого столетия авиационное сообщество стало возлагать большие надежды на т.н. Автоматическое Зависимое Наблюдение радиоВещательного типа (АЗН-В). АЗН-В представляет собой безрадарный метод наблюдения, при котором ВС автономно, например, при помощи средств спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, определяет свое местоположение и по определенному протоколу, зависящему от выбранной линии передачи данных (ЛПД), сообщает в радиовещательном режиме (т.е. всем одновременно, без получения подтверждения о принятом сообщении) о своем положении заинтересованным участникам воздушного движения. Международная организация гражданской авиации (ИКАО) и авиационные администрации всех ведущих стран первоначально рассматривали АЗН-В как основной метод наблюдения, который должен стать обязательным для гражданской авиации на рубеже 2020г. АЗН-В обеспечивает наземное наблюдение воздушных судов без использования РЛС, также может обеспечиваться ситуационная осведомленность пилотов либо при прямом взаимодействии борт-борт, либо при передаче на борт информации, в т.ч. о ВС, необорудованных аппаратурой АЗН-В, от наземной системы УВД. Одновременно по мере возможности за счёт той же ЛПД стараются обеспечить примыкающие применения (полетно-информационное обслуживание с предоставлением оперативной метеорологической и аэронавигационной информации, навигационное обслуживание в части обеспечения информации о целостности спутниковых навигационных сигналов и дифференциальных поправок, связь пилота по линии передачи данных с диспетчером и/или авиакомпанией, операции по поиску и спасанию и др.).
Всё сказанное выше – как бы теоретическая часть вопроса. Представляет интерес рассмотреть, какие курьёзы – мировой и отечественный – встречает процесс внедрения АЗН-В в авиационную практику.
МИРОВОЙ КУРЬЁЗ
Долгое время основным руководящим документом по линии АЗН-В был документ RTCA DO-242A [1]. Рассматривался плавный эволюционный переход от технологии ВРЛ к технологии АЗН-В, апофеозом которого стал рис. 4 из [1] – см. ниже, знаменующий полную замену технологии ВРЛ. Обе технологии ВРЛ и АЗН-В – являются кооперативными, т. е. требуют оснащения бортов: ответчиком вторичного радара для ВРЛ и приёмопередатчиком для АЗН-В. Однако в целом технология АЗН-В по многим показателям теоретически опережает ВРЛ как в части предоставления различных аэронавигационных услуг, так и прежде всего по экономическим показателям, и потому рассматривалась как будущая замена ВРЛ.
Рис. 1. Потенциальная конфигурация наземного наблюдения УВД [1]. Технология АЗН-В полностью заменяет технологию ВРЛ.
На начальных этапах технологии АЗН-В развивались по различным направлениям, обусловленным использованием различных ЛПД. В 2003 г. на 11-й Аэронавигационной конференции для начального внедрения было рекомендовано использовать АЗН-В на базе ЛПД расширенного сквиттера (extended squitter) на частоте 1090 МГц 1090ES (далее – АЗН-В/1090); тогда же было указано на опасность для такого АЗН-В явления т.н. насыщения/интерференции (наложения сигналов при высокой плотности движения).
В последующем, благодаря усилиям главным образом RTCA, США, и EUROCAE, Европа, был разработан целый ряд документов, базирующихся на монопольном использовании АЗН-В/1090. К таким документам можно, в частности, отнести:
- Минимальные стандартные эксплуатационные требования к авиационной системе для приложений бортового наблюдения [2], где в качестве единственного источника данных по наблюдению в наземной системе УВД рассматривалась приёмная станция АЗН-В/1090;
- Документ по безопасности, функциональным характеристикам и взаимодействию функции АЗН-В в воздушном пространстве, не охваченном РЛС [3]; здесь также в качестве источника данных для определения местоположения воздушного судна рассматриваются только данные АЗН-В/1090, и т. п.
Параллельно с разработкой пакета различных документов, ориентированных на данные АЗН-В/1090 Out как на единственный источник данных по местоположению воздушных судов, западная авиапромышленность активно устанавливала на воздушные суда Boeing и Airbus комбинированные аэронавигационные системы, которые наряду с ответчиком вторичного радара и аппаратурой предотвращения столкновений TCAS включали подсистему АЗН-В/1090 Out, и к настоящему времени десятки тысяч гражданских ВС зарубежного производства оборудованы таким видом АЗН-В.
Начало развязки произошло в 2016 году. К этому времени окончательно проявилось полное отсутствие киберзащищенности функции АЗН-В/1090, определились необходимые мероприятия противостоять этому и соответствующее последующее радикальное увеличение стоимости комплекса мероприятий, связанных с внедрением АЗН-В/1090.
После введения в Руководство по авиационному наблюдению ICAO Doc 9924 поправок по необходимости верификации данных АЗН-В/1090 данными ВРЛ или МногоПозиционных Систем Наблюдения (МПСН, или мультилатерация) положение с наблюдением воздушных судов радикально изменилось. На заре возникновения АЗН-В оно было призвано в конечном итоге заменить вторичную радиолокацию (ВРЛ), поскольку данные АЗН-В в общем плане намного точнее, имеют более частое обновление, и, что немаловажно, намного дешевле как в части создания, так и в части эксплуатации наземных систем наблюдения. Кроме того, АЗН-В в общем случае позволяет реализовать наблюдение «борт-борт». Следует отметить, что в самом начале продвижения АЗН-В авиационное сообщество в лице ИКАО призывало наряду с начальным использованием АЗН-В/1090 развивать другие технологии АЗН-В, поскольку уже на том этапе предвидело явление интерференции/насыщения при интенсивном трафике. Явление насыщения не заставило себя ждать, в США в районах с интенсивным движением дальность действия АЗН-В/1090 составляет 50-60 км против теоретических 400 км. Несмотря на явление насыщения, компании Airbus и Boeing продолжали установку комплексов бортового оборудования, включающего АЗН-В/1090. Национальные провайдеры аэронавигационных услуг продолжали установку наземных станций АЗН-В/1090.
Конкретный шаг был сделан в 2016 году в виде упомянутой поправки в документ ICAO Doc 9924, регламентирующей для наземного наблюдения не систему только с использованием АЗН-В/1090, но систему АЗН-В/1090+ВРЛ или АЗН-В/1090+МПСН. А это уже совершенно другая, отличающаяся более чем на порядок экономика по созданию и эксплуатации.
Если до проявления проблемы кибербезопасности для наблюдений борт-борт предполагалось использовать «любые» данные АЗН-В/1090, то теперь их использование по условиям их верификации возможно только при использовании TCAS, что существенно ограничивает дальность действия и номенклатуру/типы взаимодействующих воздушных судов. Неясно, как верифицировать АЗН-В/1090 данные над океаном, где т.н. космическое АЗН-В с ЛПД 1090ES не сможет противостоять спуфингу – посылке ложных сообщений о вымышленных воздушных судах с возможным коллапсом системы УВД.
Тем самым в мировом масштабе по линии АЗН-В фактически имеет место тотальная смена парадигмы: вместо предполагаемого ранее беззаботного использования данных о местоположении ВС с высокой точностью, большей частотой обновления и невысокой стоимостью приходится в целях контроля применительно к наблюдению борт-земля содержать и даже развивать всю предшествующую ВРЛ или МПСН систему наблюдения воздушных судов. Другими словами, при отсутствии опорных данных ВРЛ или МПСН АЗН-В/1090 становится ненужным, поскольку оно в лучшем случае лишь интерполирует данные ВРЛ или МПСН, но самостоятельной юридической силы не имеет. Вот уж воистину ирония судьбы: АЗН-В создавалось для того, чтобы фактически заменить ВРЛ, теперь выясняется, что АЗН-В/1090 попросту не имеет права на жизнь без поддержки ВРЛ или МПСН. Также приходится констатировать, что при взаимодействии борт-борт технические средства в рамках технологии АЗН-В/1090 ограничены аппаратурой TCAS, что существенно уменьшает дальности обеспечения ситуационной осведомлённости (примерно 40 км против возможных 400-600 км) и номенклатуру/типы взаимодействующих ВС. Ожидания авиационного сообщества на заре возникновения АЗН-В явно превышали фактически существующий в настоящее время потенциал в силу появления и полного проявления не учитываемой ранее проблемы кибербезопасности.
В [4] была показана непригодность АЗН-В/1090 для наблюдения дистанционно пилотируемых авиационных систем (ДПАС) прежде всего по причине необходимости использования ВРЛ или МПСН на наземных станциях дистанционных пилотов для той же верификации данных АЗН-В дистанционным пилотом, чего не сможет себе позволить ни одна экономика мира.
Большая группа специалистов из США в течение более 15 лет постоянно работает над улучшением стандарта для АЗН-В/1090, количество модификаций стандарта DO-260, DO-260A, DO-260B уже измеряется двузначной цифрой. После одной из таких модификаций аппаратуру АЗН-В/1090 пришлось заменить на доработанную по новому стандарту на тысячах воздушных судов гражданской авиации США, находящихся в эксплуатации. Работа над очередной новой модификацией стандарта DO-260B идёт полным ходом.
При всём уважении к задачам наземного наблюдения наибольший интерес для пилотов представляет функция приёма радиовещательной информации на борту, т.н. АЗН-В In. Именно с её помощью достигается обеспечение осведомлённости, когда пилоты видят в воздухе друг друга на бортовых дисплеях, могут получить в реальном времени в цифровом виде информацию о погоде, различные аэронавигационные указания и т. п. В силу различных причин, прежде всего технических трудностей, официальная программа NextGen внедрения АЗН-В в США с 2020г. официально предусматривает в качестве обязательной лишь функцию АЗН-В Out, т. е. только наземное наблюдение. Применения АЗН-В/1090 In отложены на неясный период после 2030-2035 г. г. Согласно концепции, FAA США, неоднократно заявленной в ИКАО, полётно-информационное обслуживание FIS-B (погода, аэронавигационные ограничения и др.) не может быть предоставлено с помощью ЛПД 1090ES, для этой цели определено использование другой вещательной ЛПД UAT. Аналогичным образом в части АЗН-В/1090 In обстоит дело в европейской программе SESAR, что касается приёма информации FIS-B, вопрос остаётся неясным, поскольку Евроконтроль однозначно заявил о неприемлемости использования ЛПД UAT в Европе.
Абсолютно бесперспективно для АЗН-В/1090 обстоит дело с обеспечением кибербезопасности, о чём будет сказано ниже.
Завершая рассмотрение мирового курьёза с внедрением АЗН-В на базе ЛПД 1090ES с полным отказом от первоначальной парадигмы, а также с внедрением примыкающих применений, отметим, что развиваемое в России техническое решение с использованием другой ЛПД – ЛПД VDL-4 (Very high frequency Data Link mode 4), имеющей все необходимые стандарты ИКАО, EUROCAE, европейского института телекоммуникационных стандартов ETSI, позволяет решать многие указанные выше задачи, оправдывая указанные выше ожидания на заре возникновения АЗН-В. Представляется, что неудачи западной промышленности в области внедрения цифровых технологий передачи данных можно объяснить выбором не совсем удачных с технической точки зрения ЛПД – 1090ES и VDL-2, в которые вложены значительные финансовые средства, но положение с достигнутыми результатами, особенно в части обеспечения кибербезопасности, оставляет желать лучшего.
ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ КУРЬЁЗ
Рассмотренные выше вопросы внедрения АЗН-В/1090 в полной мере относятся к предстоящему внедрению АЗН-В в Российской Федерации, при этом появляются дополнительные проблемы с импортозамещением и вопросы существенной технологической зависимости от Запада. ЛПД 1090ES разработана в США и её воспроизводство в России существенным образом базируется на импортной высокотехнологичной элементной базе. В случае какой-либо очередной модернизации будет иметь место постоянная технологическая зависимость как в части идеологических решений, так и по элементной базе. Сервис по полетно-информационному обслуживанию (FIS-B передача оперативной погоды и аэронавигационной информации и др.) в соответствии с концепцией FAA вообще невозможен и должен достигаться с помощью ЛПД, отличной от 1090ES.
А ведь всё в России начиналось не так уж плохо.
В соответствии с утвержденной Минтрансом России программой «Внедрение средств вещательного автоматического зависимого наблюдения (2011 2020 годы)» в России были приняты для использования два типа ЛПД в интересах различных пользователей:
- 1090ES для пользователей верхнего воздушного пространства (пассажирские и грузовые воздушные суда);
- УКВ ЛПД режима 4 (VDL-4) для пользователей нижнего воздушного пространства, включая авиацию общего назначения (АОН), вертолёты и беспилотную авиацию.
Принятие двухрежимного АЗН-В объясняется в первую очередь желанием российских авиакомпаний и Росавиации использовать установленную на всех воздушных судах иностранного производства аппаратуру 1090ES и вместе с тем указанными выше недостатками при использовании во всём воздушном пространстве; аналогичная двухрежимная схема принята в США с использованием двух ЛПД – 1090ES и приёмопередатчиков универсального доступа UAT (UAT является региональным решением, использует для наблюдения частоту, глобально отведённую ИКАО не для наблюдения, но для навигации. Евроконтроль информировал Росавиацию, что UAT никогда не будет использоваться в Европе; Россия входит в европейскую зону ИКАО). АЗН-В на базе VDL-4 прекрасно работает и в верхнем воздушном пространстве, что неоднократно демонстрировалось в полётах авиации ВВС России и в международных полётах с участием российских ВС.
Список литературы с Web-ссылками, с помощью которых можно открыть в Интернете описания многочисленных полётов российских пилотируемых и беспилотных воздушных судов с использованием VDL-4, находится в информационной статье, помещённой на сайте ИКАО [5], в целях удобства доступа размещенной также на сайте ФГУП «ГосНИИАС» http://www.gosniias. ru/pages/19-ads_b114-e.html.
Совместные демонстрационные полеты пилотируемых и беспилотных ВС в несегрегированном воздушном пространстве на базе VDL-4, выполненные в Российской Федерации в 2011-2015гг. для различных функциональных заказчиков, показали следующие результаты:
- Применение АЗН-В позволяет УВД надежно отслеживать оборудованные ВС (пилотируемые и беспилотные) с последующим эшелонированием и предупреждением столкновений DAA наземного базирования.
- Ситуационная осведомленность пилотов обеспечивается либо напрямую посредством АЗН-В от ВС, оснащенных приемопередатчиками АЗН-В, либо посредством функции TIS-B от неоснащенных ВС, наблюдение за которыми ведется средствами, принятыми в данном воздушном пространстве; ситуационная осведомленность наряду с системами DAA предотвращения столкновений наземного базирования обеспечивает безопасные полеты для всех пользователей воздушного пространства.
- Предоставляются услуги не только наблюдения (АЗН-В-Out, АЗН-В-In, TIS-B, A-SMGCS, поисково-спасательные действия), но и навигации (DGNSS), а также функции FIS-B (оперативная доставка всем пилотам информации о погоде, навигационной информации, цифровых NOTAM), связь пилот-диспетчер в режиме «точка-точка» CPDLC, то же для связи ВС с авиакомпанией AOC и пр.
- Использовался определённый ИКАО авиационный УКВ спектр; оборудование УКВ ЛПД режима 4, применявшееся во всех полетах, было создано в полном соответствии со стандартами ИКАО (Annex 10 Vol 3 и Doc 9816), EUROCAE (ED 108A) и технических спецификаций и европейских норм (EN 301842 и EN 302842), разработанных ETSI.
В целом можно сказать, что были продемонстрированы реализации АЗН-В на базе существующих международных стандартов. В части технологии интеграции беспилотных авиационных систем в контролируемое воздушное пространство следует констатировать, что российская авиационная промышленность значительно опережает западные страны.
Результаты, достигнутые в рамках пилотных проектов «Ямал-АЗН» и «Москва-МВЗ», получили положительную оценку со стороны руководства «Госкорпорации по ОрВД» и филиала «НИИ Аэронавигации» ФГУП ГосНИИ ГА.
В целом можно было считать, что в соответствии с принятой программой процесс внедрения АЗН-В в Российской Федерации на двух принятых ЛПД – 1090ES и VDL-4 продвигался достаточно успешно. И здесь начинается российская часть курьёза вокруг АЗН-В.
Неожиданно в том же 2016 г. в Министерстве транспорта России стала активно обсуждаться идея использования некого «единого стандарта для реализации АЗН-В» с вытекающей из этого якобы экономией средств.
В противоречие с ранее утвержденной Программой внедрения АЗН-В в Российской Федерации, в результате лоббирования появилось поручение Президента РФ от 29.04.2016 № Пр-800:
«Правительству Российской Федерации:
1а) разработать и утвердить комплекс мероприятий по скоординированному внедрению единого стандарта системы автоматического зависимого наблюдения за магистральными воздушными судами и воздушными судами авиации общего назначения».
Несмотря на неоднократные возражения и пояснения со стороны Минпромторга России, Минтрансом России принимается решение «… полагать целесообразным определить стандарт 1090ES, рекомендованный Международной организацией ИКАО для глобального применения, единым стандартом системы автоматического зависимого наблюдения».
Но никакого единого стандарта на АЗН-В, «рекомендованного международной организацией ИКАО для глобального применения», НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Как уже указывалось, в 2003 г. на 11-й Аэронавигационной конференции ИКАО рекомендовала использовать ЛПД 1090ES не для глобального, а для начального внедрения. Зачем так не квалифицированно «подставлять» Президента РФ через формулировки в Поручении № Пр-800 и направлять соответствующие недостоверные доклады в Правительство РФ? На запрос Минпромторга России из ИКАО в апреле 2016 г. поступило разъяснение с указанием об отсутствии «единого» стандарта для глобального внедрения», наличии нескольких стандартов и на общеизвестные недостатки ЛПД 1090ES, в первую очередь относящиеся к проблемам отсутствия киберзащищённости. Единого стандарта ИКАО на АЗН-В не существует в принципе. Несмотря на самое пристрастное отношение к ЛПД 1090ES на ее родине – США, США в программе NextGen предусматривают реализацию АЗН-В на базе двух ЛПД 1090ES для магистральных самолетов и UAT преимущественно для авиации общего назначения (АОН), причём обязательной с 2020г. для ЛПД 1090ES будет лишь функция посылки сообщений воздушными судами АЗН-В-Out и их приёма в системе УВД. Одна из основных причин указанного подхода заключается в явлении т.н. насыщения/интерференции, когда при высокой плотности воздушного движения сообщения АЗН-В накладываются друг на друга (отметим, что на этой же частоте 1090 МГц функционируют наземные и бортовые приемопередатчики вторичной радиолокации и бортовые системы предупреждения столкновений TCAS). Попытки отечественных сторонников 1090ES апеллировать к более низкой в среднем по сравнению с США плотности воздушного движения в России не состоятельны, поскольку в России в зонах крупных воздушных узлов интенсивность воздушного движения сопоставима с аналогичным показателем для мировой авиации. Следует констатировать, что формулировка в Поручении Президента России № Пр-800 от 29.04.2016 о «едином стандарте» – либо нечаянная, либо умышленная фальсификация.
В АЗН-В нуждается не только гражданская, но и государственная авиация. В соответствии с поручениями руководства Правительства России предусмотрена реализация АЗН-В в интересах государственной авиации в целях решения задач наблюдения и управления воздушными судами различного назначения, повышения безопасности полетов и эффективности выполнения специальных задач, создания системы управления полетами пилотируемой и беспилотной авиации в едином воздушном пространстве.
При принятии решения о внедрении технологии АЗН-В в интересах государственной военной авиации и государственной авиации специального назначения необходимо учитывать такие особенности ЛПД 1090ES, как «прозрачность» и доступность данных наблюдения для несанкционированных пользователей и полное отсутствие информационной защищенности.
В настоящее время с помощью сообщества радиолюбителей через сайт flightradar24.com может осуществляться наблюдение за полетами в Российской Федерации всех воздушных судов, оборудованных аппаратурой 1090ES, в результате приема сигналов от ВС в зоне прямой радиовидимости и отсылки полученной информации на указанный сайт. Осуществлены первые запуски и в 2018 г. вводится в эксплуатацию группировка спутников Iridium 2-го поколения, оснащенных каналом приема сигналов 1090ES. АЗН-В сообщения будут поступать на указанные спутники, после чего через сеть спутников будут поступать на наземную станцию приема, расположенную в США. Тем самым заинтересованными службами будет осуществляться глобальное слежение за всеми ВС, оборудованными АЗН-В/1090.
Информационная незащищенность АЗН-В/1090 позволяет всем желающим, в т. ч. и террористам, посылать ложные сообщения АЗН-В о вымышленном положении ВС («фантомов») любых типов рейсов в воздушном пространстве. В 2016 г. в ряде рабочих документов Комитета ИКАО по наблюдению поднимался вопрос о незащищённости ЛПД 1090ES от киберугроз. В этой связи в экспертной группе ИКАО был сделан вывод о том, что для использования информации АЗН-В/1090 для целей наблюдения ВС должна осуществляться обязательная постоянная верификация данных об их местоположении с применением методов вторичной радиолокации или мультилатерации.
При реализации любого АЗН-В на борту ВС формируется сообщение АЗН-В-Out, куда входят, в частности, идентификатор/ позывной ВС, координаты, высота и скорость ВС. После этого это сообщение передаётся в эфир посредством ЛПД 1090ES, протокол которой описан в стандартах ИКАО. При этом ничто не мешает сторонним пользователям в любой момент времени посылать похожие вымышленные сообщения с произвольными координатами, и такие сообщения никоим образом формально нельзя отличить от действительных при использовании ЛПД 1090ES. Пока террористами не предпринимаются специальные усилия, не ставится под сомнение истинность реальных сообщений АЗН-В, но к ним в произвольном количестве могут быть добавлены неконтролируемые, не отличимые по виду сообщения.
ФГУП «ГосНИИАС» провёл свои собственные полевые исследования [4] на сертифицированной наземной станции приёма сигналов АЗН-В/1090. Результаты эксперимента подтвердили полное отсутствие киберзащищенности АЗН-В/1090. Помимо использованных в [4] простейших видов кибератак, могут использоваться менее очевидные и гораздо более изощрённые методы кибератак, когда, например, одному и тому же идентификатору воздушного судна будет соответствовать сколь угодно большой набор различных траекторий.
Упомянутый выше эксперимент явился российской проекцией мирового курьёза с АЗН-В/1090 на российскую действительность и подтвердил необходимость обязательного использования данных вторичной радиолокации или мультилатерации для верификации данных АЗН-В/1090 в системе УВД, как это указано в Руководстве по аэронавигационному наблюдению (ИКАО Doc 9924), а также в рабочих документах технической подгруппы Группы экспертов ИКАО по аэронавигационному наблюдению ASWG TSG WP02-27, SP-ASWG/3 WP-24, представленных в 2016 г. Очевидно, что в этом случае в силу высоких затрат на ВРЛ и МПСН такое АЗН-В с экономической точки становится малоэффективным, а с технической точки зрения попросту не нужным, поскольку для определения местоположения воздушного судна в системе УВД методы ВРЛ или МПСН являются самодостаточными, и никакое АЗН-В при этом не требуется. Что касается верификации данных наблюдений борт-борт, выше указывались ограничения по такой верификации. Между тем именно наблюдения борт-борт представляют наибольший интерес для авиации общего назначения, вертолетов, беспилотных воздушных судов, которые не оборудованы системами TCAS, летают на небольших высотах и для которых аэронавигационное обслуживание при помощи наземных средств УВД представляется проблематичным, а с практической/экономической точки зрения не целесообразным в регионах, где выполняются эпизодические полеты ВС АОН или вертолетов. Такая ситуация весьма характерна для большого числа отдалённых районов Российской Федерации, что исключает возможность самоокупаемости таких проектов даже в отдалённой перспективе. В таких районах вне зоны наблюдения наземными средствами УВД, как и в случае истринской катастрофы, первоочередным является возможность взаимного наблюдения ВС посредством АЗН-В-In. Но если данные наблюдения ВС в системе УВД АЗН-В/1090 могут быть верифицированы данными ВРЛ или МПСН, то данные наблюдений борт-борт в рамках АЗН-В/1090 могут быть верифицированы в весьма ограниченном масштабе.
Таким образом, развертывание АЗН-В/1090 в Российской Федерации потребует сохранения и дополнительного наращивания наземной инфраструктуры вторичной радиолокации или мультилатерации для частичного решения вопросов кибербезопасности только лишь в части подтверждения местоположения ВС. Невольно встает вопрос: как случилось так, что аппаратурой АЗН-В/1090 оборудовано большое количество самолётов? Представляется, что со стороны производителей зарубежной авиационной техники скорее всего это была колоссальной ошибкой в силу того, что проблеме кибербезопасности не уделялось должного внимания. Компании Airbus и Boeing уже оборудовали аппаратурой 1090ES десятки тысяч ВС и продолжают это делать в коммерческих интересах. То, что сейчас система предотвращения столкновений ТСAS работает по гибридной схеме на первой стадии АЗН-В, на второй стадии – TCAS, не является убедительным аргументом. Система может работать исключительно как TCAS, без всякого АЗН-В, к тому же, как было показано выше, данным бортовых наблюдений АЗН-В Out от других самолётов нельзя безоговорочно верить в силу возможного спуфинга, который, например, может быть легко организован с помощью специально запущенных беспилотных воздушных судов или с земли.
Тем самым результаты мирового курьёза с АЗН-В/1090 не просто проецируются на российскую действительность, но с учётом значительной географической протяженности, неразвитости наземной инфраструктуры, низкой интенсивности полётов фактически гипертрофируют возникающие противоречия между «мечтой»: заменить ВРЛ на АЗН-В и регламентируемой ИКАО действительностью.
К сожалению, помимо указанных выше обстоятельств, обусловленных мировым курьёзом с АЗН-В, появляются дополнительные особенности внедрения российского АЗН-В.
В то время как по результатам анализа, частично представленного выше, роль АЗН-В/1090 в значительной степени дезавуируется, Минтранс России с 2016 г. фактически объявляет его единственным способом реализации АЗН-В. При этом методы реализации указанной цели не могут не вызывать удивления.
О ситуации «с единым мировым стандартом для глобального внедрения» мы уже говорили. Следование политике развития и внедрения «единого стандарта» АЗН-В/1090 приведёт к созданию дорогостоящей системы наблюдения с навечным сохранением средств вторичной радиолокации или мультилатерации на всей территории Российской Федерации независимо от интенсивности полётов, решающей только одну моно-задачу наблюдения, не позволяющую обеспечить криптозащиту информации, и непригодную для интеграции беспилотных авиационных систем в общее воздушное пространство.
Возможно, интерес вызовут следующие цифры, касающиеся якобы «экономии средств». Программа NextGen предусматривает установку в США 800 наземных станций АЗН-В. При этом, помимо наблюдения на земле, предоставляются другие различные аэронавигационные услуги. Проектом Программы развития аэронавигационной системы России (2016 г.) с использованием «единого стандарта» 1090ES предполагается развёртывание 4032 наземных станций по оптимальному сценарию, по минимальному – 2192 наземных станций, с единственной функцией наземного наблюдения. Выполним следующий сравнительный расчёт. Площадь территории США составляет 9 500 000 км2, площадь Российской Федерации 17 125 191 км2. Тем самым в США одна станция обслуживает площадь 9 500 000:800 = 11875 км2, в России 17 125 191 : 4032 = 4247 км2. Таким образом, в России плотность размещения наземных станций почти в три раза выше, чем в программе NextGen, в рамках которой полностью решаются все задачи не только по наблюдению, но и другие задачи УВД, включая FIS-B, в то время как в России с учётом МПСН – только задачи наблюдения на земле. При этом интенсивность полётов в США и в России весьма различна. Так в 2016 г. в США всего было выполнено 9 708 236 полётов (в т. ч. 1 528 826 международных), а в России – 1,4 млн полётов. С учётом интенсивности полётов в США на каждую тысячу полётов приходится 0,0824 наземные станции, в России «по оптимальному плану» 2,88 наземные станции. Таким образом, для обслуживания одинакового количества полётов в России требуется в 35 раз больше наземных станций, чем в США. Даже «минимальный сценарий» (2192 станции) показывает превышение в 19 раз. При этом ЛПД 1090ES в России решает только задачи наблюдения и не решает задачи полётно-информационного обслуживания (FIS-B), что в США решается с помощью второй ЛПД UAT. Указанный переизбыток по станциям с ущербностью по другим аэронавигационным функциям, практической невозможностью использования для организации полётов дистанционно пилотируемых воздушных судов и др. должен заинтересовать не только Минтранс России.
Существует ли какая-либо альтернатива АЗН-В на базе 1090ES?
Да, существует, причём на базе собственных российских разработок, с полным импортозамещением и намного более эффективная. Речь идёт об АЗН-В, реализуемом на базе ЛПД VDL-4 (далее АЗН-В/4), имеющей весь набор необходимых международных стандартов ИКАО, EUROCAE и ETSI.
По всем перечисленным показателям возможности защиты информации и обеспечения её получения только авторизованными пользователями, борьбы с помехами в виде сигналов от несуществующих ВС, предоставлении полётно-информационного обслуживания, работы не только в радиовещательном режиме, но и в режиме «точка-точка» и др. российское АЗН-В/4 существенно превосходит западную технологию, к тому же оно технологически независимо.
Теоретически ложные сигналы от несуществующих ВС можно послать и на VDL-4. Однако для VDL-4, помимо простого сопоставления планов полётов с АЗН-В сообщениями в «незапланированных» временных слотах, подтверждающих наличие кибератак, во внутренних рамках АЗН-В/4 существует механизм, опирающийся на измерение расстояния между излучателем и приемником, который позволяет отфильтровать истинные сообщения от ложных. Полное владение технологией с реализацией аппаратного обеспечения на 100-%ной российской элементной базе позволяет создавать новые эффективные приложения.
В дополнение к выше описанным преимуществам уместно добавить возможность развёртывания на основе ЛПД VDL-4 самоорганизующихся воздушных сетей (СОВС), по сути, аналогичных сетям интернет. Следует отметить, что Россия является мировым лидером в разработке СОВС, которые могут обеспечить радикальные преимущества как в части организации воздушного движения, так и в части обеспечения информационной безопасности. Разрабатываемые ФГУП «ГосНИИАС» методы и средства самоорганизующейся воздушной сети на базе VDL-4 полностью решают задачи обеспечения кибербезопасности и выполнение специальных задач силовых ведомств.
С учётом вышеизложенного и в силу незащищённости сигнала АЗН-В на фиксированной частоте 1090 МГц представляется неправомерным типовое использование АЗН-В/1090 для ВС государственной авиации и литерных рейсов внутри Российской Федерации. Все внутренние специальные полёты должны осуществляться без использования АЗН-В/1090. Для решения задач АЗН-В и примыкающих коммуникационных технологий предлагается использовать ЛПД VDL-4 с соответствующей защитой информации как от перехвата, так и от подделки информации (спуфинга).
Отметим, что функциональные возможности VDL-4 значительно шире. Помимо полной ситуационной осведомлённости, включая возможность наблюдения на борту необорудованных АЗН-В воздушных судов (функция TIS-B), VDL-4 дополнительно обеспечивает полетно-информационное обслуживание (функция FIS-B) – предоставление пилотам оперативной метеорологической и аэронавигационной информации. Аналогичным образом обстоит дело с навигационным обслуживанием в части обеспечения информации о качестве сигналов спутниковой навигации и предоставления дифференциальных поправок к ним, и др. VDL-4 – единственная радиовещательная ЛПД, которая может также работать в режиме «точка-точка» и осуществлять обмен данными между пилотом и диспетчером/ руководителем полётов, связью ВС с авиакомпанией.
Значительный положительный опыт использования АЗН-В/4 имеет авиация силовых ведомств. Вопрос террористических угроз в российском воздушном пространстве с учётом складывающейся политической обстановки становится актуальным, и речь может идти не только о литерных рейсах и полётах ВС государственной авиации, но и в целом о надлежащей защите гражданской авиации от кибератак. Выполнение такой задачи в целом должно рассматриваться в рамках комплексной государственной программы модернизации системы ОрВД, предусматривающей как создание наземной инфраструктуры, так и оборудование воздушных судов, а также подготовку соответствующей национальной нормативной базы для представления различных аэронавигационных услуг с обеспечением необходимой информационной безопасности.
Примером плодотворного использования АЗН-В на базе VDL-4 является в организация в 2016-2017гг. экспедиций на Северный полюс под эгидой Русского Географического общества, получившая высокую оценку от участников экспедиции, включая пилотов Военно-транспортной авиации ВКС России. Посадка на дрейфующую взлётно-посадочную полосу (ВПП) (рис.2) существенно упростилась после установки на торцах ВПП передатчиков АЗН-В/4 и использования АЗН-В In на борту ВС. Пилоты могли определять местоположение и курс дрейфующей ВПП на расстоянии до 150км. При этом одновременно на борт ВС в автоматическом режиме поступала информация от метеостанции, сопряженной с наземной радиостанцией АЗН-В/4.
Рис. 2. АЗН-В/4 на Северном полюсе. Посадка самолета Ан-74 на дрейфующий ледовый аэродром Барнео, до полюса ~ 100 км.
АЗН-В использовалось в тренировочных полётах к воздушному параду 2017 г. (рис.3). Три самолёта Ил-76МД, оборудованные АЗН-В/4, наблюдались с помощью АЗН-В/4 в московских центрах УВД «Шереметьево» и «Домодедово», сами самолёты наблюдали как друг друга через АЗН-В/4, так и другие необорудованные АЗН-В самолёты посредством функции TIS-B, наблюдение которых осуществлялось в центрах УВД с помощью ВРЛ, и информация о которых подавалась из центров УВД на Ил-76МД с помощью ЛПД VDL-4.
Рис. 3. Самолёты Ил-76МД с АЗН-В/4 над Москвой
В соответствии с Доктриной информационной безопасности Российской Федерации, утвержденной Указом Президента РФ 5 декабря 2016г., система организации воздушного движения страны должна строиться с учётом не только интересов коммерческой авиации, где при использовании ЛПД 1090ES вопросы кибербезопасности и эффективности инвестиций остаются не решёнными, но также должны обеспечиваться вопросы государственной безопасности для авиации силовых ведомств и воздушных судов, выполняющих специальные полёты.
Хочется надеяться, что в ближайшее время поднятые в статье вопросы будут рассмотрены заинтересованными организациями и ведомствами в интересах устойчивого развития российской авиации.
Литература:
- Minimum Aviation System Performance Standards for Automatic Dependent Surveillance Broadcast (ADS-B), RTCA, DO-242A, 2002.
- Minimum Aviation System Performance Standards for Aircraft Surveillance Applications (ASA), Volume 1-2, RTCA, DO-289, 2003.
- Safety, Performance and Interoperability Requirements Document for the ADS-B Non-Radar-Airspace (NRA) Application, RTCA, DO-303, 2006.
- Э.Я.Фальков Интеграция беспилотных авиационных систем в общее воздушное пространство: ключевые проблемы и возможные пути решения. Крылья Родины, 2016 №2 стр. 25-31.
- E. Falkov Joint demo flights of manned and unmanned aircraft in Russian Federation in non-segregated controlled airspace under RLOS and under existing ICAO, EUROCAE and ETSI standards, ICAO RPASP meeting № 3, Montreal, 14-18 Dec.2015.
Оригинал статьи размещен в журнале «Крылья Родины» 6-7.2017
