Przyszłość nawigacji w lotnictwie ogólnym - usługa EGNOS

Jak poinformował Grzegorz Kruszyński, Prezes Urzędu Lotnictwa Cywilnego, od 2 marca br. w Polsce dostępna jest usługa nawigacji satelitarnej EGNOS Safety-of-Life (EGNOS - europejski system satelitarny wspomagający systemy GPS i GLONASS). Usługa Safety-of-Life przeznaczona jest do zastosowań komunikacyjnych, w których życie ludzkie może być zagrożone w przypadku określenia pozycji w czasie rzeczywistym z niedostateczną dokładnością. 14 i 15 marca, technologia ta ( z obiecującymi wynikami) została przetestowana na lotniskach w Katowicach i Mielcu.

Tomasz Woźniak, kierownik Działu Nawigacji GNSS w Polskiej Agencji Żeglugi Powietrznej, wyjaśnił, iż w czasie prób załoga zrealizowała sześć podejść, które według wstępnych analiz wykazały właściwą pracę systemu i mieściły się w wymaganiach ustalonych nawet dla kategorii I. Dokładne wyniki testów będą znane w najbliższym  czasie i prawdopodobnie zostaną udostępnione na stronie internetowej Agencji. Generalnie po raz pierwszy w historii lotnictwa, sygnały uzyskiwane od satelitów nawigacyjnych, mogą być wykorzystywane do operacji podejść do lądowania z prowadzeniem pionowym (Approach with Vertical guidance – APV-I), podobnych do podejść wg ILS. Należy nadmienić, iż EGNOS nie jest nowym systemem satelitarnym, tylko wspomagającym amerykański GPS3.

Dzięki zastosowaniu trzech satelitów i liczącej 40 naziemnych stacji sieci, EGNOS w istotnym stopniu zwiększa dokładność sygnałów nawigacji satelitarnej GPS na terenie Europy oraz obszarze Morza Śródziemnego. Aktualnie, określenie pozycji mierzonego obiektu będzie się mieściło w granicach dopuszczalnego błędu systemu z 95 % prawdopodobieństwem. Sygnały te gwarantują bardzo wysoką niezawodność, która została określona przez standardy Organizacji Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (ICAO) i Eurocontrol - Europejską Organizację ds. Bezpieczeństwa Żeglugi Powietrznej.

Pełna operacyjność systemu została osiągnięta w październiku 2009 r., ale początkowo był on wykorzystywany jedynie w aplikacjach takich jak m.in. mobilne nawigacje, monitoring przesyłek, a także w ramach precyzyjnego rolnictwa. Po żmudnym procesie weryfikacji i certyfikacji, EGNOS Safety-of-Life Service został zaaprobowany do użytku operacyjnego w lotnictwie na terenie Europy, co umożliwi latanie bez uwzględniania tuneli powietrznych, zapewni redukcję czasu lotu, jak i zużycia paliwa, a tym samym zmniejszenie zanieczyszczeń powietrza. Pozwoli także na pewniejsze wykonywanie manewrów lądowania niezależnie od warunków pogodowych, redukując występujące opóźnienia, odwołania lotów czy lądowania na lotniskach alternatywnych. Dodatkowo zwiększy przepustowość pasów startowych, bezpieczeństwo na lotniskach i lądowiskach, a także ułatwi naziemnej kontroli lotów obsługę zwiększającego się ciągle ruchu lotniczego, redukując jednocześnie infrastrukturę naziemną.

RIMS - Range and Integrity Monitoring Stations,
MCC - Mission Control Centre,
NLES - Navigation Land Earth Station,
PACF - Performance Assessment and System Checkout Facility

„Jesteśmy bardzo dumni z wysiłków Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), dotyczących wprowadzania EGNOS i bardzo zadowoleni, że system ten w końcu może być używany do celów, do których początkowo miał być przeznaczony”, powiedział Philippe Michel, szef zespołu projektowego ESA EGNOS. „Dzięki EGNOS, nawigacja satelitarna będzie teraz dostępna po raz pierwszy zarówno w pionowym, jak i poziomym zakresie”, wyjaśnia Francisco Salabert z Agencji Eurocontrol.

„EGNOS oferuje branży lotniczej środki, które zapewnią poprawną i bezpieczną pionową ścieżkę podejścia do mniejszych lotnisk, gdzie tradycyjny system precyzyjnego lądowania nie jest obecnie ekonomicznie opłacalny. Jego wprowadzenie spowoduje zmniejszenie opóźnień, zakłóceń i odwołań lotów, przy jednoczesnym zwiększeniu bezpieczeństwa pasażerów”, dodał Salabert. Aby użytkownicy mogli korzystać z EGNOS, lokalne służby żeglugi powietrznej muszą opublikować procedury podejść na dane pasy startowe, a samoloty i operatorzy lotniczy muszą zostać wyposażeni w certyfikowane odbiorniki i uzyskać zatwierdzenie ich do eksploatacji.

Od sześciu lat, po drugiej stronie Atlantyku użytkowany jest amerykański odpowiednik EGNOS – system WAAS (Wide Area Augmentation System – system wspomagający NAVSTAR - GPS), dla którego wydano już ponad 2000 procedur dla lotnisk na terenie całego USA i który wykorzystywany jest obecnie we flocie ponad 40000 samolotów.

Istotną cechą systemów wspomagania satelitarnego (SBAS - Satellite Based Augmentation System), do których właśnie należą europejski EGNOS, amerykański WAAS oraz japoński MSAS (Multifuncional Satellite Based Augmentation System) jest ich kompatybilność. Są to systemy regionalne, jednakże na mocy porozumienia MOPS (Minimum Operational Performance Standards), transmitowane przez nie informacje mają taką samą strukturę, dlatego też odbiorniki „rozumieją” zawartość odbieranych sygnałów niezależnie od systemu, który je emituje. Kooperacja ta powoduje także znaczący wzrost terenowej dostępności ich sygnałów, a w połączeniu z planowanymi ulepszeniami systemów satelitarnych umożliwi w przyszłości rzeczywisty, globalny serwis nawigacji satelitarnej.

Głównym powodem opracowania SBAS była chęć zwiększenia bezpieczeństwa w lotnictwie, ponieważ na obecną chwilę system GPS nie jest ani tak dokładny, ani wiarygodny, aby mógł być jedynym środkiem używanym w nawigacji. Podstawową jego wadą jest fakt, iż nie ma niezawodnego i szybkiego narzędzia, które w ciągu kilku sekund przekazywałoby użytkownikowi informację o występowaniu problemów. Taką właśnie funkcję posiadają systemy SBAS, które w związku z tym umożliwiają wykonanie podejścia kategorii I.

Infrastruktura i zasady działania systemów SBAS dostarcza dodatkowej dokładności i niezawodności systemowi GPS, ale aby to osiągnąć wymagana jest duża liczba stacji kontrolnych. Przykładowo, działania EGNOS wspierają stacje pomiarowo monitorujące RIMS (Ranging and Integrity Monitoring Stations), zespół 4 stacji kontroli MCC (Mission Control Centers) oraz grupa 6 stacji NLES (Navigation Land Earth Stations). Pozycja anteny odbiorczej RIMS musi być znana bardzo precyzyjnie - z dokładnością do kilku centymetrów.

Jednak na terenach mocno zurbanizowanych wskazania mogą i tak ulegać pewnym degradacjom, bowiem błędne działanie systemu mogą powodować przeszkody terenowe występujące na drodze rozchodzącego się sygnału. W celu uniknięcia takich problemów Europejska Agencja Kosmiczna przygotowała program SISNET (Signal in Space trough the Internet), polegający na przesyłaniu wiadomości - poprawek za pośrednictwem Internetu. Możliwość korygowania błędów znacząco zwiększa dokładność każdego odbiornika GPS, który jest w stanie przetwarzać dane WAAS/EGNOS. Ryzyko błędu zostało określone na 1 do 10000000. Jeśli w którymkolwiek momencie wiarygodność spadnie poniżej tego poziomu, to użytkownicy EGNOS zostaną powiadomieni o tym w ciągu sześciu sekund.

EGNOS jest wynikiem porozumienia trójstronnego pomiędzy ESA, Komisją Europejską (EC) i Agencją Eurocontrol. ESA stworzyła dokumentację techniczną, potrzebną do formalnej certyfikacji bezpieczeństwa, natomiast Eurocontrol będzie wykonywać niezależnie monitorowanie wyników EGNOS, który w trybie ciągłym jest także nadzorowany i zarządzany przez European Satellite Service Provider (ESSP). ESA obecnie prowadzi prace nad nową generacją systemu EGNOS, która spodziewana jest ok. 2020 roku.

Portal Dlapilota.pl zaprasza do zapoznania się z treścią rozmowy (która zostanie opublikowana w najbliższych dniach) przeprowadzonej z Tomaszem Woźniakiem, kierownikiem Działu Nawigacji GNSS w Polskiej Agencji Żeglugi Powietrznej – osobą odpowiedzialną za wdrażanie systemu EGNOS na terenie naszego kraju. Tematem wywiadu będą m.in. kwestie wyposażenia statków powietrznych w odbiorniki EGNOS, lotnisk, na których system będzie dostępny oraz ogólnych kosztów i korzyści z tego płynących. Serdecznie zapraszamy. 

Zapoznaj się z listą urządzeń GPS wspierających EGNOS

Przykład procedury wykorzystującej sensor satelitarny na lotnisku LKPR