// Вие четете...

Въпроси за времето

Авиационни прогнози за времето.

„Дреболията често прераства в голяма работа.“

Информационни технологии за авиационни прогнози за времето. Съвременната авиация е поставила пред себе си много задачи, решаването на които трябва да осигури безопасност, регулярност и икономичност на въздушните превози, и по този начин – конкурентна способност на авиацията с другите видови транспорт. Това не може да се постигне без постоянен технологичен прогрес не само в областта на авиостроенето, но и в частта на метеорологичното осигуряване. През последните години голям интерес за международните авиационни съобщения представлява възможността за използване на информационните технологии. Целта на последните разработки в тази област се явява усвояването на нови направления в авиационното прогнозиране на времето, което би позволило на ползвателите на всички нива да получават много по-точна информация за времето и вземането на оптимални решения в сложна метеорологична ситуация.

Към настоящия момент практически във всички големи страни се създават йерархични прогностични модели от глобални до мезо мащабни, голяма част от които имат примерно еднакви качества. Съпоставянето на моделите не позволява да бъде определен лидер, даващ значително по-високо качество на прогнозите за всички метеорологични величини в сравнение с други модели.

Създаването на какъвто и да е прогностичен модел, и мезо мащабен в частност, изисква значителни усилия и време, и поради това, като правило, се разработват по един модел във всяка страна.

При наличието на достатъчно изчислителни ресурси и възможността да се получи безплатно някакъв задграничен прогностичен модел, сравним по класа с отечествения, – това е най-евтиния способ да се построи ансамбъл от прогнози и подобряване на неговите основни качества за прогноза на отделни метеорологични величини.

Приложено към мезо мащабните прогнози такъв род модел може да бъде заимстван от САЩ (модела Eta, RAMS), във Великобритания, Германия, Франция и Канада. За това е необходимо, освен, определени организационни условия и подробна техническа документация.

По-откритата политика в частта за предоставяне на свои модели на ползвателите от различни страни, които Националния център за атмосферни изследвания на САЩ (NCAR) има. Освен самите програмни средства, той предоставя на ползвателите подробни описания на моделите и ръководствата по тяхната експлоатация, а също така периодично провеждат учебни семинари. Това прави усвояването на моделите на NCAR, в сравнително кратки срокове напълно реално, а самите модели – привлекателни за използване за научни и оперативни цели, както вътре в САЩ, така и в много страни по света. Моделите MM5 и WRF, разработени в NCAR, притежават редица преимущества: има избор от два динамични блока (само в модела WRF) и от няколко процедури да се използват параметри по всички физически процеси. Това дава възможност да се сравни качеството на различни алгоритми и процедури и да се подберат за по нататъшно използване най-добрите, а при наличие на изчислителни ресурси да се строи ансамбъл от прогнози, чиито членове се отличават с набора от използвани параметри.

Предполага се, че паралелната експлоатация на моделите MM5 и WRF може да донесе както практическа, така и методологическа полза на националния хидрометеорологичен център и, възможно, и на други прогностични отечествени подразделения.

Развитието на прогностични модели с високо разрешение, без съмнение е насочено към повишаване на ефективността и безопасността на полетите. При това съвременните ползватели на авиационна метеорологична информация искат да получават готов за използване и неизискващ допълнителна обработка „продукт” във вид на данни за времето. Даже най-точната и полезна информация, получена не на време или във вид, неудобен за бързо използване при вземане на решение, просто губи своята ценност.

По такъв начин се формират изискванията към информацията за времето за осигуряване на авиацията, която включва следното:

– Съдържане на информация за времето. Съдържането на информация за времето трябва да бъде достатъчно от гледна точка на точност, своевременност и детайлност.

– Достъпност на информацията за времето. Необходим е постоянен и универсален достъп до информацията за времето от всички ползватели и преди всичко от лицата, вземащи решения.

– Съгласуваност на информацията за времето. Изисква се първичната обработка на цялата достъпна информация за по-ефективно приемане на решенията, доколкото такава информация за времето може съществено да се различава по съдържание.

– Еднозначност на прогнозата за времето. Прогнозата за времето трябва да бъде еднозначна, доколкото на ползвателя е трудно сам да интерпретира и/ или разбере неопределени текущи описания на времето и, съответно, ефективно да планира действията.

– Структура на информацията за времето. Необходима е разработка на информационната архитектура на данните за времето, която би облекчила търсенето на информация.

За изпълнение на тези изисквания паралелно се разработват съвършено нови концепции за организация на въздушното движение (ОрВД) и на метеорологичното осигуряване на авиацията (МЕТ): SESAR в Европа и NextGen в САЩ.

Двете концепции се базират на прилагането на принципа на сетецентричност (глобална информационно управленска система) и 4-D технологии, тоест използването на информацията за времето не само в пространствено, но и във времеви координати.

Общия подход към съвременно и перспективно построяване на информационната мрежа в областта на управлението на въздушното движение е показан на рис. 1.

Рис. 1. Общ подход към съвременното и перспективно построяване на информационните мрежи в областта на въздушното движение.

Проектът SESAR. Ще разгледаме подробно концепцията SESAR и NextGen.

SESAR (The single European Sky Air traffic management Research Programme)

С цел за активно реагиране на измененията на системата ОрВД Европейската комисия и Евроконтрол (Европейската организация за безопасност на въздушните съобщение) са разработили съвместно, разчетена за 2020 г. и последващ период проекта SESAR, за реализацията на който е необходимо да се използват иновационни технологии.

Проектът SESAR включва в себе си разнообразни елементи, съединени с единно информационно поле:

– летателно технически характеристики на авиацията;

– система за четиримерно управление на траекторията на полетите, състояща се от временна концепция за решаване на задачата за влиянието на вятъра и другите метеорологични елементи на ефективност на полетите и временното ешелониране на полетите.

В основата на концепцията SESAR лежи системното управление на информацията SWIM (The System Wide Information Management), представляваща сама по себе си процес, чиято цел се заключава в обединяване на усилията по обмена на информация по ОрВД между доставчиците и участниците във въздушното движение, а също в съставянето на най-интегрираната картина на миналото, настоящето и планираното (бъдещото) състояние на системата за ОрВД. Концепцията SESAR се използва в качеството на основа за подобряване на процеса за приемане на решения от всички участници в ОрВД при осъществяване на стратегическите, тактическите и предварителните (спомагателните) действия, включвайки провеждането на полети в режим на реално време и след полетна дейност. По такъв начин, SWIM е построена на Паневропейското мрежово обслужване PENS (Pan-European Network Service), чрез което информацията се предава на органите на УВД, летищата, в регионалните мрежи и военните служби. Информацията постъпва от доставчиците към ползвателите чрез хранилището на данни, поддържано от страните членки на Европейската конференция на гражданската авиация ECAC (European Civil Aviation Conference).

Системата Интернет SWIM-1 се планира да бъде използвана в процеса за приемане на колективни решения в летищата. Например, съкращаване на времето за рулиране на въздушните средства (ВС) с 10% което дава икономия на голям аеропорт около 3,6 млн. евро за година, или съотношението печалба /загуба за авиокомпания в пропорция 8:1.

Използването на системата Интернет SWIM-2 предполага създаването на портал за мрежово оперативно планиране, в което се предвижда отделяне на информацията за мониторинга, оперативно справочната информация и тяхното взаимодействие.

Използването на системата Интернет SWIM-3 (PAGODA) трябва да осигури възможност за създаването на хранилище на данни, в което се архивират данните, постъпващи от Централния пункт за управление на въздушния поток, данните за парка на ВС, включително информация:

– за типа на двигателя;

– за максимално допустимата маса при излитане;

– по анализа на задържане на излитанията на ВС от Централното бюро и т.н.

Ключ към разбирането на концепцията SESAR се явява принципа за бизнес траекторията, в които ползвателите на въздушното пространство и диспечерите на ВД съвместно определят оптималната траектория на полета.

Следва да се отделят основните елементи ОрВД/ МЕТ в SESAR, а именно:

– Преход от управление на въздушното пространство към провеждане на полети на основата на построяване на траектория на полета.

– Управлението на бизнес траектории в реално време на основата на интеграцията на метеорологичната информация в системата на ОрВД при поставянето на метеорологична информационна система в летищата (прогноза за текущото състояние на времето/ прогноза за бъдещото състояние на времето):

= в спомагателния механизъм на процеса за вземане на решения в рамките на ОрВД и принципа за съвместно вземане на решения CDM (Collaborative Decision Making);

= в модела на обмен на метеорологична информация WXXM (Weather Information Exchange Model);

– Повишаване на безопасността, подобряване пропускателната способност на аеропорта и състоянието на обкръжаващата среда чрез повишаване на качеството на метеорологичните прогнози, използване на модела WXCM (концептуален модел на метеорологичната информация) и интеграция на информацията от бордови метеорологични датчици.

– Траектория на управлението. Преди системата ОрВД е била построена на процедурата за управление, при което се е оценявала текущото и планираното местоположение на ВС, в настоящия момент тя е основана на радиолокационно управление, при което е известно точно текущото местоположение на ВС и се оценява планираното. Новата концепция SESAR ще се строи на траекторно управление, при което действа принципа бизнес – траектория, предполагащо определянето на оптималната траектория на полета на основата на интегралните решения.

– Осигуряването, при новата концепция, работата на автоматизираните системи в поддръжката на системите, управлявани от човека, вземането на колективните решения по плана на функциониране на мрежата, системното управление на информацията, създаването на комплексни въздушни и наземни системи, наред с обучението на пилотите на ВС, основани на четиромерното управление на траекторията на полета и ефективните режими на ешелониране.

Развитието на наземните системи в бъдеще ще позволят системите за УВД точно да определят, къде и в кое време ще се намира ВС. При четиримерното управление на траекторията на полета информацията ще постъпва от ВС, в преходен период – от наземната система планираните траектории. По нататък траекторията ще се предава през глобалната мрежа и ще се подлага на препланиране в случай на появата на ограничения, конфликтни ситуации, необходимост от поредност на управлението.

Авиационната метеорологична информация се явява важен компонент от системата УВД, доколкото тя позволява:

– въздушната система точно да разчете траекторията на полета, да проведе оптимизация на четиримерния полет, да проведе точното зареждане на данните;

– наземната система точно да предскаже траекторията на полета и да осигури изпълнението на другите изисквания

За удовлетворяване на зададените изисквания авиационната метеорологична информация трябва да бъде точна, обновена, достъпна за неголеми и крупни райони, еднаква за всички заинтересовани лица, достатъчна за краткосрочни и дългосрочни прогнози и „лека” за използване.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар