Lotnicza walidacja procedur LPV w ramach eksperymentalnych podejść RNAV EGNOS/GNSS
Andrzej Fellner Henryk Jafernik Paweł Trómiński
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
ZAGADNIENIA WPROWADZENIE PIERWSZE W POLSCE EKSPERYMENTALNE LĄDOWANIE EGNOS/GNSS WYBRANE ELEMENTY LOTNICZEJ WALIDACJI EGNOS/GNSS
W OPARCIU O EKSPERYMENTALNE PODEJSCIA EPKT WYBRANE ELEMENTY LOTNICZEJ WALIDACJI EGNOS/GNSS W OPARCIU O EKSPERYMENTALNE PODEJSCIA EPML ZAKOŃCZENIE – WNIOSKI WYKAZ ZASTOSOWANEJ LITERATURY Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
LNAV - podejście nieprecyzyjne dostarczające tylko bocznych wskazówek (lewo, prawo od strony kursu). Lot do MDA . Lot może być wykonywany do LNAV minimami IFR na bazie odbiornika GNSS, z lub bez wspomagania, rozszerzenia.
LNAV i VNAV - fukcje autopilota zespolone z FMS VNAV - pionowa nawigacja (odpowiada za wysokość i prędkość nad danymi punktami)
LNAV/VNAV – precyzyjne podobne do APV, lot do DA na ścieżce zniżania. Lot z miniami LNAV/VNAV używa SBAS odbiornika oraz FMS z baro-VNAV.
LPV (Localizer - Performance with Vertical guidance) - jako APV (precyzyjne-podobnie) podejście, w przeciwieństwie do LNAV/VNAV, nie można wykonywać lotu bez odbiornika GNSS. LPV minima są niższe jak odpowiednik I Kat. podejścia ILS (200 ft DH/60 m).
RNAV (GNSS) NPA – bez zmiany lot jak LNAV MDA APV SBAS – wspomagane przez system np. WAAS, EGNOS Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
najważniejsze miejsce i techniczne serce ESA. Inkubator kosmicznego europejskiego wysiłku; w tym miejscu powstaje najwięcej projektów i kieruje się nimi w różnych fazach rozwoju; ponad 2000 specjalistów pracuje w tym miejscu nad projektami związanymi z przestrzenią kosmiczną.
Europejskie Centrum Badań Kosmicznych i Technologii – ESTEC (European Space Research and Technology Centre) w Noordwijk Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
PIERWSZE W POLSCE EKSPERYMENTALNE LĄDOWANIE EGNOS/GNSS Implementacja i certyfikacja systemu EGNOS/GNSS wymaga znacznych sił i środków - problematyka podejmowana w Europejskich PR przez specjalnie powoływane do tego celu międzynarodowe konsorcja. Od lat aktywne uczestniczy w tych programach PAŻP i w ramach powołanego międzynarodowego konsorcjum, zrealizowała dwa projekty „HEDGE” oraz „EGNOS Introduction to the European Eastern Region: MIELEC”. Tematem podjętych działań był „General Aviation EGNOS APV Development and Demonstration in Poland”. Najważniejszym elementem były eksperymenty lotnicze, polegające na wykonywaniu najtrudniejszej fazy - podejścia do lądowania w oparciu o system EGNOS/GNSS, dla dwóch wybranych lotnisk: - posiadającego pomoce systemy radionawigacyjne (EPKT); - nie posiadającego standardowych pomocy i systemów radionawigacyjnych (EPML) Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Proces certyfikacji nowego systemu w lotnictwie jest długotrwały. Toteż w celu skrócenia czasu implementacji GNSS, przy zachowaniu odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa, przyjęto następujące założenia i podjęte zostały działania: wykonanie procedur podejścia do lądowania GNSS metodą nakładkową;
procedur podejścia RNAV/GNSS dla wybranych lotnisk; zastosowanie pokładowych, certyfikowanych odbiorników GNSS; wykonanie lotów technicznych, w celu sprawdzenia założonych rozwiązań; operacyjność systemu EGNOS lotów eksperymentalne w ramach programów zebrania niezbędnych materiałów i opracowanie dokumentów, koniecznych do certyfikacji.
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Oczekiwana dostępność usługi EGNOS dla APV-1 Jedynie dla obszarów w kolorze pomarańczowym system EGNOS zapewnia dostępność usługi na poziomie spełniającym wymagania dla APV-1 (0.99 to 0.99999)
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY Departament Żeglugi Powietrznej WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
WYMAGANIA LOTNICZE EGNOS En-route – NPA
APV-I
Lateran accuracy
220 m
16 m
Vertical accuracy
N/A
20
Integrity
1-10-7/ hour
1-2.10-7 / 150s
Time To Alarm
10 s
10 s
Horizontal Alert Limit (HAL)
0,3 NM
40 m
Vertical Alert Limit (VAL)
N/A
50 m
Continuity
1-10-5 / hour
1-8.10-6 / 15s
Global availability
0.999
N/A
Local Availability
N/A
0.99
Area Covered
ECAC 96 FIRs
ECAC 96 Landmasses Area
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Odbiornik GNS Garmin 430W APV/SBAS (WAAS GPS), umożliwiający podejścia LPV i LNAV/VNAV
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Garmin GNS-430W, dla WAAS GPS zdolny do podejść LPV i LNAV/VNAV (APV/SBAS)
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Zaplanowane i wykonane trasy EPKT Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
EGNOS/GNSS - EKSPERYMENTALNE PODEJSCIA EPKT
Procedura po nieudanym podejściu Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
EGNOS/GNSS - EKSPERYMENTALNE PODEJSCIA EPML
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
WYBRANE ELEMENTY LOTNICZEJ WALIDACJI EGNOS/GNSS W OPARCIU O EKSPERYMENTALNE PODEJSCIA EPKT (trasy podejścia oraz profil lotu, podczas wykonywania trzech kolejnych podejść wraz z zaznaczonymi punktami orientacyjnymi i progu pasa startowego)
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
WYBRANE ELEMENTY LOTNICZEJ WALIDACJI EGNOS/GNSS W OPARCIU O EKSPERYMENTALNE PODEJSCIA EPKT (pionowe i poziome odchylenia dla poszczególnych podejść)
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
HEDGE today: ready to fly • Outcomes of Phase I – GNS430W acquisition
– EGNOS assessment in Poland
– Installation approval process completed
– LPV Procedures designed at – Mielec (EPML), and – Katowice (EPKT)
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY 228 WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
http://www.ecacnav.com/
VI Seminarium, Bezmiechowa 25 – 28.05.2011
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
ZAKOŃCZENIE – WNIOSKI Naukowe ośrodki badawcze powinny przygotować techniczne rozwiązania dla systemowych instalacji na lotniskach i na pokładach statków powietrznych, w ramach certyfikowanych projektów i procedur; Ważne są dwa zasadnicze typy certyfikacji: - techniczne; - lotnicze procedury operacyjne (np. podejścia i lądowania); Szczególnie należy uwzględniać bezpieczeństwo podczas wykonywania lotów oraz Safety Case (analizy bezpieczeństwa); Odpowiednio przygotowany specjalista, w oparciu o specjalnie przygotowaną dokumentację techniczną, wykonuje niezbędne przeglądy, analizy; Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Również odpowiednio przygotowany specjalista powinien nadzorować i prowadzić praktyczne szkolenie dla naziemnego i latającego personelu – funkcjonowanie systemu EGNOS oraz jego implementacja podczas wykonywania lotów, procedur podejścia i lądowania; Z europejskich dokumentów normatywnych wynika, że system EGNOS będzie powszechnie stosowany zarówno dla potrzeb cywilnych jak i militarnych; EGNOS SiS musi być certyfikowany jako „Safety of Life Service” w europejskim rozporządzeniu, aby mógł być stosowany w lotnictwie; Deklaracja serwisowa EGNOS SoL była planowana już w listopadzie 2010, ale na czas eksperymentu dopiero została uruchomiona; Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
ULC jest zainteresowany implementacją procedur RNAV, w możliwie najkrótszym terminie, dla kilku lotnisk. Jednakże w odróżnieniu od USA, Francji albo Niemiec, w Polsce, nawigacja IFR oparta na GPS-ie (Podstawowa GNSS) obecnie nie jest zaakceptowana; Wymagana jest współpraca naukowo – badawczej w procesie implementacji procedur RNAV GNSS, poprzez realizację europejskich programów satelitarnych; Zasadne jest podjęcie problematyki związanej z przygotowaniem użytkowników (odpowiedni program dla personelu naziemnego i latającego), w zakresie korzystania z technik i technologii satelitarnych, procedur operacyjnych; Uwzględnić w dydaktyce lotniczej zajęcia w zakresie stosowania programów: GIS, PEGASUS; Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Korzyści stosowania GNSS operacje obszarowe w przestrzeni kontrolowanej:
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
PROGRAM SESAR
SESAR
Definition phase
Rezultat: European ATM Master Plan
Development phase
Oparta na MASTER PLAN: standardy, nowe procedury operacyjne, nowe technologie i wstępne opracowania przemysłu lotniczego.
Deployment phase
Wdrożenie systemu zarządzania ATM nowej generacji
2015-2025
2005-2008
2008-2014
KONSORCJUM SESAR
WSPÓLNE PRZEDSIĘWZIĘCIE SESAR
PRZEMYSŁ LOTNICZY
60 MLN EURO
2.1 MLD EURO
30 MLD EURO
Certyfikat - oznacza dokument wydany przez państwową władzę nadzorującą w jakiejkolwiek formie zgodnej z prawem krajowym, potwierdzający, iż instytucja zapewniająca służby żeglugi powietrznej spełnia wymogi dotyczące zapewniania określonej służby
Klasyczna „Dive & Drive” (VOR/DME NPA) MAP - Missed Approach Point Wysokość decyzji
IAF - Initial Approach Fix
400ft (VDP - Visual Decision Point)
120m
3
GNSS APV
Obniżona wysokość decyzji 280ft
85m
GPS Antenna NAV indicator [GI 106A] Other devices
GPS receiver [GNS430]
Aircraft power unit
GPS Antenna Stand-alone platform
NAV indicator [GI 106A] Other devices
Splitter antenna GPS receiver [GNS430] Aircraft power unit
Laptop for recording data GPS/SBAS receiver [GNS480 WAAS]
28VCD
CDI/VDI output Current equipment Provisional Equipment to be assembled
Serial Port for PC connection
EGNOS Extension to Eastern Europe (EEGS)
EEGS Demonstrations in Poland
GMV & Space Research Center, Polish Academy of Sciences
EEGS Context EEGS project is addressing the extension of EGNOS service to Eastern Europe.
Current APV-I Availability Availability
EEGS Demonstration in Poland
09/09/2010
>
Page 46
EEGS Obtained APV-I
Polska Agencja Żeglugi Powietrznej Polish Air Navigation Services Agency
The SBAS Offshore Approach Procedure (SOAP) Horizontal Profile
Overview of SOAP
Rig Offset distance, 0.25NM
MDR, 0.5NM min FAF
30° MAP
IAF
Initial Approach Segment
Missed Approach Segment
Final Approach Segment
Arrival Segment
Vertical Profile FAF
MAP MDH, min 200ft, 300ft during darkness
0.75NM Level segment
IAF
4° or 6° 50ft
MSA, 1500ft
Deck height
2 NM
WYKAZ ZASTOSOWANEJ LITERATURY ICAO: Doc 8168 – PANS-OPS Doc 9613 – PBN Manual Doc 9905 – RNP AR Procedure Design Manual EASA: AMC 20-26: Airworthiness Approval and Operational Criteria for RNP AR Operations AMC 20-27: Airworthiness Approval and Operational Criteria for RNP APPROACH (RNP APCH) Operations Including APV BARO VNAV Operations FAA: TSO C145A: Airborne Navigation Sensors Using the Global Positioning System (GPS) Augmented by the Wide Area Augmentation System (WAAS) TSO C146A: Stand-Alone Airborne Navigation Equipment Using the Global Positioning System (GPS) Augmented by the Wide Area Augmentation System (WAAS) AC 20-129: Airworthiness Approval for Vertical Navigation (VNAV) Systems for Use in the U.S. National Airspace System (NAS) and Alaska AC 20-105: Approval Guidance for RNP Operations and Barometric Vertical Navigation in the U.S. National Airspace System
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
1) APV SBAS Approach – Concept of Operations; 2) EATMP Navigation Strategy for ECAC; 3) European Air Traffic Management Programme; 4) GPS NPA and APV-I Procedure Design 5) ICAO Doc. 7754 European Region Air Navigation Plan; 6) ICAO Doc 8168 vol. II 7) ICAO Doc 9906 vol. V 8) ICAO European Region Transition Plan to CNS/ATM; 9) ICAO Global Air Navigation Plan for CNS/ATM Systems. Doc 9750; 10)MOPS for GPS/WAAS airborne equipment
11)Transition Plan for the Implementation of the Navigation Strategy in ECAC 2000-2015 plus;
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
Konferencja Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badao Kosmicznych i Satelitarnych PAN „SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI”, 02-04 czerwca 2011, Wrocław
