U-Traffic
Беспилотный авиатрафик с 5G

Почти век назад в России зародилась гражданская авиация. За это время сформировались строгие принципы организации воздушного движения ОрВД (ATM - Air Traffic Management) в рамках международной концепции «Communication Navigation Surveillance (CNS/ATM)». Safety first – стало слоганом мировой гражданской авиации, а авиационные связь, навигация и наблюдение – тремя китами безопасности в воздухе. Однако теперь 100 лет одиночества пилотируемой авиации заканчиваются. В небо приходят беспилотники, которым необходимо безопасно и гибко сосуществовать в едином воздушном пространстве со всеми участниками авиатрафика.

По аналогии с пилотируемой авиацией для регулирования движения беспилотных воздушных судов в мире разрабатываются специализированные системы управления – UTM (unmanned traffic management). Основная задача UTM неотрывна от принципов обеспечения безопасных и экономически эффективных полетов. Система UTM призвана отслеживать соблюдение правил всеми пользователями. Она может предоставлять дополнительные инструменты, помогающие избежать конфликтов и столкновений на земле и в воздухе. В ядре UTM – набор технических, технологических и регуляторных решений. Одним из них является создание цифровых географических и информационных зон разной степени доступности воздушного пространства для беспилотников (геозонирование, geofencing) с возможностью идентификации летательного аппарата и его позиционирования.

Количество беспилотных воздушных судов стремительно растет во всем мире. По данным НТИ «Аэронет», уже к 2035 году рынок БПЛА только в России составит около 40 млрд долларов США, а ежегодный потенциал – не менее 1 млрд долларов США, сообщает в одном из своих недавних исследований E&Y.

Сферы применения дронов многообразны: беспилотники с успехом используются в нефтегазовой промышленности, на производстве, транспорте, в поисково-спасательных миссиях, в сельском хозяйстве, в индустрии развлечений и здравоохранении. Впрочем, последнее приобрело беспрецедентную актуальность в связи с новыми вызовами, с которыми столкнулось человечество за последний год. Беспилотные технологии займут особое место в обеспечении биологической безопасности. Речь идет как о бесконтактной доставке грузов и медицинской продукции (медикаментов, вакцин, средств индивидуальной защиты), так и мониторинга мест массового скопления людей.

Бурное развитие технологий и всплеск спроса на них приводят к трансформации традиционного использования воздушного пространства.

Система ОрВД, использующая технологии спутникового позиционирования GNSS, имеет ресурсные ограничения и едва ли готова щедро принять беспилотный авиатрафик под свое крыло. Многочисленные исследования в мире показывают, что для регулирования беспилотного воздушного движения недостаточно лишь имеющихся решений в рамках концепции CNS/ATM.

Развитие беспилотного воздушного движения способствует приходу в технологически развитую, но консервативную гражданскую авиацию телекоммуникаций. Процветающая инфраструктура гигантов телекоммуникационного рынка – свежая кровь для авиатрафика 3.0.

По словам Андрея Морозова, генерального директора Simlabs, компании-разработчика UTM, использование сотовой связи наряду с GNSS дает ряд ключевых преимуществ. В первую очередь, это независимое от БВС и качества сигнала GNSS определение позиции на основании информации, которую получают базовые станции сотовой сети, и удаленная идентификация беспилотников.

Принцип U-Traffic от Simlabs заключается в использовании sim-карты в качестве своего рода микробортового ответчика. Богатая наземная телекоммуникационная инфраструктура способна с высокой точностью определить координаты местоположения и траекторию движения такого беспилотника, используя подходы, которые зарекомендовали себя в работе многопозиционных систем наблюдения (МПСН) в гражданской авиации. И все это в режиме реального времени.

«Наше приложение UTM использует информацию от сотовой сети о геопозиции sim-карты. Оно работает в любой сети, но сеть 5G дает преимущества - высокую точность позиционирования, меньшую задержку сигнала, что делает возможным в будущем, например, управление вне зоны прямой видимости (BVLOS) и автоматическое избегание столкновений с другими дронами (DnA).

В результате проведенных исследований стало понятно, что систему управления беспилотным воздушным движением (UTM) можно развернуть уже на базе имеющейся наземной инфраструктуры сотовой связи 4G. А новая технология сотовой связи 5G, которая в течении ближайших нескольких лет будет вводиться в эксплуатацию, способна значительно улучшить качество позиционирования объектов (78м-4G, 38м - 5G) и время реакции системы (5G до 5 - 1.6мс)», - считает Андрей Морозов.

Безопасная интеграция дронов в общее воздушное пространство сталкивается с рядом регулятивных и бюрократических сложностей. Подход Simlabs к созданию системы управления беспилотным движением поэтапный. Начать предполагается с внедрения геозонирования — выделения географических зон с различным уровнем доступа к воздушному пространству.

«Мы предлагаем автоматическое геозонирование на базе актуальной информации о закрытых зонах от ОрВД и местных администраций и упрощенную регистрацию БВС через sim-карту. Это откроет беспилотникам новые горизонты для использования большей части воздушного пространства по сравнению с необорудованными БВС. Таким образом упростится процедура страхования гражданской ответственности, а также потенциально снизится ее стоимость.

Необходимо отметить и киберзащищенность решения. Исключается чувствительность БВС к глушилкам и атакам хакеров (спуфингу и джемингу), которые были возможны при манипуляции с оборудованием на дроне и идущим со спутников GNSS сигналом (GPS/GLONASS и других спутниковых систем навигации). Надежность и защищенность канала взаимодействия с модулем геозонирования обеспечивается с помощью технологии 5G Network Slicing», - говорит А. Морозов.

По замыслу Simlabs, на этапе регистрации беспилотника, обязательной по текущему законодательству, либо его ввоза в РФ, предполагается оснащать борт модулем GSM связи с несъемной SIM-картой или eSIM сетей 4G/5G для подключения к сервису геозонирования. В другом случае, пользователь покупает внешний модуль геозонирования с предоплаченным тарифом для БВС и подпиской на сервис геозонирования, устанавливает его на борт и регистрирует аппарат по номеру телефона, который привязан к SIM-карте. Просто и легко.

«Наше приложение UTM использует информацию от сотовой сети о геопозиции sim-карты. Оно работает в любой сети, но сеть 5G дает преимущества - высокую точность позиционирования, меньшую задержку сигнала, что делает возможным в будущем, например, управление вне зоны прямой видимости (BVLOS) и автоматическое избегание столкновений с другими дронами (DnA).

В результате проведенных исследований стало понятно, что систему управления беспилотным воздушным движением (UTM) можно развернуть уже на базе имеющейся наземной инфраструктуры сотовой связи 4G. А новая технология сотовой связи 5G, которая в течении ближайших нескольких лет будет вводиться в эксплуатацию, способна значительно улучшить качество позиционирования объектов (78м-4G, 38м - 5G) и время реакции системы (5G до 5 - 1.6мс)», - считает Андрей Морозов.

Это тот случай, когда сотовую связь не нужно переводить в авиарежим на время полета. Беспилотный авиатрафик на базе сотовой связи 4G/5G открывает небывалые возможности экономического роста для бизнеса и социальной сферы. Но как обеспечить гибкое взаимодействие с системами ОрВД и безопасное сосуществование с пилотируемой авиацией в едином воздушном и правовом поле?

Воздушное пространство диспетчерских зон аэродромов и других критических объектов обеспечивается покрытием сетей 4G/5G. По замыслу разработчиков U-Traffic, провайдер сетей 4G/5G сможет получать оперативные данные о запретных для полетов беспилотников зонах. При появлении дрона в поле покрытия 4G/5G вблизи критического объекта обеспечивается удаленная идентификация борта (Remote ID) посредством использования информации от сотовой сети. Далее идентификатор БВС связывается с загруженным планом полета для обеспечения осведомленности государственных служб, ОрВД и пользователей воздушного пространства. При подходе к границе диспетчерской зоны (критическому объекту) и продолжении движения БВС по направлению внутрь данной зоны, провайдером сети 4G/5G в автоматическом режиме будет высылаться сообщение пилоту о потенциальном нарушении зон ограничений.

«Если беспилотник не изменил направление движения, провайдер сети 4G/5G незамедлительно извещает орган ОВД конкретного аэродрома (оператора критического объекта) о проникновении БВС в диспетчерскую зону (в район критического объекта). При продолжении движения БВС, а также при наличии интеграции с БВС, провайдер сети 4G/5G отправляет команду о прекращении движения дрона. Получив данную команду, БВС автоматически прекращает дальнейшее движение», - разъясняют в Simlabs.

Первая фаза разработки U-Traffic будет закончена уже нынешней осенью, итогом должно стать создание пилотной системы геозонирования. С ее помощью станет возможным продемонстрировать принципы построения и функционирования информационно-географических зон полетов БВС.

А следующим шагом планируется реализация портала и приложения для внешних пилотов и бизнеса. Это позволит последовательно реализовывать функции UTM и управлять флотом дронов заказчиков.