НОВОСТИ

Успешные испытания радара СКВПП-76 на летно-экспериментальной базе «Орловка» 

В марте 2020 года компания ДОК провела успешные натурные испытания радолокационной системы контроля взлетно-посадочной полосы на наличие посторонних предметов СКВПП-76 (76 ГГц FOD-радар) на базе экспериментального центра концерна МАНС, аэродром «Орловка» в Тверской области (код ИКАО: UUTO). Была подтверждена способность обнаружения на поверхности ВПП тестового металлического цилиндра диаметром 38 мм и высотой 31 мм. Такой цилиндр служит международным эталоном минимально-различимого постороннего предмета на ВПП.

FOD радар - карта летной базы Орловка

Рис.1. Летное поле Орловка с картой размещения FOD-радара

FOD-радар — важное аэродромное оборудование, обеспечивающее безопасность полетов. Различного рода обломки, упавшие на ВПП из конструкции самолетов или аэродромной техники, могут нанести критический ущерб воздушным судам во время взлета или посадки. Как отмечает в статье в газете Коммерсантъ директор авиакомпании «Победа», в год происходят десятки случаев повреждения шасси их самолетов от мусора на полосах. Эти посторонние предметы, среди которых чаще всего встречаются обрывки шин, болты, гайки, элементы тяг и др., в международной практике принято называть Foreign Object Debris, FOD (посторонний мусор).

Из-за относительно небольшого размера многих посторонних предметов, которые могут оказаться на ВПП, для их обнаружения на ВПП требуется радар высокого разрешения. Радар СКВПП-76, работающий на частоте 76 ГГц (длина волны 3.9 мм) способен справиться с этой задачей

Описание эксперимента с тестовым цилиндром на ВПП а/п «Орловка» 

Учитывая малую длину ВПП «Орловка» (ИКАО: UUTO), равную 800 м, радар СКВПП-76 был размещен на расстоянии 40 м в стороне от начала ВПП (курсом «06») на металлической опоре высотой 3,5 м над ВПП, обеспечивая общую высоту 4.7 м на уровне центра антенн радара. При этом, расстояние от точки установки радара до дальнего конца ВПП (курсом «24») составило 910 м. Такое расположение оборудования позволило тестировать способность СКВПП-76 к обнаружению предметов на расстояниях, близких к максимально возможному (1000 м по спецификации).

FOD радар СКВПП-76 на башне во время тестирования

Рис. 2. 76 ГГц FOD радар СКВПП-76 на башне во время тестирования (Летно-экспериментальная база Орловка концерна МАНС)

Схема эксперимента с СКВПП-76 для поиска посторонних предметов на ВПП

Рис.3. Схема эксперимента с СКВПП-76 для поиска посторонних предметов на ВПП

Ввиду того, что профиль ВПП имеет впадину на дальнем конце полосы, прямая видимость лучом радара обеспечивалась до длины 650 м. Остаток длины ВПП попадал в «слепую зону». Эта слепая зона явилась следствием недостаточной высоты опоры радара в эксперименте.

Для подтверждения способности радара детектировать калиброванную тестовую цель, эталонный цилиндр Ø38 мм и высотой 31 мм был размещен на поверхности ВПП на расстоянии 650 м от края полосы (курсом «06»). Это расстояние, как ранее указывалось, было эмпирически определено как предельное для линии прямой видимости радара для данной конкретной полосы и высоты опоры радара.

Металлический цилиндр Ø38 мм и высотой 31 мм на ВПП а/п Орловка

Рис. 4. Металлический цилиндр Ø38 мм и высотой 31 мм на ВПП а/п Орловка

Управление радаром и снятие показаний производилось через локальную сеть аэродрома на компьютер с установленным тестовым ПО «FieldScanner». Стоит отметить, что высокая дальность работы СКВПП-76 (контроль на 1 км влево и вправо = 2 км) позволяет обойтись единичным подключением по локальной сети, в то время как для работы конкурирующих систем надо устанавливать несколько радаров вдоль ВПП и уже приходится прокладывать локальную сеть.

Схема размещения тестового цилиндра на ВПП а/п Орловка

Рис.5. Схема размещения тестового цилиндра на ВПП а/п Орловка

Программное обеспечение «FieldScanner» позволяет определить на экране наличие отметки от различных предметов на ВПП, включая эталонный цилиндр, и таким образом подтвердить факт обнаружения посторонних предметов. Данное ПО предназначено лишь для целей тестирования и отвечает на вопрос «видит радар предмет или нет» (сигнал от тестовой цели выше шумов). Для визуализации обнаружения тестового цилиндра, учитывая его малые размеры, отметка на радаре увеличена до числа пикселов, различимых на экране монитора.

В тестовом ПО изображение не очищено от постоянных ложных целей, таких как от выбоины, заплатки и швы на покрытии полосы, и т.п. Промышленное ПО контроля ВПП разрабатывается на основе искусственного интеллекта (Deep Learning), и после развертывания в аэропорту системы радаров  такое ПО проходит режим обучения на конкретной полосе.  После обучение ПО становится способно определять потенциально опасные предметы и отделять от ложных целей, таких как элементы подсветки разметки, выбоины и швы на покрытии и т.п.

Скриншот с радара: слева – пустая ВПП, справа – ВПП с тестовым цилиндром

Рис.6. Скриншот с радара: слева – пустая ВПП, справа – ВПП с тестовым цилиндром  

Наличие отметки на экране от эталонного цилиндра Ø38 мм и высотой 31 мм позволило подтвердить способность радара СКВПП-76 по распознаванию посторонних предметов на ВПП. 

Тестирование обнаружения различных посторонних предметов

Набор из 10 некалиброванных посторонних предметов для проверки обнаружения на ВПП

рис. 7. Набор из 10 некалиброванных посторонних предметов для проверки обнаружения на ВПП

Кроме эталонного цилиндра Ø38 мм и высотой 31 мм, в эксперименте была проведено демонстрация обнаружения набора из 10 различных некалиброванных предметов, разбросанных на полосе на расстояниях от 250 м до 650 м, считая от края курсом «06». В число предметов входили два гаечных ключа, бутылки с жидкостями, консервные банки, катушка с проводом, резиновая птица.

Гаечный ключ как пример постороннего предмета для обнаружения на ВПП

Рис.8. Гаечный ключ как пример постороннего предмета для обнаружения на ВПП

Слева – радарная картина пустой ВПП, справа – ВПП с 10 посторонними предметами

Рис. 9. Слева – радарная картина пустой ВПП, справа – ВПП с 10 посторонними предметами

Радар СКВПП-76 обнаружил весь набор некалиброванных посторонних предметов, что дополнительно подтвердило технические характеристики оборудования и его применимость для данного класса задач.

Видео работы радара СКВПП-76

На видео показан процесс сканирования ВПП «Орловка» радаром СКВПП-76. Устройство позиционирования радара совершает серии ¬-образных движений, состоящих из вращения по азимуту (, ось X) и подстройки наклона антенн по углу места (, ось Y). 

Компания «ДОК» благодарит руководство концерна МАНС, в особенности М.И.Каневского,  А.Б. Антонова, проф. О.В. Васильева, а также персонал а/п «Орловка» за помощь при проведении экспериментов.