Rozwój operacji bezzałogowych statków powietrznych wymaga rozwiązań umożliwiających ich bezpieczną i skuteczną koordynację w przestrzeni wykorzystywanej również przez lotnictwo załogowe. Szczególne znaczenie ma to w rejonach lotnisk i stref ruchu lotniskowego ATZ, gdzie wykonywanie operacji BSP musi uwzględniać lokalną organizację ruchu, działalność lotniska oraz kompetencje podmiotów odpowiedzialnych za zarządzanie daną przestrzenią.

— ARTYKUŁ SPONSOROWANY —

Jednym z rozwiązań rozwijanych przez Polską Agencję Żeglugi Powietrznej w ramach przedsięwzięcia KPO A2.3.1 „Rozbudowa i wyposażenie centrów kompetencji — specjalistyczne ośrodki szkoleniowe, wsparcie wdrożeń, centra monitorowania — oraz infrastruktura do zarządzania ruchem pojazdów bezzałogowych jako Ekosystem Innowacji” jest usługa DAR, czyli Dynamic Airspace Reconfiguration.

DAR służy do dynamicznej rekonfiguracji przestrzeni powietrznej i stanowi funkcjonalność komponentów SUP DTM oraz SUP TM ATZ. Jej istotą jest cyfrowe oddelegowanie wcześniej zdefiniowanego obszaru na potrzeby operacji BSP, a następnie jego odzyskanie przez podmiot, który odpowiada za ten obszar w konfiguracji podstawowej.

Czym jest dynamiczna rekonfiguracja?

Najprościej ujmując, DAR pozwala na czasową zmianę sposobu operacyjnego wykorzystania wcześniej zdefiniowanego fragmentu przestrzeni powietrznej. Mechanizm nie służy do doraźnego tworzenia przez operatora BSP nowej strefy ani do swobodnego wyłączania określonej części przestrzeni z użytkowania przez innych uczestników ruchu.

Przedmiotem rekonfiguracji jest obszar (strefa geograficzna), który został wcześniej wyznaczony, opisany i skonfigurowany w systemie. W odpowiednich warunkach może on zostać czasowo oddelegowany innemu zarządzającemu na potrzeby operacji BSP, a następnie odzyskany przez podmiot, który standardowo sprawuje nad nim właściwość operacyjną, na przykład przez zarządzającego strefą ATZ.

DAR pozwala więc odwzorować w systemie sytuację, w której właściwość operacyjna oraz sposób wykorzystania konkretnego fragmentu przestrzeni zmieniają się w czasie. Zmiana ta ma przy tym charakter kontrolowany i odwracalny. Obszar nie jest trwale wyłączany z dotychczasowej struktury przestrzeni, lecz czasowo wykorzystywany według innej, wcześniej uzgodnionej konfiguracji.

Usługa stanowi narzędzie realizacji ustalonych zasad operacyjnych. Nie zastępuje procesu ustanawiania stref geograficznych ani uzgodnień pomiędzy PAŻP, zarządzającym lotniskiem i pozostałymi podmiotami uczestniczącymi w koordynacji lotów.

Dlaczego potrzebna jest współpraca PAŻP z lotniskami aeroklubowymi w przestrzeni wspólnej stref DTM i ATZ?

Potrzeba wdrożenia DAR pojawia się szczególnie w sytuacji, w której przestrzeń objęta działaniem systemu DTM (stref geograficznych DTM) obejmuje również strefę ATZ albo jej część. Operacje BSP wykonywane w takim środowisku nie mogą być koordynowane bez uwzględnienia działalności zarządzającego lotniskiem.

System może zostać skonfigurowany tak, aby zarządzający lotniskiem został cyfrowo włączony do procesu koordynowania operacji BSP. Po stronie zarządzającego strefą ATZ wykorzystywany jest komponent SUP TM ATZ, natomiast po stronie PAŻP — komponent SUP DTM.

Komponenty te nie pełnią identycznych funkcji, lecz odwzorowują odpowiedzialność poszczególnych uczestników procesu. SUP DTM wspiera koordynację operacji BSP w strefach geograficznych DTM, a SUP TM ATZ umożliwia udział zarządzającego lotniskiem w cyfrowej obsłudze operacji wykonywanych w obszarze pozostającym w zakresie jego właściwości.

DAR stanowi techniczny i operacyjny mechanizm pozwalający odwzorować czasową zmianę przypisania danego obszaru. Dzięki temu informacja o tym, który podmiot odpowiada aktualnie za koordynację jego wykorzystania, może być utrzymywana w środowisku systemowym, a nie jedynie przekazywana poza systemem.

Ma to znaczenie dla jednoznaczności sytuacji operacyjnej. Współdzielenie przestrzeni wymaga bowiem nie tylko wcześniejszego ustalenia zasad, lecz także zapewnienia, że jej bieżący stan będzie jednakowo interpretowany przez wszystkie podmioty uczestniczące w koordynacji.

DAR EPKR02 — zastosowanie w Krośnie

Przykładem rozwiniętego zastosowania usługi jest rejon lotniska Krosno — EPKR. Część przestrzeni DTM SuperCK jest tam powiązana ze strefą ATZ EPKR. Dodatkowym uwarunkowaniem jest działalność Ośrodka Poligonowo-Szkoleniowego, która zwiększa zapotrzebowanie na elastyczne udostępnianie przestrzeni na potrzeby operacji BSP.

W części przestrzeni wspólnej dla ATZ EPKR i DTM SuperCK utworzono lokalną strefę DAR EPKR02. Jej granice są tożsame z granicami strefy DRA-R ATZEPKRSouth. Dla tak wyznaczonego obszaru wdrożono usługę pozwalającą na zmianę jego stanu oraz przypisanie do właściwego podmiotu uczestniczącego w cyfrowej koordynacji operacji.

System pozwala na przypisanie strefy odpowiednio do SUP TM ATZ albo SUP DTM. Nie oznacza to trwałego przekazania przestrzeni jednemu z tych podmiotów. Istotą mechanizmu jest czasowa zmiana podmiotu właściwego dla jej operacyjnej koordynacji, stosownie do aktualnego sposobu wykorzystania obszaru.

W praktyce ten sam, wcześniej zdefiniowany fragment przestrzeni może być wykorzystywany w różnych przedziałach czasu według odmiennych konfiguracji. Jeżeli pozostaje potrzebny do działalności lotniska i związanej z nim aktywności lotnictwa załogowego, może znajdować się w konfiguracji obsługiwanej przez SUP TM ATZ. Jeżeli zostaje oddelegowany na potrzeby przewidzianych operacji BSP, jego stan może zostać odpowiednio zmieniony i odwzorowany po stronie SUP DTM.

To właśnie możliwość kontrolowanej zmiany przypisania wcześniej określonego obszaru stanowi praktyczne zastosowanie dynamicznej rekonfiguracji przestrzeni.

Co dzieje się, gdy zmienia się stan strefy?

Z punktu widzenia operatora BSP szczególnie ważne jest to, że zmiana stanu strefy nie pozostaje wyłącznie informacją dostępną dla podmiotów koordynujących operacje. W przypadku DAR EPKR02 użytkownik otrzymuje komunikat systemowy, gdy rozpoczyna się procedura zmiany stanu strefy.

System umożliwia również przekazanie operatorowi informacji o konieczności opuszczenia obszaru objętego DAR. Ma to znaczenie w sytuacji, w której operacja BSP została już rozpoczęta, a sposób wykorzystania przestrzeni musi ulec zmianie.

Operator powinien zatem uwzględnić możliwość zmiany dostępności obszaru już na etapie przygotowania operacji. W zależności od warunków konkretnej misji może to wymagać przewidzenia sposobu wcześniejszego zakończenia lotu, zmiany jego przebiegu, opuszczenia strefy albo wykonania lądowania w odpowiednim miejscu.

Komunikat systemowy nie zastępuje procedur operacyjnych operatora ani obowiązków pilota BSP. Jego rolą jest przekazanie informacji o zmianie stanu przestrzeni i umożliwienie użytkownikowi podjęcia działań wynikających z zasad realizacji misji.

Dynamiczna rekonfiguracja musi być zatem powiązana ze świadomością sytuacyjną operatora. Sama możliwość technicznego przełączenia stanu strefy nie byłaby wystarczająca, gdyby użytkownik realizujący operację nie otrzymywał informacji o wpływie tej zmiany na wykonywany lot.

DAR w Kąkolewie

Drugim przykładem zastosowania usługi jest rejon lotniska w Kąkolewie, gdzie PAŻP utworzyła Centrum Kompetencji nr 1. Część przestrzeni w rejonie lotniska została objęta działaniem systemu DTM Autonomia.

Ze względu na funkcjonowanie strefy ATZ EPPG zasadne było cyfrowe włączenie zarządzającego lotniskiem do procesu koordynacji operacji BSP. Rozwiązanie ma wspierać nie tylko bieżącą koordynację lotów bezzałogowych, lecz także testowanie nowych mechanizmów dotyczących integracji lotnictwa załogowego i bezzałogowego.

W ramach przygotowania podstawowej wersji usługi DAR zdefiniowano strefę PG02. Jej górna granica wynosi maksymalnie 120 metrów. Strefa znajduje się w pobliżu lotniska, ale w oddaleniu od pasa startowego.

Nad PG02 przebiega krąg nadlotniskowy. Pomiędzy górną granicą strefy a minimalną wysokością statku powietrznego znajdującego się w kręgu zachowano ponad 500 ft przewyższenia. Takie ukształtowanie przestrzeni spełnia zasady stosowane przez PAŻP w rejonie lotnisk kontrolowanych.

Wybór obszaru nie miał więc charakteru przypadkowego. Uwzględniono zarówno jego położenie względem pasa startowego i kręgu nadlotniskowego, jak i planowany sposób wykorzystania. Objęcie procedurą DAR obszaru, w którym odbywają się starty i lądowania BSP wskazanych podmiotów, ma zwiększyć bezpieczeństwo ruchu lotniczego w rejonie EPPG.

Wdrożenie w Kąkolewie stanowi podstawowy wariant usługi DAR. Zakładany jest rozwój kilku rodzajów tej funkcjonalności, natomiast pierwsza przygotowana wersja została zaimplementowana właśnie w zdefiniowanej strefie PG02.

Lokalne uwarunkowania mają zasadnicze znaczenie

Przykłady Kąkolewa i Krosna pokazują, że usługa DAR nie jest wdrażana według jednego, całkowicie identycznego schematu przestrzennego. Założenia mechanizmu pozostają wspólne, ale konfiguracja konkretnego obszaru musi odpowiadać lokalnym uwarunkowaniom.

Znaczenie mają między innymi:

• granice i zasady funkcjonowania strefy ATZ;
• lokalizacja pasa startowego i kręgu nadlotniskowego;
• charakter oraz natężenie działalności lotnictwa załogowego;
• planowane rodzaje operacji BSP;
• działalność ośrodków szkoleniowych i badawczych;
• pionowe i poziome granice obszaru przeznaczonego do rekonfiguracji;
• właściwość podmiotów uczestniczących w koordynacji;
• sposób informowania operatorów o zmianie stanu przestrzeni.

Oznacza to, że przed wdrożeniem DAR konieczne jest uprzednie określenie obszaru, uzgodnienie zasad jego wykorzystywania oraz właściwe skonfigurowanie komponentów systemowych. Techniczna możliwość zmiany stanu strefy jest końcowym elementem procesu przygotowawczego, a nie jego punktem wyjścia.

Rezerwacja, aktywacja i dezaktywacja obszaru

Rozszerzenie usługi DAR obejmuje możliwość dynamicznego wnioskowania o tymczasową zmianę konfiguracji przestrzeni, w tym rezerwację oraz aktywację i dezaktywację wydzielonych obszarów strefy.

Poszczególne etapy należy od siebie odróżnić. Rezerwacja ma charakter planistyczny i pozwala przypisać określony obszar do zaplanowanego sposobu wykorzystania w oznaczonym przedziale czasu. Nie musi jeszcze oznaczać, że konfiguracja operacyjna przestrzeni została faktycznie zmieniona.

Aktywacja oznacza uruchomienie czasowo zmienionej konfiguracji. Od tego momentu obszar powinien być traktowany zgodnie ze stanem wynikającym z procedury DAR, a informacja o zmianie musi zostać właściwie odwzorowana w systemach uczestniczących w procesie.

Dezaktywacja kończy czasowe wykorzystanie obszaru na potrzeby objęte procedurą DAR. Pozwala odzyskać przestrzeń i przywrócić jej konfigurację podstawową. Takie rozdzielenie etapów umożliwia wcześniejsze zaplanowanie wykorzystania obszaru, bez konieczności jego przedwczesnego aktywowania. Przestrzeń może zostać faktycznie oddelegowana bezpośrednio przed rozpoczęciem działań, a następnie odzyskana po ich zakończeniu. Sprzyja to ograniczeniu okresu, przez który jej dostępność dla pozostałych użytkowników pozostaje zmieniona.

DAR jako element cyfrowej koordynacji

DAR nie funkcjonuje w oderwaniu od pozostałych elementów środowiska DTM. System obejmuje proces planowania misji, sprawdzania jej parametrów względem zasad obowiązujących w danym obszarze, przekazywania planu do odpowiednich podmiotów oraz jego automatycznej albo manualnej akceptacji.

Usługa DAR odpowiada za konkretną część tego środowiska: dynamiczną zmianę stanu wcześniej zdefiniowanego fragmentu przestrzeni oraz cyfrowe odwzorowanie tej zmiany w komponentach wykorzystywanych przez właściwe podmioty.

Jest to szczególnie istotne tam, gdzie dany obszar może być w różnych momentach wykorzystywany na potrzeby odmiennych rodzajów aktywności. Bez narzędzia cyfrowego zmiana taka wymagałaby wymiany informacji poza systemem, co zwiększałoby ryzyko opóźnienia, niespójności albo odmiennego rozumienia aktualnego stanu przestrzeni.

W DAR informacja o konfiguracji danego obszaru staje się elementem wspólnego obrazu sytuacji operacyjnej. Nie chodzi więc wyłącznie o zmianę sposobu wyświetlania strefy na mapie, lecz o systemowe odwzorowanie tego, który podmiot odpowiada w danym czasie za koordynację jej wykorzystania.

Co DAR oznacza dla operatora BSP?

Dla operatora BSP najważniejszą właściwością DAR jest możliwość czasowego wykorzystania uprzednio określonego obszaru zgodnie z zasadami przypisanymi do jego aktualnej konfiguracji. Nie oznacza to jednak ustanowienia „prywatnej strefy” ani bezwarunkowego udostępnienia przestrzeni dla operacji bezzałogowych.

Operator korzysta z obszaru w ramach obowiązujących procedur i na warunkach wynikających z planu misji, konfiguracji strefy oraz wymagań właściwych dla konkretnej operacji. Jeżeli stan przestrzeni ulega zmianie, użytkownik może otrzymać odpowiedni komunikat, w tym informację o konieczności opuszczenia obszaru.

DAR nie zastępuje:

• zezwolenia na operację w kategorii szczególnej, jeżeli jest wymagane;
• planu misji i procesu jego akceptacji;
• wymagań związanych z kompetencjami personelu;
• warunków wykonywania operacji w strefie geograficznej;
• obowiązków wynikających z uzgodnień z zarządzającym lotniskiem;
• procedur normalnych, awaryjnych i nieprzewidzianych operatora.

Usługę należy zatem rozumieć jako cyfrowy mechanizm zarządzania dostępnością i właściwością operacyjną wcześniej zdefiniowanej przestrzeni, a nie jako samodzielną podstawę do wykonania lotu. Jednocześnie DAR umożliwia realizację złożonych operacji bezzałogowych w otoczeniu lotnisk oraz w przestrzeni współdzielonej z ruchem załogowym, zapewniając warunki do bezpiecznej koordynacji i integracji obu rodzajów ruchu lotniczego. Dzięki temu możliwe jest prowadzenie operacji BSP w miejscach i sytuacjach, które bez odpowiedniego mechanizmu zarządzania dostępnością przestrzeni byłyby znacząco utrudnione lub niemożliwe do wykonania.

Od statycznego podziału do kontrolowanej elastyczności

Najważniejszą cechą DAR jest odejście od traktowania konfiguracji danego fragmentu przestrzeni jako całkowicie niezmiennej. W przypadku wcześniej zdefiniowanego obszaru system może odwzorować sytuację, w której przestrzeń zostaje czasowo oddelegowana na potrzeby operacji BSP, a następnie odzyskana przez podmiot, który standardowo za nią odpowiada.
DAR nie polega więc na prostym „uwolnieniu przestrzeni dla dronów”. Jego rolą jest kontrolowane, czasowe i odwracalne zarządzanie wcześniej określonym obszarem w sytuacji, w której sposób jego wykorzystania może zmieniać się zależnie od aktualnych potrzeb operacyjnych.

Z perspektywy PAŻP istotne jest połączenie elastyczności z jednoznacznym przypisaniem odpowiedzialności. Dynamiczna rekonfiguracja może zwiększać dostępność przestrzeni dla operacji BSP tylko wtedy, gdy aktualny stan obszaru jest znany wszystkim uczestnikom procesu, zasady zmiany zostały wcześniej ustalone, a operatorzy otrzymują informacje potrzebne do bezpiecznego wykonania albo zakończenia operacji.

Połączenie wcześniej zdefiniowanej przestrzeni, określonych podmiotów odpowiedzialnych za jej koordynację, cyfrowej zmiany stanu oraz systemowego informowania użytkownika stanowi najważniejszy element usługi DAR rozwijanej w ramach projektu PAŻP finansowanego ze środków KPO. Dzięki temu przestrzeń może być wykorzystywana bardziej elastycznie, bez rezygnacji z kontroli, przejrzystości oraz zasad bezpieczeństwa wymaganych przy integracji lotnictwa załogowego i bezzałogowego.

---