Από τη σκοπιά ενός ατόμου που είναι ειδικός στην τεχνολογία ραντάρ, ποια είναι η διαφορά μεταξύ πρωτογενούς και δευτερογενούς ραντάρ;


Απάντηση 1:

Το πρωτεύον ραντάρ είναι η πιο βασική μορφή του ραντάρ, ενώ το δευτερεύον ραντάρ είναι μια πολύ αργή αναβάθμιση του πρωτεύοντος ραντάρ. Όσο για τις φυσικές διαφορές, το πρωταρχικό ραντάρ είναι αυτό το τεράστιο περιστρεφόμενο παραβολικό πιάτο όπως το πράγμα που βλέπετε στα αεροδρόμια. Το δευτερεύον ραντάρ, γνωστό και ως Secondary Radar Surveillance (SSR), είναι πολύ μικρότερο και μπορεί να δει ανυψωμένο κατά καιρούς πάνω από το πρωτεύον ραντάρ. Μοιάζει με ένα οριζόντιο μεταλλικό φύλλο.

Το πρωτεύον ραντάρ βασικά λειτουργεί με τη μετάδοση ενός σήματος και τη λήψη των αντανακλάσεων από το στόχο. Η κατεύθυνση των κεραιών δίνει το ρουλεμάν του αντικειμένου και η περιοχή μπορεί να υπολογιστεί εύκολα, καθώς γνωρίζουμε ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα κινούνται με την ταχύτητα του φωτός. Μια απλή μέτρηση του χρόνου από τη μετάδοση και τη λήψη μπορεί να μας δώσει την απόσταση. Το μεγαλύτερο πράγμα για το πρωταρχικό ραντάρ είναι ότι δεν χρειάζεται το αντικείμενο για να του δώσει την άδεια να εντοπίσει.

Το δευτερεύον ραντάρ είναι πολύ πιο σύνθετο από το πρωτεύον ραντάρ. Δεν βασίζεται στην τεχνολογία παλμών που αντικατοπτρίζεται και απαιτεί συνεργασία από τον στόχο. Ο στόχος πρέπει να φέρει επίσης ειδικό εξοπλισμό. Αυτός ο εξοπλισμός ονομάζεται αναμεταδότης. Ονομάζεται αναμεταδότης επειδή μεταδίδεται στην ανάκριση από το δευτερεύον ραντάρ. Η SSR παράγει μια δέσμη παλμών στην οριζόντια κατεύθυνση για την ανάκριση, ενώ ο στόχος ή το αεροσκάφος μεταδίδεται προς τα πίσω καθολικά. Υπάρχουν τρεις κύριοι τρόποι ανάκρισης. Mode A, Mode C και Mode S. Θα επικεντρωθούμε στις Α και Γ καθώς ο τρόπος λειτουργίας S λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με λίγες βελτιώσεις εδώ και εκεί.

Η ανάκριση αποτελείται από δύο κύριους παλμούς που ονομάζονται Ρ1 και Ρ3. Εάν λειτουργούν με τον τρόπο λειτουργίας Α, το χρονικό διάστημα ή η περίοδος μεταξύ των παλμών είναι 8 μικροδευτερόλεπτα και εάν γίνεται υπό τον τρόπο λειτουργίας C, το διάστημα είναι περίπου 21 μικροδευτερόλεπτα. Υπάρχει επίσης ένας άλλος ειδικός παλμός που ονομάζεται P2. Αυτός ο παλμός σχηματίζεται 2 μικροδευτερόλεπτα μετά την Ρ1. Ο συλλογισμός πίσω από τον παλμό είναι η καταστολή του πλευρικού λοβού. Βλέπετε, το ραντάρ δημιουργεί πολλούς πλευρικούς λοβούς με ένα μόνο κύριο λοβό. Οι πλευρικοί λοβοί σπαταλούνται ενέργεια και αν ένα αεροσκάφος προσπαθήσει να απαντήσει μέσα στους πλευρικούς λοβούς, θα διανεμηθούν λανθασμένες ενδείξεις ανάγνωσης. Έτσι, ο παλμός Ρ2 είναι κατασκευασμένος έτσι ώστε η έντασή του να είναι υψηλότερη από τον ισχυρότερο πλευρικό λοβό. Ο παλμός Ρ2 ακτινοβολείται προς όλες τις κατευθύνσεις όπου τα Ρ1 και Ρ3 ακτινοβολούνται προς την κατεύθυνση των κεραιών. Για να καταστεί δυνατή η καταστολή υπάρχουν δύο SSR. Ένα περιστρεφόμενο και το άλλο ακίνητο. Το περιστρεφόμενο δίνει το ρουλεμάν, ενώ το σταθερό SSR καταπολεμά τους πλευρικούς λοβούς.

Ο αναμεταδότης του αεροσκάφους συγκρίνει τη δύναμη του P2 με εκείνη των Ρ1 και Ρ3. Εάν σε έναν πλευρικό λοβό, ο παλμός P2 θα είναι ισχυρότερος από τους Ρ1 και Ρ3. Αυτό δεν θα προκαλέσει απόκριση από το αεροσκάφος. Εάν το αεροσκάφος βρίσκεται στον κύριο λοβό, τα P1 και P3 θα είναι πολύ ισχυρότερα από το P2 και θα δοθεί θετική ανατροφοδότηση από το αεροσκάφος.

Η συχνότητα λειτουργίας του ανακριτή είναι 1030 Mhz για μετάδοση και 1090 Mhz για λήψη, ενώ ο αναμεταδότης του αεροσκάφους λαμβάνει 1030 Mhz και μεταδίδει στα 1090 Mhz.

Ο τρόπος με τον οποίο αναγνωρίζεται το αεροσκάφος είναι η εισαγωγή αριθμητικών κωδικών στην οθόνη αναμεταδοτών. Ο έλεγχος εναέριας κυκλοφορίας ζητά από τον πιλότο να εισάγει ("squawk") τον καθορισμένο κωδικό στον αναμεταδότη και κάνοντας αυτό θα κάνει τις πληροφορίες του αεροσκάφους να εμφανίζονται στο ραντάρ. Εάν χρησιμοποιείται ο τρόπος λειτουργίας A, θα είναι ορατό μόνο η ταυτότητα του αεροσκάφους, αλλά η χρήση του τρόπου C θα δώσει το αναγνωρισμένο υψόμετρο μαζί με την αναγνώριση στον ελεγκτή εδάφους. Ο χειριστής πρέπει επίσης να θέσει τον αναμεταδότη του σε «alt» για να το επιτύχει αυτό. Οι κωδικοί αριθμός που ανέφερα προηγουμένως μπορούν να γράφονται σε Α, Β, Γ και Δ. Υπάρχουν τρεις αριθμοί για κάθε γράμμα. 1,2 και 4. Όπως βλέπετε, η προσθήκη των αριθμών αυτών δίνει 7. Έτσι, είναι ο υψηλότερος αριθμός από αυτόν που μπορεί να εισαχθεί στον αναμεταδότη. Θα χρησιμοποιήσω το παρακάτω σχήμα για να το εξηγήσω λεπτομερέστερα.

Όπως βλέπετε στον πρώτο πίνακα, το αποτέλεσμα είναι 7,7,7 και 7. Όταν ο αναμεταδότης λαμβάνει την ανάκριση και επαληθεύεται, ο αναμεταδότης δημιουργεί δύο κύριους παλμούς που ονομάζονται F1 και F2 που απέχουν 20 μικροδευτερόλεπτα. Μέγιστος αριθμός 12 παλμών μπορεί να χωρέσει μεταξύ των F1 και F2. Όταν έχουμε τους κωδικούς 7,7,7 και 7, δημιουργούνται και οι 12 παλμοί. Κάθε ένας από τους αριθμούς 1,2 και 4 είναι ένας παλμός. Έτσι, σχηματίζονται οι 12 παλμοί. Για να το καταστήσω πιο σαφές, έκανα έναν κώδικα και το έβαλα στον πίνακα 2. Ο πίνακας αυτός δείχνει έναν κωδικό 4,2,1 και 6. Αυτό θα σχηματίσει 5 παλμούς καθώς υπάρχουν συνολικά 5 αριθμοί.

Μια ετικέτα απλή μονάδα αναμεταδότη ενός αεροσκάφους.

Εάν ζητηθεί από τον χειριστή να αναγνωριστεί από τον ελεγκτή κυκλοφορίας, θα πιέσει το κλειδί ident. Πατώντας αυτό το πλήκτρο δημιουργείται ένας παλμός 4 μικροδευτερολέπτων μετά τον παλμό F2. Αυτό θα σχηματίσει έναν κύκλο γύρω από το αεροσκάφος στην οθόνη ραντάρ ATC.

Σε σύγκριση με το πρωτεύον ραντάρ, η SSR είναι πολύ λιγότερο ισχυρή καθώς δεν χρησιμοποιεί καθόλου αντανακλάσεις. Η SSR έχει επίσης μια περιοχή περίπου 200 nm. Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν την έλλειψη πιθανών κωδικών. Μόνο 4096 κωδικοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν εδώ. Η χρήση του τρόπου S, ωστόσο, δίνει πολύ μεγαλύτερο συνδυασμό κωδικών. Πάνω από 16 εκατομμύρια κωδικούς, δηλαδή. Η λειτουργία S χρησιμοποιεί επίσης τους συνδέσμους επικοινωνίας δεδομένων για να στείλει περισσότερες πληροφορίες. Οι απαιτούμενες πληροφορίες μπορούν να αποστέλλονται σε μορφή κειμένου μεταξύ του αεροσκάφους και του εδάφους, γεγονός που μπορεί να μειώσει σημαντικά τις ραδιοφωνικές μεταδόσεις, καθιστώντας τις πληροφορίες πιο σαφείς και ευκολότερες στην κατανόηση και για τα δύο μέρη.


Απάντηση 2:

Ας δούμε κάποιες οπτικές γνώσεις για να βελτιώσουμε την κατανόησή σας για το αποτέλεσμα που έχει όλη αυτή η τεχνολογία για το πότε έχει πραγματικά σημασία: την οθόνη ραντάρ του ελεγκτή εναέριας κυκλοφορίας.

Σε μια οθόνη μόνο για πρωτεύοντα ραντάρ, αν ένας ελεγκτής διαθέτει 27 αεροσκάφη στην περιοχή τερματικού του, θα δει απλά 27 blips στην οθόνη του. Δεν θα ξέρει ποιο blip είναι ποια πτήση.

Έτσι, οι ελεγκτές συχνά χρησιμοποιούσαν για να απευθύνονται σε ένα συγκεκριμένο αεροσκάφος στο ραδιόφωνο VHF και να τους ζητούν να κάνουν μια στροφή. Καθώς κοίταζαν την οθόνη, μπορούσαν να δουν ένα χτύπημα που έκανε αυτή τη στροφή σύμφωνα με τις οδηγίες και τώρα ήξεραν ότι αυτό ήταν τα αεροσκάφη που είχαν απευθυνθεί.

Φανταστείτε να το κάνετε αυτό στα σημερινά γεμάτα αεροδρόμια. Για λόγους ασφαλείας, θα πρέπει να διαστήσετε το αεροσκάφος σε μεγάλη απόσταση, μειώνοντας έτσι τη διακίνηση του αερολιμένα σας.

Και, για έναν αερολιμένα, η απόδοση σημαίνει χρήματα.

Το δευτερεύον ραντάρ επιτήρησης επιδείχθηκε για να αυξήσει τη διακίνηση, επιτρέποντας στα αεροσκάφη να είναι πιο κοντά, αυξάνοντας την αξιοποίηση του ελεγχόμενου εναέριου χώρου και επιτρέποντας έτσι πολλές περισσότερες απογειώσεις και προσγειώσεις σε δεδομένη χρονική στιγμή.

Αυτό γίνεται με την εμφάνιση περισσότερων δεδομένων, επιλεκτικά, στην οθόνη του ελεγκτή.

Τα δευτερεύοντα ραντάρ εποπτείας μονοπατιού (MSSR), το Mode S, το TCAS και το ADS-B είναι παρόμοιες σύγχρονες μέθοδοι δευτεροβάθμιας παρακολούθησης.

Οι προηγούμενοι αναμεταδότες (τρόποι A και C) είχαν αρκετά ζητήματα που έπρεπε να διορθωθούν. Το 1983 η ICAO εξέδωσε συμβουλευτική εγκύκλιο, η οποία περιγράφει το νέο σύστημα, γνωστό τώρα ως Mode S.

Τεχνολογία ελέγχου δεδομένων εναέριας κυκλοφορίας

Ένας αναμεταδότης Mode C ή Mode S είναι επίσης απαραίτητος για να λειτουργήσει το ACAS ή TCAS σύστημα κατά της σύγκρουσης, το οποίο είναι υποχρεωτικό για όλες τις μεγάλες εμπορικές μεταφορές.

▲ Εμφανίζονται στην οθόνη δύο αεροσκάφη: το ένα χωρίς αναμεταδότη (επάνω αριστερά), το οποίο δίνει απλώς μια «ακατέργαστη επιστροφή» (μόνο ένα blip) όταν σαρώνεται από τη δέσμη ραντάρ και το άλλο είναι εξοπλισμένο με έναν αναμεταδότη Mode S, ο οποίος έχει "Επιπλέει" (επιλεγμένο) από τον ελεγκτή. Ο όγκος των διαθέσιμων πληροφοριών είναι φοβερός, επειδή τα δεδομένα βαδίζουν σε αυτές τις δέσμες ραντάρ. ονομάζεται πραγματικά "σύνδεση δεδομένων". Θυμηθείτε: η ιδέα είναι να παρουσιάσετε αυτά τα δεδομένα στον υπεύθυνο επεξεργασίας όποτε το χρειάζεται. και η SSR δεν είναι η μόνη απάντηση. Στην πραγματικότητα, σε λίγα χρόνια, είναι πιθανό να αντικατασταθεί από ένα δορυφορικό σύστημα που ονομάζεται ADS-B.

Για την επιτήρηση (που παρακολουθεί ποια αεροσκάφη είναι εκεί), η SSR δεν είναι η μόνη απάντηση. Ένα άλλο, καλύτερο σύστημα περιμένει στα φτερά: ADS-B. Στη συνέχεια, το SSR θα προχωρήσει στο δρόμο του CD και του εκτυπωτή ανάγνωσης μικροφίλμ.

▲ Ας δούμε τώρα σε κάποια συμβολολογία ραντάρ. Ο στόχος πράσινου αεροσκάφους για το squasiing 7034 βρίσκεται σε αναφερόμενο υψόμετρο 300 ft (~ LGAV ανύψωση) με έδαφος 150Kts. Είναι μια απόκλιση από το 03R για την απογείωση. Το ραντάρ δεν έχει συνδέσει ακόμη τον κώδικα squawk με το μπλοκ δεδομένων πτήσης και ως εκ τούτου δεν έχει επισυναφθεί ετικέτα. Επίσης, το αεροσκάφος έχει αναμεταδότη που επικοινωνεί με το δευτερεύον ραντάρ (SSR), αλλά δεδομένου ότι το πρωτεύον ραντάρ του που δεν είναι αερομεταφερόμενο δεν έχει ακόμα επαφή. Έτσι, ο κενός τετράγωνος στόχος (δευτερεύον ραντάρ εντροπίας) θα γεμίσει τρίγωνο σε λίγα δευτερόλεπτα και το χρώμα θα αλλάξει από πράσινο σε κυανό μόλις ο ελεγκτής DEP αναλάβει αυτό το αεροσκάφος.

OAL778 διέρχεται από 5600ft Το υψόμετρο καθαρίζεται για το FL110 και αναρριχείται (επάνω βέλος) κατευθείαν στο KEPIR (ακριβώς ανατολικά του NEVRA). Το αεροσκάφος έχει 204Kts groundpeed, κατηγορία μέσου βάρους, ελεγχόμενο από τον ελεγκτή DEP και ο προορισμός είναι LGLM.

Το MDF201, το οποίο αναχώρησε το 03R μετά το OAL778, έχει εκκαθαριστεί σε 9000 ft που διέρχεται 5500 πόδια, groundpeed 166kts, κατηγορία φωτός, ελέγχεται από DEP και ο προορισμός είναι LGTS. Ο στόχος είναι κίτρινος επειδή έχει επιλεγεί (οριστεί). Τα μπλοκ δεδομένων είναι σταθερά (χωρίς εναλλασσόμενες πληροφορίες). Περιστρέφονται γύρω από τον στόχο για να μην αλληλεπικαλύπτονται με πολύ εύκολο πάτημα πλήκτρου πληκτρολογίου.

▲ Μια ακολουθία ILS 03L σωστά ρυθμισμένη με διαχωρισμό 8 μιλίων. Τα αεροσκάφη που έχουν εγκατασταθεί έχουν ήδη περάσει στον ελεγκτή TWRW Tower ενώ οι ελεγκτές ARR2 τους διανέμουν για να εγκαταστήσουν το ILS03L. Τα αεροσκάφη που προορίζονται στην Ελλάδα έχουν τον προορισμό στην ετικέτα. Τα αεροσκάφη με διεθνή προορισμό, όπως το VEX41C - που διέρχονται από το FL169 για τα 240, έχουν το FIR exit fix (δηλαδή το TUMBO) στο τμήμα προορισμού της ετικέτας. Τα τετράγωνα ματζέντα είναι επιστρέψεις ραντάρ μερικών ελαφρών σύννεφων.

▲ Εδώ υπάρχει ένας σταθμός παρατηρητών έτσι ώστε όλα τα μπλοκ δεδομένων να είναι πράσινου χρώματος (δεν ελέγχονται από αυτή τη θέση). Η είσοδος ραντάρ καιρού τροφοδοτείται στο σύστημα (μερικά ελαφριά σύννεφα εκείνη την ημέρα με πορφυρό χρώμα). Μπορείτε να δείτε τα αεροσκάφη που εισέρχονται μέσω NEMES να καθορίζουν στη Δύση: DLH3420 ακόμα με τον ελεγκτή τομέα AC2, περνώντας FL203 για εκχωρημένο FL170. Ο ελεγκτής προσέγγισης ARR2 ελέγχει το OAL170 που διέρχεται FL245 για τα FL210 και AZA732 κάτω από τους ραντάρ για την κεφαλίδα ~ 080 διερχόμενο FL170 για το FL110. Ο διευθυντής ARR3 της Αθήνας ελέγχει τα OAL663, 334 και 519 ενώ είναι εγκατεστημένος στο ILS των 03R, AFR2332 & AEE531A έχουν ήδη παραδοθεί στον ελεγκτή Tower East TWRE. Όπως βλέπετε, το ραντάρ προσέγγισης εμφανίζει επίσης ακτές της Αθήνας και σημαντικά κορυφαία υψόμετρα. Υπάρχει ένα άλλο στρώμα Ελάχιστων υψομέτρων διεύθυνσης (MVA's) που δεν ενεργοποιείται εδώ.

▲ Μια άλλη προσεκτική εμφάνιση του ελέγχου προσέγγισης που βρίσκεται σε εξέλιξη. Επί του παρόντος, μόνο ο OAL807 παρακολουθείται από τον ελεγκτή. Όλοι οι άλλοι είναι με πύργο ή αναχώρηση. Ο ελεγκτής έδωσε μόλις το OAL807 μια κάθοδο από τα τρέχοντα 6000ft σε εκχωρημένο 4000 ft αλλά το αεροσκάφος εξακολουθεί να μην κατεβαίνει, έτσι ώστε το σήμα να είναι = στην ετικέτα του. Έχει 205 kts groundpeed και είναι αεροσκάφος μεσαίου βάρους.

▲ Μέσα στον υψηλότερο πύργο ATC στον κόσμο: Βανκούβερ YHC. Με καλό καιρό και κακό, οι ελεγκτές χρησιμοποιούν μια όμορφη οθόνη στον πύργο που βοηθά στην παρακολούθηση όλων των αεροσκαφών στη ζώνη και πέρα. Λέγεται το "Σύστημα εμφάνισης ραντάρ Βοηθείας Καναδά", ή το NARDS. Ακολουθεί μια προφύλαξη οθόνης από το NARDS. Μπορείτε να δείτε τις πτήσεις στο YHC CZ, όλες με μικρές "V". Αυτό σημαίνει ότι τα αεροπλάνα φέρουν VFR. Ελέγχονται από το "TH" ή το "Tower Harbour". Μπορείτε επίσης να δείτε άλλη κίνηση στην περιοχή, ειδικά γύρω από το YVR προς τα νότια. Μπορείτε να δείτε τον αριθμό πτήσης, όπως "HR304" ή την εγγραφή του αεροπλάνου, "C-GSAS". Το υψόμετρο της πτήσης εμφανίζεται ακριβώς κάτω. Για παράδειγμα, το C-GSAS δείχνει "007". Απλά προσθέστε 2 μηδενικά και παίρνετε 700 πόδια. Προσθέστε ένα μηδέν στον αριθμό προς τα δεξιά και παίρνετε την ταχύτητα του αεροσκάφους. Το "13" γίνεται 130, σε κόμβους. Υπάρχει επίσης πληροφορίες σχετικά με την κατεύθυνση και το ύψος των αλλαγών στο "blips". Τώρα ξέρετε πώς να διαβάσετε μια οθόνη NARDS!


Απάντηση 3:

Το πρωτεύον ραντάρ εμφανίζει μια οπτική αναπαράσταση (blip) σε έναν δείκτη θέσης σχεδίου (πεδίο), υποδεικνύοντας τη γεωγραφική θέση ενός αντικειμένου που έχει αντικατοπτρίσει ένα κλάσμα της μεταδιδόμενης ενέργειας που έχει αποσταλεί από την περιστρεφόμενη κεραία. Ο στόχος είναι εντελώς παθητικός σε αυτόν τον τύπο εμφάνισης. Η ακαταστασία ή ο οπτικός θόρυβος από ακίνητα αντικείμενα (κτίρια, έδαφος, πύργοι, γέφυρες) μπορεί μερικές φορές να συντρίψει την οθόνη, καλύπτοντας έτσι τον στόχο ενδιαφέροντος και απαιτώντας άλλα βήματα για την παρακολούθηση του στόχου.

Πληκτρολογήστε "δευτερεύον ραντάρ". Ο στόχος γίνεται ένας "ενεργός" παίκτης χρησιμοποιώντας έναν αναμεταδότη. Με απλά λόγια, η εμβέλεια εμφανίζει τώρα έναν στόχο ως τη γεωγραφική θέση ενός σήματος που μεταδίδεται από τον στόχο και λαμβάνεται από την κεραία ραντάρ. Τώρα, εάν υπάρχει υπερβολική ακαταστασία στο πεδίο εφαρμογής, ο χειριστής πρέπει απλώς να μειώσει τον έλεγχο "κέρδους". Το πρωταρχικό ραντάρ είναι πιθανό να εξαφανιστεί. ο δευτερεύων στόχος, ο οποίος βρίσκεται μαζί στο πεδίο με τη θέση του πρωτεύοντος blip, αποθηκεύει τώρα την ημέρα και εμφανίζει τη θέση προορισμού.

Όπως μπορεί κανείς να υποθέσει, δεδομένου ότι το πρωτεύον ραντάρ εξαρτάται από την ανακλώμενη ενέργεια, ενώ το δευτερεύον ραντάρ εξαρτάται από την ενέργεια που φτάνει «φρέσκο» από τον πομπό-στόχο (στην πραγματικότητα «πομποδέκτης», διότι μόνο «φλοιίζει» όταν «παγιδευτεί» από τη σάρωση της κεραίας ), το δευτερεύον ραντάρ έχει μεγαλύτερη εμβέλεια.

Καθώς οι ελεγκτές αποκτούν εμπειρία, μαθαίνουν τα χαρακτηριστικά, τα πλεονεκτήματα, τους περιορισμούς και τις παγίδες και των δύο τύπων οθονών.