Radar nadzoru lotniska - Airport surveillance radar
Radarowego nadzoru lotnisko (ASR) jest radarowy system stosowany na lotniskach do wykrywania i wyświetlania obecność i pozycję statku w obszarze terminala , przestrzeń powietrzną wokół portów lotniczych. Jest to główny system kontroli ruchu lotniczego w przestrzeni powietrznej wokół lotnisk. Na dużych lotniskach zwykle kontroluje ruch w promieniu 60 mil (96 km) od lotniska poniżej wysokości 25 000 stóp. Zaawansowane systemy na dużych lotniskach składają się z dwóch różnych systemów radarowych, pierwotnego i wtórnego radaru dozorowania. Radar pierwotny składa się zazwyczaj z dużej, obracającej się czaszy anteny parabolicznej, która omiata pionową wiązkę mikrofal w kształcie wachlarza wokół przestrzeni powietrznej otaczającej lotnisko. Wykrywa pozycję i zasięg samolotu za pomocą mikrofal odbitych z powrotem do anteny od powierzchni samolotu. Radaru wtórnego składa się z drugiego obracającego się antena, często montowane na głównej antenie, który odpytuje transponderów samolotów, która transmituje plecy radiową sygnału zawierającego identyfikację statku powietrznego, barometrycznego wysokość i kod stanu alarmowego, który jest wyświetlany na ekran radaru obok powrotu z radaru pierwotnego.
Pozycje samolotu są wyświetlane na ekranie; na dużych lotniskach na wielu ekranach w sali operacyjnej lotniska zwanej w USA Terminal Radar Approach Control (TRACON), monitorowanej przez kontrolerów ruchu lotniczego, którzy kierują ruchem komunikując się z pilotami samolotów drogą radiową. Odpowiadają za utrzymanie bezpiecznego i uporządkowanego przepływu ruchu oraz odpowiednią separację samolotów, aby zapobiec kolizjom w powietrzu .
Radar pierwotny
Radar został opracowany podczas II wojny światowej jako wojskowy system obrony powietrznej. Pierwotny radar nadzoru (PSR) składa się z dużej parabolicznej anteny „talerzowej” zamontowanej na wieży, dzięki czemu może bez przeszkód skanować całą przestrzeń powietrzną. Przesyła impulsy mikrofalowych fal radiowych w wąskiej pionowej wiązce w kształcie wachlarza o szerokości około jednego stopnia. W USA radar pierwotny pracuje na częstotliwości 2,7 - 2,9 GHz w paśmie S ze szczytową mocą promieniowaną 25 kW i średnią mocą 2,1 kW. Czasza obraca się ze stałą prędkością wokół osi pionowej, dzięki czemu wiązka skanuje całą otaczającą przestrzeń powietrzną co około 5 sekund. Kiedy wiązka mikrofalowa uderza w obiekt znajdujący się w powietrzu, mikrofale są odbijane, a część energii (czasami nazywana „echem”) wraca do czaszy i jest wykrywana przez odbiornik radarowy. Ponieważ mikrofale poruszają się ze stałą prędkością bardzo zbliżoną do prędkości światła , mierząc krótki odstęp między wysyłanym impulsem a powracającym „echem”, radar może obliczyć zasięg od anteny do obiektu. Lokalizacja obiektu jest wyświetlana w postaci ikony na mapie zwanej „ekranem radaru”. Ekran może znajdować się w wieży kontrolnej lub na dużych lotniskach na wielu ekranach w sali operacyjnej lotniska zwanej w USA Terminal Radar Approach Control (TRACON). Główną funkcją radaru pierwotnego jest określanie położenia, namiaru i zasięgu do samolotu. Kontrolerzy ruchu lotniczego stale monitorują pozycje wszystkich statków powietrznych na ekranie radaru i dają pilotom wskazówki drogą radiową, aby utrzymać bezpieczny i uporządkowany przepływ ruchu lotniczego w przestrzeni powietrznej.
Radar wtórny
Zapotrzebowanie na system radaru wtórnego rozwiniętego na podstawie ograniczeń radaru pierwotnego i potrzeba uzyskania większej ilości informacji przez kontrolerów ruchu lotniczego ze względu na rosnący powojenny ruch lotniczy. Radar główny wyświetla bezkrytycznie „powrót” z dowolnego obiektu w swoim polu widzenia i nie może odróżnić samolotów, dronów, balonów meteorologicznych, ptaków i niektórych wyniesionych elementów terenu (tzw. „ zaśmiecanie terenu ”). Radar pierwotny również nie może zidentyfikować statku powietrznego; zanim samoloty radaru wtórnego zostały zidentyfikowane przez kontrolera, prosząc go drogą radiową o machanie skrzydłami. Innym ograniczeniem jest to, że radar pierwotny nie może określić wysokości samolotu.
Wtórny radar dozorowania (SSR), zwany także radarowym systemem radiolatarni kontroli ruchu lotniczego (ATCRBS), wywodzi się z systemów identyfikacji przyjaciela lub wroga (IFF) używanych przez samoloty wojskowe podczas II wojny światowej. Wszystkie samoloty muszą być wyposażone w automatyczny nadajnik-odbiornik mikrofalowy zwany transponderem . Radar wtórny to obracająca się, płaska antena, często montowana na szczycie anteny radaru pierwotnego, która transmituje wąską pionową wiązkę mikrofalową w kształcie wachlarza na częstotliwości 1030 MHz w paśmie L o mocy szczytowej 160 - 1500 W. jest odpytywany przez ten sygnał, radiolatarnia statku powietrznego przesyła zakodowany identyfikujący sygnał mikrofalowy o częstotliwości 1090 MHz z powrotem do anteny radaru wtórnego. Ten sygnał kodowany zawiera szereg 4-cyfrowy o nazwie „kod transpondera”, który identyfikuje samolot, a samolot jest ciśnienie wysokość od pilota wysokościomierza . Ta informacja jest wyświetlana na ekranie radaru obok ikony samolotu do użytku przez kontrolera ruchu lotniczego. Kod transpondera jest nadawany samolotowi przez kontrolera ruchu lotniczego przed startem. Kontrolery używają terminu „squawk”, gdy przypisują kod transpondera, np. „Squawk 7421”.
Transpondery mogą odpowiadać jednym z kilku różnych „trybów” określanych przez impuls zapytania z radaru. Istnieją różne tryby, od trybu 1 do 5 do użytku wojskowego, do trybu A, B, C i D oraz trybu S do użytku cywilnego. Tylko transpondery Modu C zgłaszają wysokość. Ruchliwe porty lotnicze zwykle wymagają, aby wszystkie samoloty wlatujące w ich przestrzeń powietrzną miały transponder modu C, który może zgłaszać wysokość, ze względu na ich surowe wymagania dotyczące odstępów wysokości między samolotami; nazywa się to „ zasłoną modu C ”.
Rodzaje
Ze względu na kluczową misję bezpieczeństwa, ekstremalne wymagania dotyczące czasu pracy i konieczność kompatybilności ze wszystkimi typami samolotów i systemów awioniki , projekt radaru dozorowania lotnisk jest ściśle kontrolowany przez agencje rządowe. W Stanach Zjednoczonych Federalna Administracja Lotnictwa (FAA) odpowiada za opracowanie radaru dozorowania lotnisk. Wszystkie ASR mają wspólne wymagania dotyczące wykrywania samolotów w zasięgu 60 mil i wysokości 25 000 stóp. Aktualizacje są wydawane w „generacjach” po dokładnych testach:
ASR-7
Jest to przestarzały system, który jest całkowicie nieczynny.
ASR-8
ASR 8 jest analogowym prekursorem ASR 9. Wojskowa nomenklatura radaru to AN/GPN-20. Jest to starzejący się system radarowy, który jest przestarzały, nie jest wspierany logistycznie, nie dostarcza cyfrowych danych wejściowych do nowych systemów automatyki terminalowej i nie dostarcza skalibrowanego produktu intensywności opadów ani żadnych informacji o ruchu burzy. Jest to przenośny, półprzewodnikowy radar na każdą pogodę z dwukanałowym, zróżnicowanym zakresem częstotliwości, zdalnym sterowaniem i anteną montowaną na wieży z podwójną wiązką. Radar zapewnia kontrolerom azymut zasięgu samolotu w promieniu 60 mil morskich . ASR 8 zastosował klistron jako nadajnik stopnia wzmacniacza mocy o obciążeniu 79 kV i 40A. Dwie częstotliwości operacyjne mają minimalną separację 60 MHz.
Oznaczenie US Army/Navy AN/GPN-20 odnosi się do zmodyfikowanej wersji ASR 8 używanej przez USAF, zawierającej jako nadajnik rurkę magnetronową . Aby poprawić stabilność częstotliwości magnetronu, strojenie magnetronu jest sterowane przez AFC.
ASR-9
Obecna generacja radaru to ASR-9 , który został opracowany przez Northrop/Grumman i po raz pierwszy zainstalowany w 1989 roku, a instalacja ukończona w 1995 roku. Nazewnictwo wojskowe dla radaru to AN/GPN-27. Obecnie działa w 135 lokalizacjach i ma być używany do co najmniej 2025 roku. ASR-9 był pierwszym radarem dozorowania lotniska, który wykrywał pogodę i samoloty za pomocą tej samej wiązki i mógł wyświetlać je na tym samym ekranie. Posiada cyfrowy procesor do wykrywania ruchomych celów (MTD), który wykorzystuje radar dopplerowski i mapę zakłóceń, zapewniając zaawansowane możliwości eliminowania zakłóceń naziemnych i pogodowych oraz śledzenia celów. Teoretycznie jest w stanie śledzić jednocześnie maksymalnie 700 samolotów.
Klistron rury przetwornik pracuje w paśmie S pomiędzy 2,5 i 2,9 GHz kołową o szczytowej mocy 1,3 MW oraz czas trwania impulsu 1 mikrosekundy i częstotliwość powtarzania impulsów między 325 i 1200 PPS. Można go przełączyć na drugą częstotliwość rezerwową, jeśli wystąpią zakłócenia na częstotliwości podstawowej. Odbiornik ma czułość do wykrywania przekroju radaru 1 metr 2 na 111 km i rozdzielczość zasięgu 450 stóp. Antena pokrywa elewację 40° od horyzontu z dwoma rogami zasilającymi, które tworzą dwa nakładające się na siebie pionowe listki oddalone od siebie o 4°; dolna wiązka przesyła wychodzący impuls i służy do wykrywania odległych celów w pobliżu horyzontu, podczas gdy górna wiązka tylko do odbioru wykrywa bliżej samoloty o wyższych wysokościach z mniejszym bałaganem naziemnym. Antena ma zysk 34 dB, szerokość wiązki 5° w elewacji i 1,4° w azymucie . Obraca się z prędkością 12,5 obr./min, więc przestrzeń powietrzna jest skanowana co 4,8 sekundy.
Elektronika jest dwukanałowa i odporna na uszkodzenia. Posiada podsystem zdalnego monitoringu i konserwacji; jeśli wystąpi usterka, wbudowany test wykrywa i izoluje problem. Podobnie jak wszystkie radary dozorowe na lotniskach, ma zapasowy generator diesla, który będzie działał podczas przerw w dostawie prądu.
ASR-11 lub cyfrowy radar dozorowania lotnisk (DASR)
Cyfrowy radar dozorowania lotnisk (DASR) to nowa generacja w pełni cyfrowego radaru, która jest opracowywana w celu zastąpienia obecnych systemów analogowych. US Air Force Electronics Systems Center, US Federal Aviation Administration , US Army i US Navy zamówione systemy DASR uaktualnić istniejące urządzenia radarowe dla nas Departamentu Obrony (DoD) i lotnisk cywilnych. System DASR wykrywa położenie samolotów i warunki pogodowe w sąsiedztwie lotnisk cywilnych i wojskowych. Cywilna nomenklatura tego radaru to ASR-11 . ASR-11 zastąpi najbardziej ASR-7 i trochę ASR-8. Nazewnictwo wojskowe dla radaru to AN/GPN-30. Starsze radary, niektóre do 20 lat, są wymieniane w celu poprawy niezawodności, dostarczenia dodatkowych danych pogodowych, zmniejszenia kosztów konserwacji, poprawy wydajności i dostarczenia danych cyfrowych do nowych cyfrowych systemów automatyki do prezentacji na wyświetlaczach kontroli ruchu lotniczego. Iracki Air Force otrzymała system DASR.
Systemy wyświetlania
Dane ASR są wyświetlane na konsolach STARS ( Standard Terminal Automation Replacement System ) w wieżach kontrolnych i pomieszczeniach TRACON ( Terminal Radar Approach Control ), zwykle zlokalizowanych na lotniskach.
Automatyka Wymiana Terminal Standardowy system (gwiazdki) to wspólna Federalna Administracja Lotnictwa (FAA) i Departament Obrony programu (DoD), która zastąpiła Automatyczne radarowe Terminal Systems (sztuki) oraz inne, starsze systemy pojemności ograniczonej Technologia w 172 FAA i UP do 199 terminali radarowych urządzeń kontroli zbliżania DoD i powiązanych wież.
STARS jest używany przez kontrolerów we wszystkich terminalach radarowych w USA do świadczenia usług kontroli ruchu lotniczego (ATC) statkom powietrznym w obszarach terminali. Typowe usługi ATC w obszarze terminalu definiuje się jako obszar wokół lotnisk, na którym obsługiwany jest ruch odlatujący i przylatujący. Funkcje obejmują separację statków powietrznych, porady pogodowe i kontrolę ruchu lotniczego na niższym poziomie. System został zaprojektowany w celu dostosowania do wzrostu ruchu lotniczego i wprowadzenia nowych funkcji automatyzacji, które poprawią bezpieczeństwo i wydajność amerykańskiego krajowego systemu przestrzeni powietrznej (NAS).
Radar dozorowania na lotnisku zaczyna być uzupełniany przez ADS-B Automatic zależne nadawanie dozorowe w Stanach Zjednoczonych i innych częściach świata. Od wiosny 2011 r. ADS-B działa obecnie w większości obiektów ATC w USA. ADS-B to technologia oparta na GPS, która umożliwia statkom powietrznym przesyłanie ustalonej pozycji GPS do systemów wyświetlania tak często, jak raz na sekundę, w przeciwieństwie do raz na 5–6 sekund w przypadku radaru krótkiego zasięgu lub raz na 12–13 sekund w przypadku radaru bliskiego zasięgu. wolniej obracający się radar dalekiego zasięgu. FAA nakazuje, aby ADS-B był w pełni operacyjny i dostępny dla NAS do roku 2020. Umożliwi to wycofanie starszych radarów z eksploatacji w celu zwiększenia bezpieczeństwa i obniżenia kosztów. Od 2011 r. nie ma ostatecznej listy radarów, które zostaną wycofane z eksploatacji w wyniku wdrożenia ADS-B.
Zobacz też
- Akronimy i skróty w awionice
- System radiolokacyjny kontroli ruchu lotniczego,
- Kontrola ruchu lotniczego#Zasięg radaru