Urządzenia radiolokacyjne

Co to jest ASR?

Radar kontroli zbliżania

Radar kontroli zbliżania to specjalny radar pierwotny o średnim zasięgu używany na lotniskach. Dla tego typu radarów często używa się angielskich terminów: Airport Surveillance Radar, ASR, lub rzadziej Terminal Area Radar, TAR. Jest to specjalny radar pierwotny średniego zasięgu używany na lotniskach, aby zapewnić kontrolerowi ruchu lotniczego przegląd wszystkich ruchów statków powietrznych odbywających się w jego strefie kontroli. Zwykle działa on w zakresie częstotliwości od 2 700 do 2 900 MHz (pasmo S), ponieważ ten zakres częstotliwości podlega jedynie niewielkiemu tłumieniu z powodu absorpcji na obszarach o intensywnych opadach deszczu. Jednocześnie ten zakres częstotliwości jest nadal wystarczająco wysoki, aby umożliwić zastosowanie anten o dużym skupieniu przy stosunkowo niewielkich wymiarach i mniejszej wadze.

Redundancja

Ze względu na znaczenie tej funkcji, wymagana jest wysoka redundancja wszystkich komponentów, tak aby prawdopodobieństwo awarii było bardzo niskie. Dodatkowo, automatyczna rekonfiguracja jest często organizowana poprzez ciągłe sprawdzanie gotowości modułów. W przypadku awarii, moduły, które są aktualnie używane, są automatycznie przełączane do ścieżki przetwarzania sygnału oprócz modułów, które są w rezerwie. Inną możliwością jest zastosowanie dużej liczby identycznych modułów w przetworniku, tak aby radar mógł być nadal używany w przypadku awarii jednego z modułów (Soft Error Management, miękkie zarządzanie błędami). Nadajnik ten jest odporny na uszkodzenia i może poradzić sobie z wielokrotnymi awariami tych modułów bez znaczącej utraty zasięgu (patrz zastosowanie podstawowego równania radarowego).

Moduły te mogą być zmieniane w trakcie pracy również przy przyłożonym napięciu. Z tego powodu radar lotniczy stosuje w większości przypadków antenę pasywną, ponieważ w przypadku wirującej anteny aktywnej zmiana ta mogłaby być dokonana tylko przy wyłączonym obrocie anteny. W przypadku anteny pasywnej wszystkie te moduły są dostępne, choć radar nadal działa, choć z nieco zmniejszoną mocą. Wadą anteny pasywnej jest jednak to, że nawet bardzo słabe sygnały echa podlegają tym silnym stratom liniowym spowodowanym przez długie połączenia falowodowe od nadajnika/odbiornika do anteny.

Lotniska o bardzo dużym natężeniu ruchu lotniczego, takie jak monachijskie lotnisko „Franz Josef Strauß” (kod ICAO: EDDM), posiadają nawet dwa niezależne radary rozpoznania przestrzeni powietrznej. Dzieje się tak częściowo ze względu na redundancję, ale także z powodu wzajemnego nakładania się martwych lejów, co w przeciwnym razie oznaczałoby lukę w rozpoznaniu tuż nad miejscem, w którym znajduje się radar.

Dane techniczne

W odniesieniu do danych technicznych pokładowego radaru rozpoznawczego istnieją wiążące zalecenia Organizacji Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (ICAO) oraz Europejskiej Organizacji Bezpieczeństwa Żeglugi Powietrznej EUROCONTROL. Wymagany zasięg radaru jest zgodny z granicami odpowiedzialności lotniska określonymi przez ECACEuropäische Zivilluftfahrt-Konferenz (ECAC). Efektywny zasięg tych radarów dla samolotów lecących na wysokości 3 000 stóp (≙ ok. 1 000 m) powinien zatem wynosić ponad 40 (≙ ok. 75 km), do 60 mil morskich (≙ ok. 110 km). Z drugiej strony, w zakresie wysokości, tylko do 10 000 stóp (≙ około 3 000 m) jest wymagane. Zasięg wykraczający poza ten zakres, na przykład do 80 mil morskich, jest mile widziany, ale nie jest konieczny. Z drugiej strony, ze względu na równowagę czasową radaru impulsowego, należy pójść na kompromis z prędkością obrotową. Ze względu na wolniejszy obrót, szybkość odnawiania danych ulega pogorszeniu. Ta równowaga czasowa ma również wpływ na wielkość częstotliwości powtarzania impulsów, które należy zastosować, co w konsekwencji zmniejsza liczbę trafień. Wynikające z tego straty w prawdopodobieństwie wykrycia muszą być kompensowane przez inne środki, takie jak znacznie większe rezerwy w mocy nadawczej. Aby uzasadnić ten wysiłek, muszą istnieć istotne powody, dla których zasięg 80 NM powinien być osiągnięty przez radar pierwotny.

Prędkość obrotowa anteny wynosi od 12 do 15 obrotów na minutę. Skutkuje to szybkością odnawiania danych wynoszącą od 4 do 5 sekund. Ponieważ kontroler ruchu lotniczego musi podawać pilotowi wskazanie kursu co najmniej co 5 sekund podczas podejścia do lotniska kierowanego radarem, czas ten jest zapewniony przez czas obrotu anteny. ASR zazwyczaj używa parabolicznej anteny reflektorowej z cosecantowy kwadratowy diagram. Wiele urządzeń wykorzystuje dwa promienniki tubowe do oddzielenia wiązki wysokiej i niskiej, co zwiększa możliwości tłumienia celów stałych lub wykrywania celów ruchomych (MTI lub MTD).

Informacje o wysokości lotu

Ze względu na koszty, radar nadzoru lotniczego jest zazwyczaj radarem dwuwymiarowym. Jednak zawsze jest on sprzężony z radarem wtórnym, którego identyfikacja celów jest również wyświetlana na wyświetlaczach radaru głównego. Radar wtórny dostarcza również wskazania wysokości, która jest określana barometrycznie na pokładzie samolotu. Obie informacje są łączone w plotextractorze przetwarzania danych radarowych i alfanumerycznie wyświetlane na ekranie w bloku danych obok desygnatu celu. Radar wtórny jest również radarem rozpoznawczym (Secondary Surveillance Radar, SSR), który w istocie pracuje synchronicznie z radarem pierwotnym. W większości przypadków urządzenia celownicze SSR posiadają przełączaną skalę o dwukrotnie większym zasięgu niż radar pierwotny, dzięki czemu mogą wyświetlać informacje z radaru wtórnego również dla większych odległości (na przykład do 120 NM).

Pomiar kąta wzniesienia przez radar główny i obliczenie na tej podstawie wysokości lotu jest również możliwe, na przykład za pomocą radaru przedstawionego na rysunku 1. Radar ten wykorzystuje system trzech nadajników tubowych, z których każdy posiada niezależny kanał odbiorczy. Każdy kąt wzniesienia powoduje charakterystyczny rozkład mocy sygnałów echa w tych kanałach odbiorczych, które są przydatne do przybliżonego obliczenia wysokości nad poziomem morza.

Elektroniczne mapowanie

W większości przypadków radary lotniskowe mogą wyświetlać na ekranie radaru materiały z map elektronicznych. Obejmuje to linie taktyczne i granice jurysdykcji, pozycje przeszkód, strefy zakazu lotów, radiolatarnie lub wyróżniające się punkty terenowe. W nowoczesnych radarach mapy te są przechowywane w postaci pliku w komputerze. W starszych analogowych jednostkach radarowych ten materiał mapowy musiał być przechowywany w skomplikowanej procedurze w zewnętrznym urządzeniu wizyjnym mapy na płycie obrazowej do fotograficznego skanowania, która była skanowana wiązką światła poruszającą się synchronicznie z odchyleniem ekranu.