Radar Basics

Co je ASR?

Okrskový přehledový radiolokátor

Okrskový přehledový radiolokátor je speciální primární radarové zařízení středního dosahu používané na letištích. Často se používají také anglická označení: Airport Surveillance Radar, ASR (Letecký přehledový radar), nebo vzácněji Terminal Area Radar, TAR. Jedná se o speciální primární radarové zařízení středního dosahu, které se používá na letištích a poskytuje řídícímu letového provozu přehled o všech pohybech letadel v jeho kontrolním prostoru. Obvykle pracuje ve frekvenčním rozsahu 2 700 až 2 900 MHz (pásmo S), protože tento frekvenční rozsah podléhá pouze malému útlumu v důsledku absorpce v oblastech s intenzivními srážkami. Zároveň je tento frekvenční rozsah stále dostatečně vysoký, aby umožnil použití vysoce zaměřených antén s relativně malými rozměry a nižší hmotností.

Redundance

Vzhledem k důležitosti funkce je vyžadována vysoká redundance všech komponent, aby pravděpodobnost selhání zůstala velmi nízká. Kromě toho se automatická rekonfigurace často organizuje pomocí neustálé kontroly připravenosti modulů. V případě poruchy se do cesty zpracování signálu automaticky přepnou kromě modulů, které jsou v záloze, i moduly, které se právě používají. Další možností je použití velkého počtu stejných modulů ve vysílači, aby bylo možné radar používat i v případě poruchy jednoho z modulů (Soft Error Management). Tento vysílač je odolný vůči poruchám a dokáže se vyrovnat s vícenásobnými poruchami těchto modulů bez výrazné ztráty dosahu (viz aplikace základní radarové rovnice).

Tyto moduly lze měnit i za provozu, a to i při přivedení napětí. Z tohoto důvodu se ve většině případů u přehledových radarů používá pasivní anténa, protože u aktivní antény by se tato změna mohla provést pouze při vypnutém otáčení antény. S pasivní anténou jsou všechny tyto moduly přístupné, ačkoli radar nadále pracuje, i když s mírně sníženým výkonem. Nevýhodou pasivní antény však je, že i velmi slabé echo signály jsou vystaveny těmto silným ztrátám na vedení způsobeným dlouhými vlnovodnými spoji od vysílače/přijímače k anténě.

Letiště s velmi hustým leteckým provozem, jako je mnichovské letiště „Franz Josef Strauß” (kód ICAO: EDDM), mají dokonce dva nezávislé průzkumné radary vzdušného prostoru. Důvodem je částečně redundance, ale také vzájemné překrývání mrtvého trychtýře, které by jinak znamenalo mezeru v průzkumu těsně nad radarovým stanovištěm.

Technické údaje

Pro technická data palubního průzkumného radaru existují závazná doporučení Mezinárodní organizace pro civilní letectví (ICAO) a ECACEvropské organizace pro bezpečnost letového provozu EUROCONTROL. Požadované radarové pokrytí Okrskový přehledový radiolokátor je v souladu s hranicemi odpovědnosti letiště definovanými ECAC. Efektivní dosah těchto radarů pro letadla letící ve výšce 3 000 stop (≙ asi 1 000 m) by proto měl být větší než 40 (≙ asi 75 km), až 60 námořních mil (≙ asi 110 km). Naproti tomu v nadmořské výšce je potřeba pouze do 10 000 stop (≙ asi 3 000 m). Dosah nad tuto vzdálenost, například do 80 námořních mil, je vítán, ale není nezbytný. Naopak, vzhledem k časovému vyvážení pulzního radaru je pak třeba dělat kompromisy s rychlostí otáčení. Kvůli pomalejší rotaci se zhoršuje rychlost obnovy dat. Tato časová rovnováha ovlivňuje také velikost opakovací frekvence pulzů, která se má použít, což následně snižuje počet zásahů. Výsledné ztráty v pravděpodobnosti detekce musí být kompenzovány jinými opatřeními, například výrazně většími rezervami ve vysílacím výkonu. Aby bylo toto úsilí ospravedlnitelné, musí existovat závažné důvody, proč by měl být dosah 80 NM dosažen primárním radarem.

Rychlost otáčení antény je 12 až 15 otáček za minutu. Výsledkem je rychlost obnovy dat 4 až 5 sekund. Vzhledem k tomu, že řídící letového provozu musí během radarem řízeného přiblížení k letišti dávat pilotovi údaje o kurzu nejméně každých 5 sekund, je toto načasování zajištěno dobou otáčení antény. ASR obvykle používá parabolickou reflektorovou anténu s kosekantním čtvercovým obrazcem. Mnoho jednotek používá dva rohové zářiče k oddělení dálkového a potkávacího paprsku, což zlepšuje možnosti potlačení pevných cílů nebo detekce pohyblivých cílů (MTI nebo MTD).

Informace o nadmořské výšce letu

Okrskový přehledový radiolokátor je z cenových důvodů obvykle pouze 2D radar. Vždy je však spojen se sekundárním radarem, jehož identifikace cílů je rovněž zobrazována na zobrazovacích jednotkách primárního radaru. Sekundární radar rovněž poskytuje údaj o nadmořské výšce, která se určuje barometricky na palubě letadla. Obě informace jsou kombinovány v plotextractoru při zpracování radarových dat a alfanumericky zobrazeny na obrazovce v datovém bloku vedle označení cíle. Sekundární radar je také průzkumný radar (Secondary Surveillance Radar, SSR), který v podstatě pracuje synchronně s primárním radarem. Ve většině případů mají zaměřovače SSR přepínatelnou stupnici s dvojnásobným dosahem primárního radaru, a mohou tak zobrazovat informace sekundárního radaru i na větší vzdálenosti (například až 120 NM).

Měření výškového úhlu primárním radarem a na jeho základě výpočet výšky letu je možné také například pomocí radaru na obrázku 1. Tento radar využívá systém tří rohových vysílačů, z nichž každý má nezávislý přijímací kanál. Každý výškový úhel má za následek charakteristické rozložení výkonu echo signálů v těchto přijímacích kanálech, které jsou užitečné pro hrubý výpočet nadmořské výšky.

Elektronické mapové podklady

Okrskové přehledové radiolokátory může ve většině případů zobrazit elektronický mapový materiál na obrazovce radaru. Patří sem taktické linie a hranice jurisdikce, pozice překážek, bezletové zóny, radiomajáky nebo výrazné terénní body. U moderních radarů jsou tyto mapy uloženy v počítači jako soubor. U starších analogových radarových jednotek musely být tyto mapové podklady složitým postupem uloženy v externím mapovém videozařízení na obrazové desce, která byla snímána fotograficky, a to pomocí světelného paprsku pohybujícího se synchronně s výchylkou obrazovky.