Radar Basics

Cos’è un ASR?

Radar di sorveglianza aerea

Un radar di sorveglianza aerea è uno speciale radar primario a medio raggio utilizzato negli aeroporti. I termini inglesi sono spesso usati per questo tipo di radar: Airport Surveillance Radar, ASR, o più raramente Terminal Area Radar, TAR. Si tratta di uno speciale radar primario a medio raggio utilizzato negli aerodromi per fornire al controllore del traffico aereo una panoramica di tutti i movimenti degli aerei che si svolgono nella sua area di controllo. Di solito opera nella gamma di frequenza da 2 700 a 2 900 MHz (banda S), poiché questa gamma di frequenza è soggetta solo a una leggera attenuazione dovuta all’assorbimento nelle zone con forti precipitazioni. Allo stesso tempo, questa gamma di frequenza è ancora abbastanza alta da permettere l’uso di antenne altamente focalizzate con dimensioni relativamente piccole e peso inferiore.

Ridondanza

A causa dell’importanza della funzione, è necessaria un’alta ridondanza di tutti i componenti in modo che la probabilità di guasto rimanga molto bassa. Inoltre, la riconfigurazione automatica è spesso organizzata controllando permanentemente la prontezza dei moduli. In caso di guasto, i moduli che sono attualmente in uso vengono automaticamente commutati nel percorso di elaborazione del segnale in aggiunta ai moduli che sono tenuti in riserva. Un’altra opzione è quella di utilizzare un gran numero di moduli identici nel trasmettitore in modo che il radar possa continuare ad essere utilizzato se uno dei moduli si guasta (Soft Error Management, gestione morbida degli errori). Questo trasmettitore è tollerante ai guasti e può far fronte a guasti multipli di questi moduli senza una significativa perdita di portata (vedi applicazione dell’equazione radar di base).

Questi moduli possono anche essere cambiati durante il funzionamento anche quando sono applicate delle tensioni. Per questo motivo, un radar di sorveglianza aerea utilizza un’antenna passiva nella maggior parte dei casi, perché con un’antenna attiva rotante, questo cambiamento potrebbe essere fatto solo con la rotazione dell’antenna spenta. Con un’antenna passiva, tutti questi moduli sono accessibili, anche se il radar continua a funzionare anche se con una potenza leggermente ridotta. Lo svantaggio dell’antenna passiva, tuttavia, è che anche i segnali eco molto deboli sono soggetti a queste forti perdite di linea causate dai lunghi collegamenti della guida d’onda dal trasmettitore/ricevitore all’antenna.

Gli aeroporti con grandi volumi di traffico aereo, come l’aeroporto di Monaco „Franz Josef Strauß” (codice ICAO: EDDM), hanno persino due radar di ricognizione dello spazio aereo indipendenti. Questo è in parte per ragioni di ridondanza, ma anche a causa della sovrapposizione reciproca dell’imbuto morto, che altrimenti significherebbe un vuoto nella ricognizione appena sopra il sito del radar.

Dati tecnici

Per i dati tecnici di un radar da ricognizione di bordo, ci sono raccomandazioni vincolanti dell’Organizzazione Internazionale dell’Aviazione Civile (ICAO) e dell’Organizzazione Europea per la Sicurezza della Navigazione Aerea EUROCONTROL. La copertura radar richiesta dal radar è conforme ai limiti di responsabilità di un aerodromo come definito dall’ECACEuropäische Zivilluftfahrt-Konferenz (ECAC). La portata effettiva di questi radar per gli aerei che volano a un’altitudine di 3 000 piedi (≙ circa 1 000 m) dovrebbe quindi essere più di 40 (≙ circa 75 km), fino a 60 miglia nautiche (≙ circa 110 km). Nella gamma di altitudine, invece, è necessario solo fino a 10 000 piedi (≙ circa 3 000 m). Un raggio d’azione superiore a questo, per esempio, una distanza di 80 miglia nautiche è benvenuto, ma non è necessario. Al contrario, a causa dell’equilibrio temporale di un radar a impulsi, si deve scendere a compromessi con la velocità di rotazione. A causa della rotazione più lenta, il tasso di rinnovo dei dati si deteriora. Questo equilibrio temporale influisce anche sull’ampiezza della frequenza di ripetizione degli impulsi da utilizzare, che di conseguenza riduce il numero di colpi. Le perdite risultanti nella probabilità di rilevamento devono essere compensate da altre misure, come riserve significativamente maggiori nella potenza di trasmissione. Per giustificare questo sforzo, ci devono essere notevoli ragioni per cui la portata di 80 NM dovrebbe essere raggiunta dal radar primario.

La velocità di rotazione dell’antenna è da 12 a 15 giri al minuto. Questo si traduce in un tasso di rinnovo dei dati da 4 a 5 secondi. Poiché il controllore del traffico aereo deve fornire al pilota un’indicazione di rotta almeno ogni 5 secondi durante un avvicinamento all’aerodromo guidato dal radar, questa tempistica è assicurata dal tempo di rotazione dell’antenna. Un radar di sorveglianza aerea di solito utilizza un’antenna a riflettore parabolico con un diagramma al quadrato cosecante. Molti radar usano due radiatori a tromba per separare il fascio alto da quello basso, il che migliora le possibilità di soppressione del bersaglio fisso o di rilevamento del bersaglio mobile (MTI o MTD).

Informazioni sull’altitudine del volo

Un radar di sorveglianza aerea è di solito solo un radar 2D per ragioni di costo. Tuttavia, è sempre accoppiato con un radar secondario la cui identificazione dei bersagli è anche visualizzata sulle unità di visualizzazione del radar primario. Il radar secondario fornisce anche un’indicazione di altitudine, che viene determinata barometricamente a bordo dell’aereo. Entrambe le informazioni sono combinate nel plotextractor dell’elaborazione dei dati radar e visualizzate alfanumericamente sullo schermo in un blocco di dati accanto al designatore del bersaglio. Il radar secondario è anche un radar di ricognizione (Secondary Surveillance Radar, SSR), che in sostanza lavora in sincronia con il radar primario. Nella maggior parte dei casi, i dispositivi di avvistamento del SSR hanno una scala commutabile con una portata doppia rispetto al radar primario e possono quindi visualizzare anche le informazioni del radar secondario per distanze maggiori (per esempio, fino a 120 NM).

Una misurazione dell’angolo di elevazione da parte del radar primario e un calcolo dell’altitudine di volo basato su questo è anche possibile, per esempio, con il radar mostrato nella figura 1. Questo radar utilizza un sistema di tre emettitori a tromba, ciascuno con un canale di ricezione indipendente. Ogni angolo di elevazione risulta in una distribuzione di potenza caratteristica dei segnali eco in questi canali di ricezione, che sono utili per un calcolo approssimativo di un’altitudine.

Cartografia elettronica

Nella maggior parte dei casi, i radar di sorveglianza aerea possono visualizzare materiale cartografico elettronico sullo schermo del radar. Questo include linee tattiche e confini giurisdizionali, posizioni di ostacoli, no-fly zone, radiofari o punti prominenti del terreno. Con i radar moderni, queste mappe sono memorizzate in un file nel computer. Con le vecchie unità radar analogiche, questo materiale cartografico doveva essere immagazzinato con una procedura complicata in un dispositivo video cartografico esterno su una lastra di immagine da scansionare fotograficamente, che veniva scansionata con un raggio di luce che si muoveva in modo sincrono con la deflessione dello schermo.