indeks3

To pierwszy artykuł z serii "Teleinformatyka i Telekomunikacja w transporcie lotniczym". We wszystkich artykułach będę poruszał tematy powiązane z komercyjnym transportem lotniczym z ewentualnymi wzmiankami transportu wojskowego. W tym artykule będę opisywał zasadę działania radaru oraz jakie typy możemy wyróżnić.

 

 

 

 

Radar (ang. Radio Detection And Ranging) to urządzenie wysyłające fale elektromagnetyczne w eter, które odnajduje „żelazne ptaki” na niebie. Dzięki falom elektromagnetycznym czyli rozchodzącymi się w przestrzeni zaburzeniami pola elektromagnetycznego, jesteśmy wstanie namierzyć statek powietrzny przez sygnał który został odbity od niego odbity.

 

indeks

Rysunek 1, Model pokonania fali do czasu .Źródło : http://www.radartutorial.eu


Typy radarów:

 

- radar PSR (ang primary survailance radar) – radar pierwotny. Urządzenie te wraz z radarem SSR pokonuje pełny obrót 360 stopni w 4 sekundy, wysyłając i odbierają sygnał elektromagnetyczny. Zasadą działania radaru pierwotnego jest wysłanie wiązki w każdym kierunku i oczekiwania na jego powrót. Jak już wspomniałem powyżej radar ten jest wstanie „zobaczyć” wszystko co znajduje się w zasięgu oraz jest wstanie odbić falę elektromagnetyczną. Tak więc sam radar jako urządzenie jest wstanie wykryć wszystkie obiekty takie jak drzewa, budynki, większe zwierzęta, samochody oraz to co znajduje się w powietrzu. Do poprawnego odnajdywania statków powietrznych używa się procesorów zobrazowania radarowego oraz zaimplementowanych kości pamięci. Procesor zobrazowania radarowego ma za zadanie w czasie rzeczywistym przetworzyć wszystkie dane zdobyte z radaru i wytworzyć zrozumiałe dla kontrolera ruchu lotniczego pozycje statków powietrznych. Kości pamięci które są w systemie radarowym, mają za zadanie w specyficzny sposób reagować na zadane mu informacje czyli odbicia sygnału z radaru. Zaimplementowane na nich są np. skany terenu, budynków tak aby radar mógł sygnały odbite od tych obiektów pominąć. Implementuje się na nich także obszary które często tworzą mocne zakłócenia, po wprowadzeniu współrzędnych możemy „wyciąć” taki rejon który nie będzie brany pod uwagę. Na kościach pamięci implementuje się też zjawiska meteorologiczne o czym poniżej. Aby statek został wykryty w powietrzny musi być w ruchu w innym przypadku zostanie zinterpretowany jako stały obiekt. Dlatego problemem dla takiego radaru są helikoptery które mogą zawisnąć w powietrzu lub obiekt poruszający się po równych okręgu do pozycji radaru. W rozwiązaniu tego problemu pomaga mu radar SSR.

 

indeks2

Rysunek 2, Radar pierwotny i wtórny. Fot. Robert Gałus

 

- radar SSR (ang. Secndary survailance radar) – radar wtórny. Radar przestawiony po prawej stronie na rysunku 2, wysyła jednocześnie wiele sygnałów z każdego „żebra” radaru. Współpracuje z transponderami zainstalowanymi na statkach powietrznych. Sygnałem wysłanym przez radar jest wysłane zapytanie typu „kim jesteś ?”, transponder odpowiada w zależności od typu modu informację które chce usłyszeć. Częstotliwość na której wysłane jest zapytanie to 1030MHz a odpowiedź transpondera to 1090MHz. Jeśli statek nie posiada transpondera lub jest on wyłączony, zostaje wykryty tylko przez radar pierwotny i wskazany jako statek niezidentyfikowany pokazując różny SQUAWK w zależności od poziomu lotu. W zależności od radaru komercyjnego rozróżnia się typy jego działania i informacji które może otrzymać od transpondera:

- mode A – informacje o kodzie SQUAWK

- mode B – dodatkowo informacja o pułapie lotu które są pobierane z urządzeń pokładowych, jeśli są one niewiarygodne będą pokazywać błędne informacje

- mode C – dodatkowo informacja o pozycji i prędkości lotu

 

- radar 3D – radar używany w dużej mierze przez wojsko ze względu na jego cenę oraz technikę wykrywania statków powietrznych. Budowa tego radaru jest zbliżona do budowy radaru SSR, można by rzec że jest on obrócony o 90 stopni ponieważ wysyła on tak samo sygnały z każdego „żebra” radaru lec w pionie pod różnym kątem. Namierzenie samolotu także polega na odebraniu i przetworzeniu sygnału lecz tym razem najsilniejszego z danej wiązki. Uproszczeniu zasada działania radaru 3D : jeśli wiemy w której wiązce znajduje się samolot a w której nie, to z obliczeń matematycznych na własności trójkąta prostokątnego można wysnuć jego wysokość i położenie w dwóch płaszczyznach. Każda sygnał odebrany z każdej wiązki jest osobno obliczany, jest zadany kąt w którym nadaje oraz obliczona długość z radaru do samolotu (ew. bok „c” prostokąta).

 

indeks3

Rysunek 3 , Radar 3D, Źródło: http://www.radartutorial.eu/

- radar SMR (ang. Surface Movment Radar) – radar przyziemny. Radar którego głównym celem jest wykrycie wszelkich obiektów znajdujących się na ziemi, płycie lotniska. Zastosowanie mają na największych lotniskach gdzie zarządzanie wszystkimi pojazdami oraz obserwacja całego terenu sprawia problemy.

 

- radar pogodowy – w lotnictwie funkcjonuje na postawie nakładki na radar PSR, który gromadzi dane wszystkich odbić odebranych. Każde zjawisko meteorologiczne odbija od siebie jakąś część fali elektromagnetycznej, na podstawie tych informacji zainstalowane kości pamięci na której są zaimplementowane wszelkie zjawiska meteo mogą odczytać wokół panującą pogodę. Każdy obłoczek lub potężna chmura przepuszcza określoną ilość fali, im mniejsze tym mniej odbijają fali, duże chmury mają na tyle dużo pary wodnej i wody odbijają duża ilość fali elektromagnetycznej. Wiatr który nawet dla ludzkiego oka jest niewidzialny, radar za pomocą obserwacji ruchu chmur wykrywa go bez najmniejszego problemu.

 

 

Tekst: Robert Gałus