Slide 1

Systémy zabezpečenia a riadenia
leteckej prevádzky II

Systémy spracovania radarových
a letových dát

http://web.tuke.sk/lf-klp/Fabry%20Lubomir/
Ing. Ľubomír
www.fabryatc.net
FÁBRY, PhD.


Slide 2

Spracovanie
o polohách
cieľov
- RDP radarových a letových
V súčasnostiinformácií
pod pojmom
„systémy
spracovania
RDP
prijíma,
spracováva
a System)
distribuujerozumieme
radarové systém,
informácie
dát“ (DPS
– Data
Processing
ktorý
Zjednodušene
riešia systémy
DPS tri
základné úlohy:
pre
zobrazenie
pozíciu
radarového
aj pre
poskytuje
pre (napr.
svojichprepoužívateľov
(ktorýmiriadiaceho),
sú hlavneako
stanovištia
ďalšie
spracovanie
– napr. tvorbu
radarových výstrah, pre automatické
LPS – letových
prevádzkových
služieb)
−
spracovanie
informácií
o polohách
cieľov
aktualizácie
letových
plánov
na základe
informácie z radaru.
(RDPplánovacích
– Radar Data
Processing)
Spracovanie
informácií
FDP výška, rýchlosť),
informácie o polohách cieľov -(poloha,
FDP prijíma,
a distribuuje
plánovacie informácie (t.j.
ich letovéspracováva
plány s aktuálnymi
trajektóriami
− spracovanieplánovacích
správy
letových
plánovpomocné
ainformácií
koordinačné
správy,
o výškovom
ako
aj rôzne
funkcie,
ktorésprávy
uľahčujú
riešenie
(FDP – Flight
Data
Processing)ktoré sú potrebné pre získanie a
vetre, manuálne
vstupy
používateľov),
konkrétnych
prevádzkových
situácií (napr. predikciu trate, radaudržanierové
prehľadu
o letovej
prevádzke.
výstrahy
a pod.).
−
zobrazenieuvedených
uvedenýchinformácií(ako
informácií
Zobrazenie
aj ďalších, ako napr. máp,
(RDDvýstrah
– Radar Data
Display
radarové
informácie
radarových
a
pod.)
a
umožnenie
interakcie
Samozrejmosťou
je
pomerne
vysoká
úroveň používateľov
spracovania
(EDD – Electronic
Data Displayhlavne
stripové
informácie
so
systémom
prostriedkami
z dôvodu
aktualizácie
(multiradarová
informácia, HMI,
priebežná aktualizácia
plánovacej
údajov;
prostredníctvom
HMI systéma poskytuje
svojim používateľom
informácie,
automatická koordinácia
pod.) a komfortné
používateľské
napr.
zobrazenie
vzdušnej
situácie
v reálnom čase s aktuálnou
rozhranie
(HMI – Human
Machine
Interface).
plánovacou informáciou, ďalej napr. prístup k databázam a
niektorým (online) systémovým parametrom a pod.


Slide 3

Spracovanie radarových dát - rádiolokátory
Z pohľadu riadiacich letovej prevádzky je kvalitné a bezporuchové
sledovanie jednou zo základných podmienok pre bezpečnosť,
plynulosť a ekonomiku letovej prevádzky.
EDD

RDD

Pod pojmom sledovanie rozumieme zisťovanie polôh lietadiel tak,
aby riadiaci letovej prevádzky mohol dodržať bezpečný
rozstup medzi nimi.
Sledovanie predstavuje jednu z úloh, ktoré plní zabezpečovacia
letecká technika (ZLT) pri podpore poskytovania letových
prevádzkových služieb. Názov sledovanie pochádza z anglického
výrazu pre prostredie technického zabezpečenia letových
prevádzkových služieb a to CNS (communication, navigation,
Základné
úlohy
surveillance), kde surveillance
je výraz
preDPS
sledovanie.
Jednotlivé funkcie môžu byť realizovaná jedným alebo viacerými počítačmi
(resp.technickými zariadeniami), v závislosti od konkrétneho systému


Slide 4

Rozdelenie
podľa
princípusledovania:
činnosti:
Existuje niekoľko
spôsobov
Rádiolokátor, alebo v súčasnosti častejšie používaný názov
(RAdio
Detection
And
Ranging)
je pomocou
rádioelektronické
•radar
aktívne
radary
– objekt a –jeho
polohu
zisťujú
nezávislé
sledovanie
cieľ
je sledovaný
bez určitého
potreby
zariadenie,
ktoré slúžiktorý
na zariadeia
zisťovanie
cieľov aod
ich cieľa
polohy
priestore
vyslaného
signálu,
sa buď umiestneného
odrazí
a vpo
prijatí
spolupracujúceho
na cieli
(palube
pomocou
elektromagnetického
(EMG)
vlnenia
v pásme
rádiových
radarom
sa
ďalej spracuje (primárny
radar
–nezávislé
sledovanie),
lietadla)
vĺn. vyslaný signál aktivuje špeciálne zariadenie umiestnené na
alebo
Oblasť,
ktorá
sa nezávislé
zaoberá
tohto
zisťovania
saprijme
nazýva
cieli
a to
následne
vyšleprocesom
nový signál,
radarprítomnosť
a
• kooperatívne
sledovanie
– ktorý
vyžaduje
rádiolokácia.
vyhodnotí
(sekundárnyzariadenia
radar umiestneného
- kooperatívne
nezávislé
spolupracujúceho
na cieli
(palube
sledovanie).
lietadla)Vysielač a prijímač radaru sú umiestnené na
Rozdelenie
radarov
rovnakom
mieste
Radary
je všeobecne
rozdeliť
do viacerých
skupín:
• automatické
závislé možné
sledovanie
(ADS)
– cieľ sám
zisťuje svoju
 podľa
princípu
činnosti
• poloaktívne
– informáciu
vysielač radaru
je umiestnený
na inom
polohu
aradary
posiela
o nej pozemným
systémom.
 podľa
pracovnej
frekvencie
mieste
ako prijímač,
využívajú
sa hlavne voalebo
vojenskej
oblasti napr.
Samotnú
funkciu
nezávislého
kooperatívneho
 podľa
charakteru
vysielaného
signálu
navádzanie
riadených
striel
nezávislého
sledovania
vykonávajú
radarové systémy,
 podľa
použitiazložitý reťazec mnohých podsystémov
ktoré účelu
predstavujú
• pasívne
– cieľ a
polohuzačiatku
zisťujú na sa
základe
príjmu
a radary
zariadení.
Najehojeho
nachádzajú
elektromagnetických
rádiolokátory. signálov, ktoré cieľ vyžaruje (rádiové vlny a
pod.).


Slide 5

Metódy
merania
súradníc radarov
cieľov
Základné
charakteristiky
Pri Rozdelenie
jednoduchom podľa
snímaníúčelu
sa vyžarovacia
použitia:charakteristika antény otáča

okolo jednej osi (vertikálna os pri prehľadových radaroch). Takéto
Na
to, abypriestoru
bolo možné
cieľpodľa
detekovať
a odmerať
jehosúradnice
súradnice,
Základné
charakteristiky,
ktorých
hodnotíme
vlastnosti
amusí
kvalitu
snímanie
umožňuje
určiť
maximálne
dve
cieľa
a to
• prehľadové
– priestor
slúžia
navzisťovanie
celkovejkrytia.
situácie
v tejječasti
radar
zosnímať
celýpri
rámci
svojho
Toto
radarov,
používaných
poskytovaní
LPS, sú:
šikmú diaľku
a azimut.
vzdušného charakteristiky
priestoru (riadenej
oblasti),
zabezpečené otáčaním vyžarovacej
antény
radaru ktorá
a to sa
nachádza v ich dosahu
buď:
dosah,
krytie,
Pri zloženom snímaní vykonáva vyžarovacia charakteristika antény
pravdepodobnosť
detekcie cieľa,
pohyb okolo
dvoch osí, vertikálnej
a horizontálnej. V tomto prípade je
• pristávacie
–
slúžia
na
presné
navedenie
lietadla
na
mechanickým
spôsobom,
kedy
sa
otáča
celá
anténa
alebo,
presnosť
určenia
polohy
cieľa
v
diaľke
a
azimute,
rozlišovacia
možné okrem diaľky a azimutu zistiť aj výšku cieľa.
pristávaciu
dráhu
 elektronickým
kedy
špeciálny elektronický systém
schopnosť v spôsobom,
diaľke
a azimute.
antény
a anténa
Radary,otáča
ktorélensasamotnou
využívajúvyžarovacou
v civilnom charakteristikou
letectve, používajú
mechanické
• pozemné
– (ground)
slúžia
namnožstva
zisťovanieďalších
polohy parametrov
lietadiel a
je
statická.
Všetky
tieto
charakteristiky
závisia
od
otáčanie vyžarovacej charakteristiky antény a vo všeobecnosti merajú
iných mobilných
prostriedkov,
ktoré sa šírka
radarov
ako
sú
pracovná
frekvencia,
výkon
vysielača,
dve súradnice cieľov, šikmú diaľku a azimut (polárne súradnice).
pohybujú
prevádzkových
plochách
Podľa
toho, impulzov,
okolo koľkých
osí
sapovyžarovacia
charakteristika
antény
vysielaných
šírka
horizontálneho
zväzku
antény,letiska
citlivosť
otáča,
existujú
dva spôsoby
snímania
prijímača,
opakovacia
časpriestoru:
trvania
otáčkynaantény
Niektoré
systémy
sú frekvencia,
schopné
vyhodnotiť
aj jednej
výšku cieľa
základea
• meteorologické – slúžia na zisťovanie polohy a veľkosti
pod.
informácie zo spolupracujúceho zariadenia, ktoré je umiestnené na
meteorologických objektov.
•
jednoduché,
palube lietadla
• zložené.


Slide 6

Primárny radar
Princíp činnosti primárneho radaru možno prirovnať k princípu ľudského
ucha. Ucho je schopné rozpoznať zvuky, ktoré prichádzajú z okolia a sú
odrážané od predmetov (ozvena). Zvuky sú vytvárané prírodným
spôsobom, vietor, vtáky, voda, hlasy ..., alebo umelým zdrojom
priemyselné zvuky, špeciálne zariadenia... Všetky tieto zvuky majú
tendenciu sa od prekážok odrážať a šíriť sa ďalej v priestore
Princíp činnosti primárneho radaru je podobný, lebo radar prijíma
EMG vlny, ktoré sa odrážajú od cieľa. Zdrojom „hluku“ je vysielač
(umelý zdroj), ,,uchom“ je prijímač. Elektrický signál, ktorý vystupuje z
prijímača sa nazýva echo. Indikátor predstavuje vyhodnocovaciu časť
(mozog).
Pri väčšine radarov sú vysielač a prijímač umiestnené na jednom
mieste a vtedy hovoríme o monostatickom aktívnom radare.


Slide 7


Slide 8

Výhody a nedostatky primárneho radaru
Aby PSR mal dostatočný maximálny dosah, jeho vysielač musí
Primárne
radary(energetická
(PSR – Primary
Surveillance
Radar)musí
sú z
mať veľmiprehľadové
vysoký výkon
náročnosť)
a prijímač
primárnych
radarov v súčasnosti najpoužívanejšie v civilnom
mať vysokú citlivosť.
letectve.
Ďalšou nevýhodou PSR (okrem špeciálnych typov) je, že nevie
Hlavnou
výhodou
PSR jehladinu)
to, že sú schopné
detekovať
každý cieľ,
ktorý
zistiť výšku
(letovú
sledovaných
lietadiel.
Niektoré
sa
nachádza vnevýhody
oblasti ich(energetická
krytia. Nepotrebujú
na to žiadne
spomínané
náročnosť,
zložité spolupraobvody
cujúce
zariadenie
nainštalované
palube lietadla.
V ich
prípade
sa teda
spracovania)
značne
zvyšujúnaobstarávaciu
cenu
PSR
a náklady
jedná
nezávislé sledovanie.
Musí sa
byťPSR
splnená
lenpoužívajú
základná podmienka,
na ichoprevádzku,
napriek tomu
stále
v civilnom
aby
cieľ odrážal
rádiové
vlny. radary (TAR).
letectve
najmä ako
okrskové
Hlavná výhoda je však zároveň aj hlavnou nevýhodou PSR. Okrem
užitočných cieľov odrážajú rádiové vlny aj neužitočné ciele (terénne
prekážky, pozemné predmety, meteorologické útvary a pod.). Aby sa
užitočné ciele dali identifikovať na pozadí neužitočných odrazov je
potrebné veľmi zložité spracovanie prijatého odrazeného signálu.


Slide 9

Sekundárny radar
Existujú tri druhy, tri vývojové stupne sekundárnych
radarových
Sekundárnysystémov:
prehľadový radar SSR bol vyvinutý ako
doplnok k primárnemu prehľadovému radaru PSR. Primárny
klasický sekundárny
prehľadový
radar – SSR
radar •ponúka
len obmedzenú
informáciu
o polohe cieľa
na princípe
pohyblivého
(diaľka,(extraktor
azimut). pracuje
Sekundárny
radar dokáže
okremokna)
tejto informácie
poskytnúť aj identifikáciu cieľa a informáciu o výške (letovej
• monoimpulzný sekundárny prehľadový radar – MSSR
hladine).
V minulosti bol PSR hlavným zdrojom informácií, v súčasnom
• monoimpulzný
sekundárny
SSR
s
civilnom
letectve sa hlavný
dôrazprehľadový
kladie naradar
SSR,
najmä
pri
adresným
dopytovaním
– MSSR
Mode
S (enroute).
sledovaní
a riadení
cieľov v rámci
riadenej
oblasti
Tento vývoj dokumentuje aj Eurocontrol Standard Document for
POZNÁMKA:
Radar
Surveillance in En-route and Major Terminal Areas, ktorý
Extraktor sekundárneho radaru spracováva videosignál z prijímača. Výsledkom
okrem
inéhojedefinuje
štandard
preobsahuje:
radarové krytie.
celého procesu
správa o plote
(cieli), ktorá
•Pre
diaľkuriadenú
a azimut plotu,
oblasť to má byť dvojité sekundárne radarové
• kódy odpovedí v móde A a C,
krytie.
Pre hlavné koncové oblasti dvojité sekundárne a
• časovú značku,
jednoduché
primárne
• potvrdenie (platnosť)
kódu. radarové krytie.


Slide 10

Princíp
klasického
SSR
Výhodyčinnosti
a nedostatky
sekundárneho
radaru
Prenos
informáciesekundárnych
pri SSR pozostávaradarov
z dvoch fáz:
Nedostatkami
najmä:
Zatiaľ čo primárny radar pracuje na princípe sú
odrazu
vyslaného
signálu od pasívneho cieľa (nezávislé sledovanie), sekundárny
• fáza –vzniká
vysielania
alebo
dopytovania,
Sekundárne
radary
majú
dve
veľké
výhody
oproti
primárnym
4)
Obmedzený
počet
kódov
pre
identifikáciu
kspôsobená
dispozícii
je
2)
FRUIT
Reply
Uncorelatted
Time)
––
nesynchrónne
1)
Garbling
ak
dve
alebo
viaceré
lietadlá
letia
blízko
seba
3)
Chýbajúca
odpoveď
odpovedača
–In
môže
byť
radar
môže(False
detekovať
len
taký
cieľ,
ktorý
je vybavený
vhodným
• fáza
príjmu
alebo
odpovede.
radarom.
len
4
096
kódov
palubných
(12
informačných
impulzov,
2
rušenie
spôsobené
prijatím
aOdpovede
spracovaním
lietadla,
nezávisle
od
ich
výšky.
ich odpovede
odpovedačov
sa
týmito
príčinami:
spolupracujúcim zariadenímčísiel
(kooperatívne
nezávislé
stavy
jedného
informačného
impulzu).
ktorého
odpovedač
odpovedal
nanazýva
základe
dopytu
iného
vtedy
prekrývajú
čo môže
pri
ich sa
spracovaní
viesť
k odpovedač
nesprávne
sledovanie).
Toto
zariadenie
palubný
Nakoľko
SSR
vyžaduje
kooperujúce
zariadenie
naveľkého
palube
Prvá
výhoda
je,
že prijímajú
lendopytovač
odpovede
od odpovedačov
acieľa
nie
(nemusí
to
byť
len
pozemného
radaru
ale
určenej
polohe
alebo
počtu
cieľov,
k
strate
cieľov
alebo
k
nespráv•dopytovača
preťaženie
(saturácia)
odpovedača
z
dôvodu
počtu
alebo transpondér.
musí
byť
definované
štandardné
prostredie
pre
jeho
odrazy
od cieľov
a teda
nemajú
problémy
clutterom
(odrazy
od
5)
Ďalšie
nedostatky
sú
spôsobené
použitím
pohyblivého
aj
dopytovač
palubného
systému
ACAS
–
Airborne
Collision
nemu
dekódovaniu
identifikácie
(palubného
čísla)
alebo
výšky
dopytov
(max.
1200
– určité
2000
odpovedí
za ssekundu)
činnosť.
rušivých
cieľov)
.odpovedača
okna
v hladiny).
extraktore.
Sú
to –rozšíreným
najmä
nízka
presnosť
určenia
Avoidance
System).
Práve
používaním
SSR
a
•(letovej
zablokovanie
po
prijatí
dopytu
nesmie
tento
Vysielač
(dopytovač)
SSR
vyšle
dopyt,
ktorý
prijme
V
ICAO cieľa
Annex
10. inému
zväzok
IV veľkého
sú
štandardizované
parapolohy
v
azimute,
potreba
počtu
odpovedí
na
systémov
ACAS
sa
množstvo
FRUIT–u
zvyšuje
Príčinou
vzniku
garblingu
je
to,
že
extraktor
sekundárneho
odpovedať
žiadnemu
dopytu
najmenej
počas
vysielania
prijímač palubného odpovedača na palube cieľa. Odpovedač
metre
dopytovača
azablokovanie
odpovedača
(napr.
pracovná
frekvencia,
Druhou
výhodou
je,
že sú abránových
schopné
na
základe
odpovede
potvrdenie
existencie
lietadla
veľmi
častý
výskyt
,,duchov“
ako
radarunesprávne
určí
polohy
impulzov
pri
viacerých
odpovede
a
toto
musí
skončiť
najneskôr
125
vyhodnotí, na aké parametre sa ,,pýta“ dopytovač, vytvorí
vhodnú
dĺžka
synchronizačného
impulzu,
časové
medzery
medzi
odpovedača
identifikovať
lietadlo
aV určiť
jeho výšku
resp.
letovú
výsledok
odrazov.
odpovediach,
ktoré
sa
prekrývajú.
náväznosti
na
to
potom
nesµs
po
vyslaní
posledného
impulzu
odpovede
odpoveď, ktorá obsahuje informácie o daných parametroch
a
impulzmi
hladinu
. a pod.).
právne
informačné
impulzy. SSR
•vyšle
potlačenie
odpovede
– ak
je dopyt
vyslaný
ju.dekóduje
Odpoveď
prijatá odpovedača
prijímačom
je ďalej
spracovaná
a
postranným Výsledkom
zväzkom antény
dopytovača
(ISLS), informácia
trvá 35 ± 10
vyhodnotená.
spracovania
je nielen
o
Odpoveď
palubného
obsahuje
– dáta
Napriek
tomu
majú aj odpovedača
určité nedostatky,
ktoréurčité
súvisiaúdaje
s princípom
µs
polohe cieľa ale aj jeho identifikácia (palubné číslo) a letová
(identifikácia,
výška),
preto sa v niektorej literatúre hovorí nie o
ich
činnosti. antény
•hladina
zatienenie
odpovedača
(výška).
radare
ale
o obmedzenom dátovom prenose.
• porucha odpovedača


Slide 11

Máte nejaké otázky ??