V predchádzajúcom článku sme sa Vám pokúsili priblížiť problematiku primárnej rádiolokácie objektov vo vzdušnom priestore prostredníctvom primárnych radarov. V dnešnom pokračovaní série článkov sa Vám pokúsime priblížiť moderejšiu technológiu – sekundárne radary.
Sekundárna rádiolokácia – sekundárne prehľadové radary v módoch A a C
Keďže po 2. svetovej vojne ostali stovky lietadiel nevyužité na zemi, bolo potrebné pre ne nájsť vhodné využitie. Jednotlivé krajiny prišli na to, že niektoré typy lietadiel sa dajú demilitarizovať, vhodne upraviť a použiť v civilnej leteckej prevádzke na prepravu cestujúcich, nákladu a pošty. A tak sa v nasledujúcich rokoch prevádzka vo vzdušnom priestore postupne zhusťovala a primárne radary už nedokázali poskytnúť vtedajším riadiacim letovej prevádzky dostatočný prehľad o aktuálnej situácií vo vzdušnom priestore. Vedci a výskumníci preto postupne hľadali riešenie vzniknutej situácie.
Polovica 20. storočia znamenala prielom, keďže boli zaznamenané prvé dôležité požiadavky na systém, ktorý by dokázal riadiacim letovej prevádzky pomôcť pri ich práci. Systém dostal názov sekundárny radar, pričom spolu so systémom boli zadefinované aj 2 pracovné frekvencie, bez ktorých systém nedokáže fungovať:
– Frekvencia 1030 MHz ako frekvencia dotazovania (up-link),
– Frekvencia 1090 MHz ako frekvencia odpovedania (down-link).
Ako už zo spomenutých frekvencií vyplýva, systém je kooperatívny a teda vyžaduje spolupracujúce zariadenia nielen na zemskom povrchu – dotazovače a prijímače, ale aj na palubách lietadiel – palubné odpovedače sekundárneho radaru. Prvé radarové odpovedače boli veľmi jednoduché zariadenia, ktoré počúvali na nastavenej frekvencií a keď zaznamenali vopred známy a dohodnutý signál, odpovedali vlastným signálom na inej frekvencií. Dnešné radarové odpovedače sú však veľmi zložité zariadenia, do ktorých je privedené veľké množstvo vstupných údajov a zohrávajú tak dôležitú úlohu.
Princíp činnosti sekundárnych prehľadových radarov.
Základný princíp činnosti sekundárnych radarov je teda nepretržité dotazovanie lietadiel v dosahu anténneho systému na frekvencií 1030 MHz. Lietadlo, ktoré prijalo takýto dotaz, dotaz spracuje, pripraví naň odpoveď a následne prostredníctvom vopred stanoveného pracovného módu odpovedača odošle odpoveď, s priradenými informáciami o lietadle, na frekvencií 1090 MHz.
Vzhľadom na fakt, že sa odosielajú a prijímajú krátke elektromagnetické signály – bez potreby nepretržitého vysielania, je anténny systém sekundárnych radarov mierne jednoduchší, pričom je často možné vidieť antény primérneho a sekundárneho radaru v rámci jedného celku.
Spojenie antén primárneho a sekundárneho radaru do jedného celku. (Letisko Burgas LBBG/BOJ)
Tak ako už bolo spomenuté, sekundárny radar okrem polohy lietadiel dokáže podľa aktuálne nastaveného pracovného módu odpovedača odosielať rôzne informácie o lietadlách. Pracovné módy sú značené abecedne v nasledujúcom poradí:
– Mód A – dokáže poskytnúť údaj o polohe a identifikácií,
– Mód B – dokáže poskytnúť údaj o polohe a identifikácií, ale nepoužíva sa,
– Mód C – dokáže poskytnúť údaj o polohe, identifikácií a aktuálnej tlakovej výške lietadla,
– Mód D – dokáže poskytnúť údaj o polohe, identifikácií a aktuálnej tlakovej výške lietadla, ale nepoužíva sa,
– Mód S – dátový mód, ktorý okrem údajov o polohe, identifikácií a tlakovej výške dokáže poskytnúť aj rôzne ďalšie údaje o lietadle, ako je napr. jeho rýchlosť, nastavenie FMS a pod.
Každý pracovný mód je definovaný nielen obsahom a množstvom poskytnutých informácií, ale aj svojou funkčnosťou. Každý pracovný mód má pridené určité dotazovacie impulzy, ktorých časová vzdialenosť tento pracovný mód definuje. Radarové odpovedače na palube lietadla tak vedia, ktoré informácie majú do odoslanej odpovede zahrnúť. Okrem dátových impulzov však odpoveď môže obsahovať aj špeciálny SPI impulz, ktorý slúži na zvýraznenie lietadla na radarovej obrazovke. Udeje sa tak na príkaz riadiaceho letovej prevádzky „squawk ident“, kedy pilot túto funkciu aktivuje stlačením tlačidla IDENT na odpovedači.
Údaje o aktuálnej výške lietadla v móde C sa získavajú z výškomera, ktorý výšku spracuje, zakóduje a odosiela v rámci správy. V tomto pracovnom móde sa údaj o aktuálnej výške lietadla aktualizuje každých 100 ft.
Identifikácia lietadla v pracovných módoch A a C je určená špeciálnym identifikačným 4-ciferným kódom – tzv. squawk kódom. Riadiaci letovej prevádzky vopred každému lietadlu určí, akú kombináciu čísel – squawk bude mať pridelený jeho let. Piloti tento squawk kód nastavia na odpovedači a následne ich riadiaci letovej prevádzky vie medzi ostatnými lietadlami jednoznačne identifikovať. Squawk kód pozostáva z kombinácie čísel 0-7, v kombináciach od 0000 po 7777, pričom prvá a posledná kombinácia sa z dôvodu správnej funkčnosti nepoužívajú. Celkovo je tak možné priradiť 4096 squawk kódov, čo v súčasnej prevádzke nepostačuje.
Ovládací panel radarového odpovedača je umiestnený na viditeľnom a dostupnom mieste.
Identifikačný squawk kód sa však behom letu môže aj niekoľkokrát zmeniť. Zmena sa deje najčastejšie pri prelete hraníc jednotlivých krajín/sektorov tak, aby nedošlo k dvom rovnakým squawk kódom v určitej oblasti. Každý štát má pridelné určité rozmedzie číselnej kombinácie squawk kódov, podľa ktorého tieto kódy prideľuje. Zároveň sú stanovené určité kombinácie, ktoré pomáhajú riadiacim letovej prevádzky, ale aj pilotom, v rôznych núdzových situáciach. Typické núdzové squawk kódy sú:
– 7500 – nezákonný čin na palube lietadla,
– 7600 – strata rádiového spojenia na palube lietadla,
– 7700 – iné núdzové situácie na palube lietadla.
Vzhľadom na charakter poskytovaných údajov o lietadle je súčasné využitie pracovných módov A a C prevažne v lietadlách všeobecného letectva, hlavne v neriadených vzdušných priestoroch. Vzhľadom na narastajúci objem letovej prevádzky nielen komerčných lietadiel, ale aj súkromných lietadiel všeobecného letectva, je možné povedať, že v blízkej budúcnosti nebudú módy A a C postačovať a lietadlá bude potrebné vybaviť novšími radarovými odpovedačmi s dátovým spojením – Mód S. Podľa dostupných informácií plánuje EÚ zaviesť povinné vybavenie všetkých lietadiel radarovým odpovedačom v móde S do roku 2020.
Typický predstaviteľ všeobecného letectva – Cessna F150K
Čo sa týka nedostatkov, resp. nevýhod sekundárneho radaru, je ich hneď niekoľko. Prvým a dosť podstatným problémom je tzv. garbling. Ide o efekt, kedy pozemný prijímač na frekvencií 1090 MHz prijme naraz viacero odoslaných odpovedí, ktoré sa prekrývajú. Podľa stupňa prekrytia potom tieto správy radar buď dokáže spracovať, alebo ho to zahltí a správy zahodí.
Prijatie viacerých odpovedí v rovnakom čase – garbling.
Ďalším problémom je tzv. FRUIT – False Reply Unsynchronized In Time. Ide o jav, kedy pozemný prijímač prijme odpoveď, ktoré bola pripravená a odoslaná na impulz iného dotazovača. Radar si takúto správu potom nevie priradiť a nedokáže ju využiť. Tento jav nastáva hlavne v oblastiach, ktoré sú husto pokryté pozemnými dotazovačmi, resp. v pohraničných oblastiach, kde nie je pokrytie dotazovačmi v jednotlivých krajinách navzájom koordinované. Výskyt FRUIT-u výrazne zvyšuje aj protizrážkový systém ACAS, ktorého princíp činnosti spočíva v dotazovaní lietadiel v blízkosti na rovnakej frekvencií 1030 MHz, pričom lietadlá pre tieto dotazy tak isto pripravia odpovede na frekvencií 1090 MHZ.
Na kvalitné a dostatočné radarové pokrytie je potrebné, aby lietadlá odpovedali pomerne často, pretože z jednej odpovede nie je možné presné určenie a potvrdenie skutočnej polohy lietadla. Tak isto sa v procese rádiolokácie sekundárnymi prehľadovými radarmi používa na potvrdenie polohy viacej radarov súčasne, nestačí len jeden. Všetky tieto chyby a nedostatky podstatne zaťažujú celkový systém sekundárnych radarov a preto boli vyvinuté ďalšie techniky rádiolokácie, ktorým sa postupne budeme venovať v nasledujúcich článkoch v budúcnosti. 🙂
Typické zobrazenie údajov získaných zo sekundárnych radarov na radarovej obrazovke.
Prečítajte si tiež:
Techniky prehľadovej rádiolokácie lietadiel vo vzdušnom priestore I.
