RADARS ET TRANSPONDEURS

RADARS SECONDAIRES


Introduction

Le radar de surveillance secondaire ou SSR (Secondary Surveillance Radar) est une aide au contrôle de la circulation aérienne. Contrairement au radar primaire PSR (Radar primaire de surveillance), qui fonctionne en recevant le signal réfléchi par l'aéronef, le radar secondaire nécessite un transpondeur aéroporté qui répond à la réception d'une impulsion provenant d'une antenne au sol en émettant un signal de retour. Étant donné que le transpondeur transmet un signal beaucoup plus fort que celui qui est réfléchi par un avion dans les systèmes de radar primaire, il est possible d'obtenir une plus grande portée et une plus grande fiabilité avec le radar secondaire et d'utiliser des équipements au sol moins chers et plus efficaces. En outre, des informations chiffrées telles que l'altitude et un code peuvent être ajoutées au signal de retour du transpondeur, qui est ensuite affiché sur l'écran de l'opérateur.

RadarsecondareThales

Antenne à grande ouverture verticale (GOV)

Une antenne à grande ouverture verticale est typiquement utilisée par les radars secondaires. Il s’agit d’une antenne réseau qui comporte une série de dipôles placés verticalement à une certaines distance l’un de l’autre. Le diagramme d’émission est mince dans la direction horizontale, mais prend toute la verticale. Une antenne GOV sera inclinée de telle sorte que le pic d’émission soit à un angle d’élévation (ou de site) positif. Le gain typique à l’horizontale sera de 4 à 10 dB plus bas que celui du pic pour minimiser la puissance émise sous l’horizontale qui peut être réfléchie par le sol vers la cible. Le taux de diminution d’intensité sous l’horizon est ensuite généralement de 1,5 à 2 dB par degré d’élévation.
Parce que le gain est réduit aux angles négatifs, l’antenne GOV inclinée a les avantages suivants :
- la réduction des lobes secondaires négatifs permet d’augmenter la portée utile du radar ;
- la puissance transmise et retournée par réflexions multiples au sol est minimisée ce qui augmente la certitude que le retour provient de l’angle de visée dans le cas d’un radar mono-impulsion ;
- l’énergie provenant de réflexion sur des édifices et autres surfaces réfléchissantes sous l’horizon est minimisée ce qui réduit l’erreur de position des aéronefs lors de l’interrogation du radar secondaire.

RadarsecondareGOV

Principe de fonctionnement

L'antenne radar au sol tourne (généralement à 5-12 tr/min) et transmet une interrogation qui est reçue par l'équipement embarqué (transpondeur) a bord de l'avion. Le transpondeur renvoie une réponse contenant au moins un code (s'il fonctionne en mode A) mais le plus souvent, celui-ci est combiné avec le niveau (mode C) ou d'autres informations, par exemple l'identification de l'avion, le niveau sélectionné, etc. (mode S).
L’interrogation par le radar se fait sur la fréquence 1030 MHz et la réponse de l’avion sur la fréquence 1090 MHz.

Radar secondaire Principe

L’ Interrogateur du radar secondaire génère des trains d’impulsions (Modes) modulées à destination des aéronefs.
Différents modes :
Mode 1 et 2 : identification militaire basique.
Mode 3/A : Mode alpha identification avion par un code unique à 4 chiffres (4096 combinaisons). Lorsqu'un SSR interroge un transpondeur en mode A, le transpondeur répond avec l'identification de l'avion (code SQWK).
Bien que 4 096 codes d'identité différents disponibles dans une réponse en mode A puissent sembler suffisants, une fois que des codes particuliers ont été réservés à des fins d'urgence et autres, le nombre est considérablement réduit.
Mode C : Information de l’altitude de l’aéronef. Lorsqu'un SSR interroge un transpondeur en mode C, le transpondeur répond par l'altitude barométrique de l'avion.
Le mode C fournit des incréments de hauteur de 100 pieds, ce qui était initialement adéquat pour surveiller les aéronefs séparés d'au moins 1000 pieds. Cependant, comme l'espace aérien devenait de plus en plus encombré, il devenait important de surveiller les aéronefs avec des séparations plus petites.

Radar Sec Mode C

Le transpondeur de l’aéronef détecte ces messages et répond par un train d’impulsions spécifiques contenant des impulsions constituant des mots de données. Le Récepteur du radar secondaire reçoit ces signaux avant extraction et pistage.

Radar Sec Mode C

Mode S: Adressage sélectif.
Le Mode S, présente des caractéristiques d'interrogation différentes. Il comprend des impulsions P1 et P2 du faisceau principal de l'antenne pour s'assurer que les transpondeurs Mode-A et Mode-C ne répondent pas, suivies d'une longue impulsion modulée en phase.
Les 16 millions de permutations des codes d'adresse d'aéronef 24 bits ont été alloués par blocs à des états individuels et l'attribution est donnée dans l'Annexe 10 de l'OAC.
Une interrogation en Mode S comprend deux impulsions de 0,8 µs de large, qui sont interprétées par un transpondeur en mode A et C comme provenant d'un lobe latéral d'antenne et donc une réponse n'est pas requise.
L'impulsion longue P6 suivante est modulée en phase avec la première inversion de phase, après 1,25 µs, synchronisant le détecteur de phase du transpondeur. Les inversions de phase ultérieures indiquent un bit de données de valeur 1, sans inversion de phase indiquant un bit de valeur 0. Cette forme de modulation offre une certaine résistance à la corruption par une impulsion de chevauchement fortuite provenant d'un autre interrogateur au sol.
L'interrogation peut être courte avec P6 = 16,125 µs, principalement utilisée pour obtenir une mise à jour de position, ou longue, P6 = 30,25 µs, si 56 bits de données supplémentaires sont inclus. Les 24 derniers bits contiennent à la fois la parité et l'adresse de l'avion. A la réception d'une interrogation, un avion décodera les données et calculera la parité. Si le reste n'est pas l'adresse de l'avion alors soit l'interrogation ne lui était pas destinée, soit elle a été corrompue. Dans les deux cas, il ne répondra pas. Si la station au sol attendait une réponse et n'en a pas reçu, elle réinterrogerait.

RadarInterro Mode S

Lorsqu'un SSR interroge un transpondeur en mode S , le transpondeur répond avec un large ensemble de données de surveillance (par exemple, le numéro de vol, l'adresse sur 24 bits, les vitesses, l'orientation, la trajectoire, l'altitude sélectionnée, l'état air/sol, etc.)
La réponse de l'avion est constituée d'un préambule de quatre impulsions espacées de telle sorte qu'elles ne puissent pas être formées par erreur à partir de réponses chevauchantes en mode A ou C. Les impulsions restantes contiennent des données utilisant la modulation d'amplitude de position d'impulsion . Chaque intervalle de 1 µs est divisé en deux parties. Si une impulsion de 0,5 µs occupe la première moitié et qu'il n'y a pas d'impulsion dans la seconde moitié, alors un 1 binaire est indiqué. Si c'est l'inverse, cela représente un 0 binaire. En effet, les données sont transmises deux fois, la deuxième fois sous forme inversée. Ce format est très résistant aux erreurs dues à une réponse brouillée d'un autre aéronef.

Radar Sec Mode S

Lorsque la réponse est reçue, la position de l'avion (distance et relèvement) est déterminée. La distance est calculée en connaissant la différence de temps entre l'interrogation et la réponse (la vitesse de propagation est la vitesse de la lumière). L'azimut est pris à partir de la position de l'antenne.
Le modes S comporte : - Le mode élémentaire (ELS) - Le mode enrichi (EHS) Note : Les informations reçues dépendent du mode d'interrogation (A, C ou S) et de la capacité du transpondeur. Par exemple, une interrogation en mode A recevra une réponse en mode A même si le transpondeur peut avoir une capacité en mode C ou S et une interrogation en mode C ne déclenchera pas de réponse d'un transpondeur en mode A. Généralement, deux interrogations en mode A sont suivies d'une interrogation en mode C. La raison pour laquelle le mode A est utilisé plus fréquemment est que l'identité de l'aéronef (le code SSR) est plus importante pour le contrôleur.
Le niveau de vol reçu du transpondeur est toujours par rapport à la pression standard (1013,25 hPa, 29,92" Hg), quel que soit le calage altimétrique sélectionné par le pilote. Par conséquent, lorsque le contrôleur observe que deux avions sont séparés de 1000 pieds, cela signifie que cette séparation existe quel que soit le calage altimétrique des deux avions.

FRUIT

Étant donné que tous les aéronefs répondent sur la même fréquence de 1090 MHz, une station au sol recevra également les réponses des aéronefs provenant des réponses d'autres stations au sol. Ces réponses indésirables sont appelées FRUIT (False Replies Unsynchronized with Interrogator Transmissions ou encore False Replies Unsynchronized In Time). Plusieurs réponses FRUIT successives peuvent se combiner et sembler indiquer un aéronef qui n'existe pas. À mesure que le transport aérien se développe et que de plus en plus d'avions occupent l'espace aérien, la quantité de FRUITS générés augmente également.

Image suite