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RADARS ET TRANSPONDEURS

LES TRANSPONDEURS


Introduction

Un transpondeur (contraction des mots anglais transmitter – responder) est un dispositif qui émet une réponse lorsqu'il reçoit une interrogation par radiofréquence. Il s'agit de la partie embarquée du système RADAR de surveillance secondaire. En aéronautique, les avions possèdent des transpondeurs pour aider à leur identification par les radars de l'ATC (contrôleurs aériens) mais aussi comme système anti-collision avec les autres avions . Certaines balises de détresse installées sur les aéronefs se déclenchent en cas de crash et fonctionnent également selon ce principe.

Un peu d’histoire

Les premiers systèmes de transpondeurs ont été développés en aéronautique par les armées britannique au cours de la Seconde Guerre mondiale. Ce système permettait de reconnaître l'écho radar d'un appareil ami et ainsi pouvoir le différencier d'un appareil ennemi. Les États-Unis ont adopté ce système et l'ont appelé "Identification of Friend or Foe" ou IFF, un terme encore utilisé par les militaires aujourd'hui. Ce concept était au centre de la technologie du NORAD dans la défense de l'Amérique du Nord au cours de la Guerre froide.
Le système est adapté pour le contrôle aérien de l'aviation civile dans les années 1950, en utilisant un radar secondaire.

Les boitiers de commandes

Sur un avion de tourisme, un transpondeur ressemble généralement à la photo ci-dessous. Il regroupe la partie contrôle, affichage et électronique dans un seul bloc.

Boitiers transpondeurs

Sur les avions de tansport Boeing ou Airbus, les constructeurs ont placé le boitier de contrôle du transpondeur sur la console centrale.

Boitiers transpondeurs

Les transpondeurs doivent avoir 4096 capacités. Le nombre 4096 provient du nombre de codes différents que l'on peut créer à partir de 7 chiffres différents par groupes de 4.
Selon le mode d'interrogation, les transpondeurs peuvent fournir le code d'identification, la position de l'avion, l'altitude pression, l'indicatif d'appel et d'autres informations.

Principe de fonctionnement

Les principaux modes de transpondeur

Pour l'aviation civile, il existe 4 principaux modes.
Mode A (Alpha)
C’est le plus basique et le plus ancien des modes. Le transpondeur en mode Alpha transmet une seule information au radar secondaire son code SSR de quatre chiffres entre 0 et 7 inclus. Seule sa position (gisement et distance par rapport à l'antenne) pourra être affichée sur le radar.
Mode C (Charlie)
Le transpondeur fonctionne tout comme le A, mais il transmet en plus de son code SSR une information sur l'altitude de l'aéronef. Celle-ci est déterminée par rapport au calage standard 1013 hPa et se fait par incréments de 100 pieds.
Mode S (Sierra)
L'expansion du trafic aérien a rendu la limite 4096 codes très pénalisante, et il est devenu de plus en plus difficile d'assigner un code unique dans une région de contôle de vol. Pour éviter ce probléme chaque transpondeur posséde un identifiant unique de 24 bits, sur les 16 777 214 possibles, qui sera attribué par l’OACI ou l’autorité régionale aérienne compétente. Les identificateurs commencent par une séquence de bits reliés à l’autorité locale émettrice (pour la France 0011 10 ) et qui sera suivie d’une série unique de bits pour chaque transpondeur.
Le Mode S permet donc d'établir une interrogation sélective dans laquelle les données comme l'immatriculation ou l'indicatif de l'avion, son altitude ou n'importe quelle autre donnée (Vitesse, cap ....) pourront être transmises.

EcranModeS

Ci-dessus: Réponse d’un transpondeur en mode S (cible du bas) et celle en mode A/C (cible en haut)

Mode ADS-B
L'ADS-B (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) permet à un avion, grâce à un équipement embarqué, de déterminer sa position exacte à l'aide de la navigation par satellite, puis de partager cette position avec d'autres avions dans la région (ADS-B "Out"). Voir Traffic collision avoidance sytem .
En outre, votre avion peut recevoir la position d'autres avions dans votre région grâce à leur équipement (ADS-B "In"). En outre l' ADS-B permet de partager ces informations avec le contrôle du trafic aérien. En ADS-B c’est le transpondeur qui envoie les données de l’avion tout autour de lui, chaque seconde.
Il transmet des informations telles que :
• Sa vitesse indiquée
• Sa position GPS (ou à défaut sa position calculée par centrale inertielle, moins précise)
• Son cap magnétique
• Son altitude
• Sa vitesse verticale
• Son altitude cible sélectée (ADS-B V2)
• etc…
L’ADS-B lui-même se décline en plusieurs versions, et peut intégrer plus ou moins de fonctions.

EnsembleADS-B

Mode ADS-B Out
Un avion équipé l'ADS-B Out détermine sa position par un systéme GPS, il diffuse également son altitude, sa vitesse au sol et d'autres données aux stations au sol (controle aérien) et aux autres aéronefs, une fois par seconde. Les contrôleurs aériens et les avions correctement équipés peuvent recevoir immédiatement ces informations. Cela permet un suivi plus précis des aéronefs par rapport à la technologie radar, qui balaie les informations de position toutes les 5 à 12 secondes.
Les stations terrestres ADS-B sont plus petites et plus adaptables que les tours radar et peuvent être placées à des endroits où le radar ne peut pas l'être. Grâce aux stations terrestres installées dans tout le pays, même dans les zones difficiles à atteindre, l'ADS-B offre une meilleure visibilité, quel que soit le terrain ou les autres obstacles.

Mode ADS-B In
L'ADS-B In reçoit les signaux de tous les autres avions dans la zone et de la station au sol directement sur les instruments de bord. Les aéronefs équipés de l'ADS-B In ont accès aux affichages graphiques des conditions météorologiques ainsi qu'aux avis textuels, y compris les activités météorologiques importantes.
Information de trafic sur un Navigation Display.

NavDisplay ADBIn

Les différents codes de tanspondeurs

Codes classiques
- 2000 : IFR non contrôlés
- 7000 : standard VFR Europe
- 7066 : ballons sondes
- 7070 : activités de parachutage
- 7076 : Canadair
- 7500 : détournement
- 7600 : panne radio
- 7700 : détresse

Tous les transpondeurs en mode A, C et S comprennent un bouton "IDENT" pour "IDENTIFIER". En appuyant dessus, un bit supplémentaire sera envoyé sur la réponse à l’interrogation, et fera clignoter le plot radar sur l’écran du contrôleur aérien. Dans un espace avec beaucoup de trafic, il n’est pas rare qu’un contrôleur demande à un pilote de faire "transpondeur ident" ou "Squawk ident" pour localiser rapidement l'aéronef parmi les autres.
Ci-dessous: Écran radar de contrôle aérien.

EcranradarTranspondeur.png
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