Как обеспечивается радиолокационное разделение основных и второстепенных целей?

Радары управления воздушным движением бывают двух видов, причем большинство центров УВД используют оба и отображают выходные данные обоих на одном экране:

  • Первичный обзорный радар (PSR) представляет собой настоящую радиолокационную систему, которая обнаруживает воздушные суда (а также объекты, не являющиеся воздушными судами, такие как птицы, воздушные шары, погода, части , оторвавшиеся от воздушных судов , землю ...), отражая от них радиоволны. Ценность PSR заключается в том, что она может обнаруживать не только самолеты с работающими и отвечающими транспондерами, но и самолеты без них.функционирующие транспондеры и вышеупомянутые несамолётные, но потенциально представляющие интерес для летательных аппаратов объекты. Однако, чтобы максимально охватить воздушное пространство за 360-градусный обзор, луч радара от большинства гражданских передатчиков PSR имеет форму веера; в любой момент луч покрывает (во всех смыслах и целях) только один азимут, но распространяется на широкий диапазон углов места. Радар не может определить угол места возвращающегося отраженного сигнала, что делает большинство систем PSR бесполезными для определения высоты и вносит некоторую неточность и переменную степень неточности в наземное положение цели.(поскольку объект, производящий возврат, мог находиться в любом месте вдоль сегмента вертикальной дуги на наклонном расстоянии от цели в плоскости луча радара). 1
  • Вторичный обзорный радар (SSR), строго говоря, вообще не радар. Вместо того, чтобы отражать радиоволны от местного населения летающих объектов, он, по сути, кричит: «Кто-нибудь есть?» в слепую; Самолеты, оборудованные транспондером, слышат этот вызов, и транспондер самолета затем передает положение самолета, высоту, скорость полета, направление, номер рейса, тип самолета, лицензию, регистрацию, подтверждение страховки и т. д., что позволяет системе ВОРЛ отображать точную информациюположение самолета, производящего возврат, наряду с вышеупомянутой другой различной интересной информацией. Это делает SSR чрезвычайно полезным, особенно в перегруженном воздушном пространстве, но он не может ничего обнаружить без транспондера, или со сломанным транспондером, или с выключенным транспондером. SSR планируется в конечном итоге заменить на ADS-B , который работает по существу точно так же, за исключением того, что транспондер самолета транслирует всю вышеупомянутую информацию вслепую, без запроса, что устраняет необходимость иметь большой, дорогой Передатчик ВОРЛ для каждого средства УВД.

Вот иллюстрация разницы в определении и отображении информации о местоположении цели между первичным и вторичным радарами:

Описание изображения здесь

Отделение второстепенных целей друг от друга (при условии, что заинтересованные авиадиспетчеры и пилоты обращают внимание и делают то, что должны), очевидно, тривиально; вам просто нужно избегать того, чтобы два или более самолетов занимали одно и то же место на одной и той же высоте в одно и то же время. Отделение основных целей друг от друга также довольно тривиально, несмотря на нечеткую информацию о местоположении и отсутствие информации о высоте; два или более самолетов, занимающих разные сегменты вертикальной дуги (и, таким образом, отделенные друг от друга), будут отображаться как две или более отдельных целей, поэтому хитрость заключается в том, чтобы не дать двум или более самолетам занять один и тот же сегмент дуги. Если вы имеете дело только с основными целями, разделение между самолетами может быть обеспечено за счет того, что точки на экране будут удалены друг от друга.

Однако, если вы имеете дело с сочетанием основных и второстепенных целей, возникает проблема: поскольку информация о местоположении определяется по-разному для основных и второстепенных целей, самолет в данной позиции может появиться в одном из двух разных мест. на экране, в зависимости от того, является ли это основной или вторичной целью:

Анатомия надвигающегося столкновения в воздухе

Сразу должно быть очевидно, что такой же эффект может быть получен, если первичная и вторичная цели будут производиться с разных самолетов; два самолета в опасной близости друг от друга могут показаться диспетчеру разделенными безопасным расстоянием, если один из самолетов является основной целью, а другой - второстепенной целью.

Как решить эту проблему?


1 : Некоторые системы PSR (в первую очередь военные системы, поскольку гораздо проще направить самолет на перехват нарушителя, если вы знаете его высоту и точное местоположение) предоставляют информацию о высоте; некоторые из них работают с использованием узкого «карандашного луча», который позволяет определять угол места цели за счет значительного увеличения времени сканирования, в то время как другие используют пару радаров на разных высотах и ​​измеряют разницу наклонных расстояний до цели. цель между двумя радарами, что позволяет определить высоту цели с помощью тригонометрии.

Ваше описание ВОРЛ объединяет функции ВОРЛ и ADS-B. SSR возвращает идентификатор режима C и барометрическую высоту (только эти две вещи, а не широту/долготу) и обычно интегрируется с PSR.
@GregHewgill: SSR может работать, как показано на рисунке, то есть в режиме S запросчик может запросить отчет о местоположении GPS в том же формате, который используется ADS-B.
Я не могу говорить о том, как радары УВД работают на практике, но математически довольно просто преобразовать координату широта-долгота-высота из вторичной цели в дальность-азимут в первичной системе координат.
Покажи свое лицо , даунвотер...
Вы говорите, что «ВОРЛ, строго говоря, вовсе не радар». Я упоминал об этом в другом месте на сайте, но если вы немного затуманите глаза, то SSR и ADS-B можно было бы назвать «радиолокацией». Назвать их «радиообнаружение» несколько натянуто, но не совсем смешно.

Ответы (5)

Обычно информация наблюдения из нескольких источников (PSR, SSR, ADS-B, мультилатерация и т. д.) объединяется в единую «системную дорожку» с использованием фильтра Калмана . В системе банкомата есть специальный код для работы с пересекающимися путями, когда метки могут быть перепутаны, и у диспетчеров есть процедуры для исправления этого, когда это все же происходит.

Система ОрВД делает все возможное, чтобы не отображать несколько целей для одного и того же воздушного судна.

Транспондеры режима C передают только сигнальный код (такой же, как в режиме A) и высоту, поэтому ошибка дальности из-за наклонного расстояния такая же для SSR, как и для PSR, и их можно легко объединить. В режиме S добавлены некоторые другие детали, но здесь они не имеют значения.

ADSB передает широту/долготу (и многое другое), поэтому у него нет ошибки наклонной дальности. Однако сообщения ADSB также содержат тот же сигнальный код и высоту, что и в режиме A/C/S, что означает, что цели ADSB могут быть тривиально объединены с соответствующими им целями SSR.

Мне сказали, что разделение с основными целями обычно не обеспечивается.

Выходной сигнал первичного радара обычно содержит много «помех от земли», таких как автомобили на автомагистрали и роторы ветряных турбин. это довольно тяжело.

Таким образом, диспетчеры ищут первичные цели только в том случае, если у них есть другие признаки того, что самолет должен быть там — либо потому, что он ведет связь по радио, но не имеет транспондера или он вышел из строя, либо потому, что другой пилот уже сообщил о самолете, который не выходит на связь. все в этом районе (планеры, воздушные шары и тому подобное часто вообще не имеют радио, и вам не нужно его иметь в неконтролируемом воздушном пространстве).

Обратите внимание, что точность районного радара не так высока, может быть, миля, поэтому наклонная ошибка в любом случае часто ниже разрешения. А поскольку вторичный радар собирает ответы транспондера на сигналы первичного радара, у него нет проблем сопоставлять вторичные цели с соответствующими первичными.

На самом деле транспондер не передает ни положение самолета, ни высоту, ни направление полета, ни любые другие вещи, о которых вы сказали. Стандартный гражданский транспондер передает только две или три части информации:

  1. 4-значный код транспондера, введенный пилотом.
  2. Нажимал ли пилот кнопку «идентификация» за последние 12 секунд.
  3. Текущее барометрическое давление, измеренное статическим портом (только для режима C).

Информация о местоположении извлекается из ответа транспондера точно так же, как и для первичного радара: направление определяется на основе того, в какую сторону была обращена тарелка во время отправки запроса, а расстояние основано на времени, которое потребовалось для ответ, чтобы вернуться. Это означает, что наклонная ошибка для первичного радара точно такая же, как и для вторичного.

Обычно радары PSR и SSR расположены вместе. Объединитель графиков на радиолокационной площадке объединяет их (или нет) и передает отчеты в систему ОрВД как усиленный SSR, только SSR или только PSR.

Затем, несколько расширяя ответ @Greg Hewgill, система ATM получает данные с нескольких радиолокационных станций и, возможно, из других источников, таких как ADS-B. В большинстве развитых стран мира, за исключением чрезвычайно малонаселенных регионов, самолеты обычно находятся в зоне действия нескольких радиолокационных станций, которые могут находиться на расстоянии десятков или даже сотен миль друг от друга. Поскольку Земля искривлена, «горизонтальная» плоскость на одном радаре отличается от плоскости радара на расстоянии 200 миль. Положения должны быть не только скорректированы по наклонной дальности, но и преобразованы в общую «системную плоскость», чтобы отчеты о местоположении одного и того же самолета с разных радаров можно было сопоставить с одним и тем же системным треком. Иногда отсутствующие данные ВОРЛ с одного радара обычно можно получить с другого радара (за исключением, конечно, таких случаев, как отказ транспондера).