Utilizzo del Sistema ADS-B a basso costo per applicazioni VFR

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA
“TOR VERGATA”
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni
Tesi di Laurea Specialistica
UTILIZZO DEL SISTEMA ADS-B A BASSO COSTO
PER APPLICAZIONI VFR (VISUAL FLIGHT RULES)
Relatore
Candidato
Prof. Mauro Leonardi
Alfredo Falcione
Anno accademico 2009/2010
Introduzione
Introduzione
L‟obiettivo di questo lavoro di tesi è di analizzare la possibilità di implementazione
della tecnica ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) utilizzata per il
controllo del traffico aereo e per la sorveglianza aeroportuale, già in uso nell‟ambito
dell‟aviazione civile e militare, a bordo di aeromobili che fanno parte delle categorie
minori come la General Aviation (voli privati, voli business) o voli da diporto (voli
sportivi o amatoriali).
Il motivo principale dell‟assenza di transponder ADS-B a bordo di questi tipi di
aeroplani è legato all‟elevato costo e, nel caso di velivoli ultraleggeri, anche al peso e
ingombro del transponder stesso. Inoltre, l‟elevato costo dei sistemi di terra, avrebbe un
impatto notevole dal punto di vista economico nel caso di aeroporti di piccola
dimensione e con un traffico aereo ridotto.
L‟utilizzo di questa tecnica anche negli ambiti appena elencati, potrebbe essere utile sia
per l‟identificazione di aeromobili sulla superficie aeroportuale, ma soprattutto per avere
una visione d‟insieme dello spazio aereo circostante l‟aeroporto.
Per i motivi suddetti, lo scopo del lavoro è quello di progettare un sistema ADS-B
COTS (Commercial Off The Shelf), da poter utilizzare nell‟ambito della General
Aviation e dei voli da diporto, che si avvicini il più possibile al sistema utilizzato
nell‟aviazione civile e militare ma che sia nettamente più economico, rinunciando, se
necessario, alle restrizioni esposte dalla normativa ICAO (International Civil Aviation
Organization) sulla volabilità.
Un sistema ADS-B è costituito principalmente da 3 componenti:
- un sottosistema di trasmissione che sia in grado di generare messaggi (report) ADS-B
e di trasmetterli;
- un protocollo di trasporto, ad esempio VHF (VDL Modo 2 o 4), 1090 MHz Extended
Squitter, o 966 MHz UAT;
- un sottosistema di ricezione che sia in grado di ricevere report ADS-B, di decodificarli
e di assemblarli; esso potrebbe essere rappresentato da un velivolo (ADS-B in), da un
veicolo di terra o da una stazione di terra.
V
Introduzione
Tipicamente un aeromobile dotato di sistema ADS-B è in grado di determinare la
propria posizione tramite i sistemi di navigazione satellitare GNSS (GPS, Galileo,
etc…) e di trasmetterla in maniera broadcast, a stazioni di terra o ad altri velivoli (come
mostrato in Figura 1) contemporaneamente ad altri tipi di informazioni riguardanti il
volo stesso, come ad esempio l‟identificativo e la categoria del volo, la direzione, la
velocità e l‟altitudine.
Satellite GPS
Ground Station
Air Traffic Control
Figura 1: Schema funzionale del sistema ADS-B
Nel caso in esame verrà trattato l‟utilizzo dell‟ADS-B nell‟ambito della General
Aviation, di cui fanno parte tutti i velivoli che per il volo utilizzano una tecnica di volo a
vista, VFR (Visual Flight Rules). Si parla di navigazione a vista quando si vola in vista
del terreno e la posizione e la direzione dell‟aeromobile vengono controllate col
riconoscimento dei punti sorvolati e con l‟ausilio di apposite carte di navigazione;
questo tipo di navigazione non richiede nessun tipo di strumentazione ma può essere
eseguita soltanto in condizioni meteorologiche che assicurano buona visibilità [1].
VI
Introduzione
Le regole VFR, infatti, sono stilate traendo ispirazione dal principio fondamentale del
“vedere ed essere visti”; in virtù di questo principio ispiratore, le regole VFR fissano
dei limiti minimi e massimi di [2]:
- quota: pari a 20000 piedi, ovvero 6.1 Km circa, oltre i quali è obbligatorio utilizzare
una tecnica di volo strumentale, IFR (Instrument Flight Rules);
- visibilità orizzontale: pari a 5 o 8 Km dipendentemente dal livello di volo FL (Flight
Level) tenuto;
- distanza orizzontale dalle nubi: pari a 3 Km;
- distanza verticale dalle nubi: pari a 0.6 Km all‟incirca.
I parametri appena elencati fanno riferimento a condizioni meteorologiche compatibili
con lo svolgimento di un volo VFR, dette VMC (Visual Meteorological Conditions), e
al caso di voli VFR effettuati di giorno e verranno approfonditi nel seguito.
Nulla vieta tuttavia, anche volando secondo le regole VFR, di utilizzare la navigazione
radioassistita, secondo cui la propria posizione viene determinata con una certa
approssimazione effettuando (tramite opportuni strumenti a bordo dell‟aeromobile) dei
rilevamenti goniometrici rispetto a dei radiofari posti a terra e la cui posizione è nota a
priori, ed eventualmente affiancando a ciò l‟utilizzo di apparati GPS.
I piloti che utilizzano la tecnica VFR devono assumersi la responsabilità per la loro
separazione da tutti gli altri aeromobili e non sono generalmente assegnate rotte o
altitudini dai controllori del traffico aereo. Nelle vicinanze di aeroporti in cui il traffico
aereo è molto elevato e in alcuni tipi di spazio aereo, gli aeromobili che volano con VFR
sono tenuti a possedere un transponder per identificare l‟aereo stesso sul radar.
Lo scopo di questo lavoro, quindi, è di verificare l‟utilità e in seguito la possibilità di
installare un sistema ADS-B, già utilizzato dall‟aviazione commerciale, a bordo di
velivoli che appartengano alla categoria della “General Aviation”. Inoltre, dopo aver
verificato la possibilità di installazione di un sistema del genere nell‟ambito preposto,
esso dovrà essere progettato con tecnologia COTS rispettando i requisiti derivanti dalle
necessità VFR.
Come esempio di velivoli sul quale potesse essere applicato un sistema ADS-B a basso
costo, sono stati scelti l‟aliante e l‟ultraleggero, scelta giustificata dal fatto che questo
tipo di velivoli appartengano alla categoria della GA e che non possiedano ancora un
VII
Introduzione
sistema che abbia caratteristiche simili a quelle proposte dal sistema ADS-B, visto che a
bordo di essi viene utilizzata solamente la radio per comunicare la propria posizione.
Dato che le comunicazioni tra piloti di alianti o ultraleggeri e torre di controllo
avvengono solamente via radio, l‟utilizzo dell‟ADS-B potrebbe essere utile per
diminuire le comunicazioni foniche in modo da riservare il canale di comunicazione
solamente per le situazioni di emergenza. Inoltre velivoli di questo tipo iniziano ad
avere delle caratteristiche adeguate per giustificare una possibile installazione di tale
sistema, come ad esempio le sue dimensioni, il suo peso, la quota alla quale vola e il suo
costo, caratteristiche delle quali parleremo più dettagliatamente in seguito.
VIII
Indice
Indice
Lista degli acronimi .......................................................................I
Introduzione ................................................................................. V
1 I voli VFR ................................................................................. 1
1.1
General Aviation ............................................................................... 1
1.1.1
Regole del volo a vista (VFR) per il volo libero ........................................... 5
1.1.2
Velivoli ultraleggeri [4] ............................................................................. 15
1.1.3
L’aliante [12] ............................................................................................. 24
1.1.3.1 Strumentazione di un aliante [19] .......................................................... 25
1.1.4
Aereo S.T.O.L. [20] ................................................................................... 28
1.1.5
Motoaliante [21] ........................................................................................ 30
1.1.6
Velivolo appartenente alla General Aviation [22] .................................... 31
1.1.6.1 Strumentazione di un “Cessna 172” [23] .............................................. 32
1.2
Sistemi e servizi non standard già esistenti per ultraleggeri e alianti
......................................................................................................... 39
1.3
1.2.1
Flarm (Flight Alarm) [24] ......................................................................... 39
1.2.2
T-Advisor (Traffic-Advisor) [25] .............................................................. 43
1.2.3
See You [26] ............................................................................................... 45
1.2.4
Elt (Emergency Locator Transmitter) [28] ............................................... 47
1.2.5
Portable Tower Station [29] ...................................................................... 49
1.2.6
BlueBox [29] .............................................................................................. 51
1.2.7
Traffic Monitor [29] .................................................................................. 55
Le necessità nel settore degli alianti .............................................. 56
1.3.1
Servizi per il volo sportivo (alianti) ............................................................ 59
1.4
Servizi per il volo con ultraleggeri ................................................. 67
1.5
Considerazioni sui servizi forniti .................................................... 74
Indice
2 Tecnologia ADS-B ................................................................. 75
2.1
Il funzionamento dell’ADS-B .......................................................... 75
2.2
Messaggi ADS-B [35] .................................................................... 79
2.2.1
2.3
Tecnologie di datalink [6] ......................................................................... 80
Contenuto dei messaggi ADS-B e relativo formato [35] ............... 82
2.3.1
Messaggio di posizione dell’aeromobile .................................................... 85
2.3.2
Messaggio di posizione sulla superficie ..................................................... 95
2.3.3
Messaggio di identificazione e tipo di aereo .............................................. 97
2.3.4
Messaggio di velocità ................................................................................. 99
2.3.5
Messaggio sullo stato del target ............................................................... 106
2.3.6
Messaggio di test ...................................................................................... 107
2.3.7
Messaggio sullo stato operazionale dell’aereo ........................................ 107
3 Prodotti ADS-B sul mercato ............................................... 109
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Sicetelecom [36] .......................................................................... 109
3.1.1
Transponder veicolare [36] ..................................................................... 109
3.1.2
Stazione di terra [36] ............................................................................... 112
3.1.3
Transponder avionico [36] ...................................................................... 113
Selex Sistemi Integrati [37] ......................................................... 114
3.2.1
Transponder veicolare [37] ..................................................................... 114
3.2.2
Stazione di terra [37] ............................................................................... 117
3.2.3
Transponder avionico [37] ...................................................................... 119
Thales [38] ................................................................................... 121
3.3.1
Stazione di terra [38] ............................................................................... 121
3.3.2
Transponder veicolare [38] ..................................................................... 124
Sensis [39] ................................................................................... 126
3.4.1
Stazione di terra [39] ............................................................................... 127
3.4.2
Transponder veicolare [39] ..................................................................... 128
Era [40] ....................................................................................... 129
3.5.1
Stazione di terra [40] ............................................................................... 130
3.5.2
Transponder veicolare [40] ..................................................................... 131
Indice
3.6
AirNav System [41] ...................................................................... 133
3.6.1
3.7
Stazione di terra (virtuale) [41] ............................................................... 133
Kinetic Avionic [42] ..................................................................... 135
3.7.1
Stazione di terra (virtuale) [42] ............................................................... 135
3.7.2
Stazione di terra [42] ............................................................................... 137
3.7.3
Transponder avionico/veicolare [42] ...................................................... 138
3.8
Funkwerk [43] ............................................................................. 140
3.8.1
Ricevitore avionico [43] .......................................................................... 140
3.8.2
Transponders avionici [43] ..................................................................... 141
3.9
Trig Avionics [44] ........................................................................ 143
3.9.1
Transponders avionici [44] ..................................................................... 143
3.9.2
Ricevitore avionico ................................................................................... 147
3.10
Garmin [45] ................................................................................. 148
3.10.1 Transponder avionico [45] ...................................................................... 148
3.11
Confronto tra le varie stazioni ...................................................... 149
3.12
Confronto tra i vari sistemi ........................................................... 157
3.13
Considerazioni sui prodotti ADS-B esistenti ................................ 158
4 Utilizzo dell’ADS-B per applicazioni VFR ....................... 159
4.1
Descrizione del sistema ADS-B proposto ..................................... 159
4.2
Realizzazione del sistema con tecnologia COTS .......................... 164
4.3
Rispetto dei requisiti del sistema ADS-B proposto ....................... 176
4.4
Verifica del tempo di aggiornamento dei dati di posizione ADS-B
....................................................................................................... 179
Conclusioni ................................................................................ 183
Bibliografia................................................................................ 185
Elenco delle figure .................................................................... 189
Elenco delle tabelle ................................................................... 192
Lista degli acronimi
Lista degli acronimi
AA Address Announced Field
ACAS Airborne Collision Avoidance System
ACARS Aircraft Communication Addressing and Reporting System
ADS-B Automatic Dependent Surveillance-Broadcast
AF Application Field
AGL Above Ground Level
AMSL Above Mean Sea Level
APP Centri di Controllo di Avvicinamento
ATC Air Traffic Control
ATM Air Traffic Management
ATS Air Traffic Service
ATZ Aerodrome Traffic Zone
BDS Binary Data Stores
CA Capability Field
CDS Cockpit Display System
CDTI Cockpit Display Traffic Information
CF Control Field
COTS Commercial Off The Shelf
CPR Compact Position Reporting
CTR Control Zone
CV Cavallo Vapore
DF Downlink Format
DGPS Differential Global Positioning System
DME Distance Measuring Equipment
DSP Digital Signal Processor
I
Lista degli acronimi
DSS Dependent Surveillance System
ELT Emergency Locator Transmitter
ENAC Ente Nazionale per l’Aviazione Civile
ENL Engine Noise Level
ES Extended Squitter
EUROCAE EURopean Organization for Civil Aviation Equipment
FAA Federal Aviation Administration
FL Flight Level
FLARM Flight Alarm
FIC Centro Informazioni di Volo
FT Feet
GA General Aviation
GBT Ground-Based Transceiver
GNSS Global Navigation Satellite System
GP Glide Path
GPS Global Positioning System
GS Ground Speed
HAE Height Above Ellipsoid
HMI Human Machine Interface
HPL Horizzontal Protection Limit
IAS Indicated Air Speed
ICAO International Civil Aviation Organization
IFR Instrument Flight Rules
ILS Instrument Landing System
IMC Instrument Meteorological Conditions
ISM Industrial Scientific Medical
KTS Knots
LED Light Emitting Diode
II
Lista degli acronimi
LLZ Localizer
LPD Low Power Devices
ME Message Extended squitter
MLAT Multilateration
MTBF Mean Time Between Failures
MTTR Mean Time To Recovery
NACv Navigation Accuracy Category for Velocity
NIC Navigation Integrity Category
NM Miglia Nautiche
OM Outer Marker
PI Parity/Identity Field
PDA Personal Digital Assistant
PSR Primary Surveillance Radar
QFE Question Field Elevation
QNH Question Nil Height
PPM Pulse Position Modulation
RPM Revolutions Per Minute
SAR Search and Rescue
SBAS Satellite-Based Augmentation System
S-TDMA Self-organized Time Division Multiple Access
SSR Secondary Surveillance Radar
SVS Synthetic Vision System
TCAS Traffic Collision Avoidance System
TDOA Time Difference Of Arrival
TIS-B Traffic Information Service-Broadcast
UAT Universal Access Transceiver
ULM Ultra Light Machine
USB Universal Serial Bus
III
Lista degli acronimi
VDL VHF Data Link
VDS Volo da Diporto o Sportivo
VFR Visual Flight Rules
VHF Very High Frequency
VMC Visual Meteorological Conditions
VOR VHF Omnidirectional radio Range
VPL Vertical Protection Limit
WAAS Wide Area Augmentation System
WAM Wide Area Multilateration
IV
Conclusioni
Conclusioni
Per concludere, bisogna ricordare quali sono state le motivazioni che hanno portato allo
studio dell‟utilità e della possibilità di implementare la tecnologia ADS-B nell‟ambito
della General Aviation. La motivazione principale è rappresentata dal fatto che questo
tipo di tecnologia oggigiorno ancora non viene utilizzata nell‟ambito dei voli VFR mentre
ha riscontrato un discreto successo nel campo dei voli IFR, più precisamente nell‟ambito
dell‟aviazione commerciale e militare.
Inizialmente sono stati identificati e definiti una serie di servizi principalmente rivolti alla
sorveglianza, sia a terra che a bordo, ad evitare possibili collisioni tra velivoli, al
tracciamento del percorso aereo effettuato dal velivolo, alla registrazione dei parametri di
volo e alla sicurezza dei piloti nei casi di emergenza. Tali servizi, alcuni dei quali già
utilizzati e reputati utili dai piloti di alianti e ultraleggeri, hanno lo svantaggio di essere
forniti da sistemi differenti, molto spesso proprietari, e quindi di non essere
standardizzati.
Il vantaggio di pensare ad un sistema ADS-B a basso costo che integri tutte queste
funzionalità in un unico apparato risiede nell‟ottimizzazione che si avrebbe sia in termini
di spazio che di costo oltre che nella possibilità di standardizzare i servizi che al momento
sono forniti solamente da sistemi proprietari. Ciò significherebbe, per esempio, che con
l‟ADS-B sarebbe possibile un servizio di monitoraggio da parte delle stazioni di controllo
anche per i voli VFR, contrariamente a quanto avviene oggigiorno dato che un servizio di
questo tipo è fornito solamente per i voli IFR.
Lo svantaggio di utilizzare sistemi proprietari risiede nel fatto che non si ha nessuna
garanzia sulla fruizione dei servizi dato che l‟assenza di tali specifici sistemi a bordo di
alcuni velivoli inficerebbe sul funzionamento degli stessi sistemi posseduti da altri.
Il sistema ADS-B proposto prevede una suddivisione tra la componente di terra e la
componente di bordo. Dato che esiste già, come mostrato nel Capitolo 3, qualche sistema
ADS-B con funzionalità simili ad una stazione di controllo a basso costo, ci si è
concentrati sulla componente avionica basata sulla tecnologia ADS-B.
Una possibile realizzazione, con tecnologia COTS, della componente di bordo di un
sistema ADS-B a basso costo è stata mostrata nel Capitolo 4. E‟ stato verificato che una
183
Conclusioni
realizzazione di questo tipo rispetterebbe le specifiche fisiche richieste nel caso di un
aliante o di un ultraleggero.
Difatti si è riscontrato che il sistema completo di sezione trasmittente e ricevente
comporterebbe un ingombro di 3052 cm3 e che lo spazio libero che potrebbe essere
sfruttato all‟interno della cabina di pilotaggio di un velivolo di questo tipo è dell‟ordine di
3 - 4 dm3. Inoltre il sistema proposto richiederebbe un consumo massimo di 1.5 A·h a 12
VDC; ciò significa che con una batteria montata a bordo di un aliante o di un
ultraleggero, che mediamente fornisce una corrente di 7 A·h, si avrebbe un‟autonomia di
circa 5 ore, se non venissero alimentati altri dispositivi, più che sufficienti per un singolo
volo. Il peso del sistema suddetto risulterebbe pari a 1.8 Kg; di conseguenza un‟eventuale
installazione a bordo di un velivolo di questo tipo sarebbe possibile ma potrebbe
richiedere un‟opportuna certificazione dato che l‟aggiunta di pesi a bordo di un aliante o
ultraleggero generalmente prevede un‟operazione di questo tipo. Infine il costo di circa
4000 Euro stimato per il sistema completo potrebbe essere sostenibile per un pilota di
aliante o ultraleggero se egli ritenesse il sistema realmente utile e valido.
Un parametro fondamentale per il corretto funzionamento dei servizi precedentemente
elencati relativo all‟aggiornamento dei dati di posizione. Un aggiornamento non
sufficientemente frequente, infatti, graverebbe ad esempio sul servizio di anti-collisione
che proprio per questo motivo rischierebbe di non rispettare i requisiti richiesti da un
servizio di questo tipo nell‟ambito della General Aviation. Per questo motivo sono stati
analizzati i dati, relativi alla posizione, inviati dagli aerei e ricevuti con il ricevitore
RadarBox tramite delle misure effettuate sul tetto dell‟edificio di Ingegneria
dell‟Informazione di Tor Vergata. I risultati di tali misure hanno mostrato che
l‟aggiornamento dei dati di posizione inviati dagli aerei è sufficientemente frequente e
avviene in un intervallo di tempo che va da 1 a 2 secondi.
Riguardo il sistema ADS-B proposto, presentato nel Capitolo 4, andrebbe verificato che
esso riesca a fornire tutti i servizi suddetti.
Altro vincolo per un sistema di questo tipo riguarda il costo, che non risulta eccessivo ma
che si dovrebbe cercare sicuramente di ridurre. Di conseguenza il sistema ADS-B
proposto necessita di un‟ottimizzazione dei dispositivi utilizzati, possibilmente attraverso
la progettazione di componenti ancora non presenti sul mercato.
184
Bibliografia
Bibliografia
[1] Libro di testo: “Fondamenti di navigazione” Editore Ulrico Hoepli Milano, 2001, V.
Nastro, G. Messina, p.2
[2] Documento: http://www.bluearrows.it/PDF/ENR1-2REGOLEVFR.pdf, “Regole del
volo a vista”, AIP Italia, Enav, 4 Dicembre 2008
[3] Sito: http://www.aviazionegenerale.it/cosaecome2.php
[4] Sito:
http://www.aopa.it/pdf/20090508_relazione%20AOPA%20alla%20Commissione%20Tr
asporti.pdf
[5] Sito: http://en.wikipedia.org/wiki/General_aviation_in_Europe
[6] Libro di testo: “Sistemi di rilevamento e navigazione”, Texmat, Marzo 2007,
G.Galati, M. Leonardi, pp.198, 252-259.
[7] Regolamento volo a vista: http://www.alidiclasse.com/Curiosi/DPR404.htm
[8] Libro di testo: “Traffico aereo” Aviabooks, R.Trebbi, cap.8
[9] Sito: http://www.millionaire.it/content/view/2474/
[10] Sito: http://it.wikipedia.org/wiki/Deltaplano
[11] Sito: http://it.wikipedia.org/wiki/Parapendio
[12] Sito: http://it.wikipedia.org/wiki/Aliante
[13] Sito: http://it.wikipedia.org/wiki/Motoaliante
185
Bibliografia
[14] Sito: http://it.wikipedia.org/wiki/Pendolare_%28ultraleggero%29
[15] Sito: http://www.ulm.it/info/faq/faq.htm
[16] Sito: http://it.wikipedia.org/wiki/Paramotore
[17] Sito: http://it.wikipedia.org/wiki/Autogiro
[18] Sito: http://it.wikipedia.org/wiki/Elicottero
[19] Sito: http://www.maruelli.com/SM/volo%20a%20vela/strumenti.htm
[20] Sito: http://www.alisport.com/eu/eng/yuma.htm
[21] Sito: http://www.pipistrel.it/prodotti/sinus.html
[22] Sito: http://it.wikipedia.org/wiki/Cessna_172
[23] Sito: http://www.traffico-aereo.it/pages/arg/arg01/arg01_0.htm#02
[24] Sito: http://www.flarm.com/
[25]Sito: http://www.soaringwear.com/uploadz/02/PDF/T-Advisor_07_12_19.pdf
[26] Sito: http://www.naviter.si/products/seeyou.php?Itemid=213
[27] Sito: http://www.bas.uk.net/oudie.html
[28] Sito: http://www.tc.gc.ca/eng/civilaviation/publications/tp14371-sar-3-0-2607.htm
[29] Sito: www.biofly.it
[30] Sito: http://www.icao.int/icao/en/ro/apac/adsb_2003/wp09.pdf
186
Bibliografia
[31] Sito:
http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ato/service_units/enroute/sur
veillance_broadcast/general_information/
[32] Sito:
http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ato/service_units/enroute/sur
veillance_broadcast/
[33] Sito: http://www.enav.it/portal/page/portal/PortaleENAV/Home
[34] Articolo: http://www.repubblica.it/2009/08/sezioni/economia/enav-novita-/enavnovita-/enav-novita-.html
[35] Standard: “Minimum Operational Performance Standards for 1090 MHz Extended
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Services-Broadcast (TIS-B) vol 1” RTCA DO-260A, Washington DC 20036-5133,
USA, 2003.
[36] Sito: http://www.sicetelecom.it/it/home.html
[37] Sito: http://www.selex-si.com/SelexSI/IT/index.sdo
[38] Sito: http://www.adaptaeronav.com/providers/thales/AS-680-ADS-B.pdf
[39] Sito: http://www.sensis.com/
[40] Sito: http://www.sra.com/era/
[41] Sito: http://www.airnavsystems.com/
[42] Sito: http://www.eladit.net/index.php?lgn=IT
[43] Sito: http://www.funkwerk-ec.com/
187
Bibliografia
[44] Sito: http://www.trig-avionics.com/
[45] Sito: http://www8.garmin.com/aboutGarmin/
[46] Sito: http://www.cobham.com/media/8504/ci%20305%20data%20sheet.pdf
[47] Sito: http://www.amcrf.com/products/large/datasheet/AM950-1450CIR196.pdf
[48] Sito: http://www.antenna.com/apg_products.cgi?id_num=11278
[49] Sito:
http://www.funkwerkavionics.com/cms/upload/Downloads/Flyer_RTH60_2010.pdf
[50] Sito: http://www.winsystems.com/datasheets/PPC3-G-65-DS.pdf
[51] Sito: http://www.winsystems.com/datasheets/PPM-LX800-G-DS.pdf
188
Elenco delle figure
Elenco delle figure
Figura 1: Schema funzionale del sistema ADS-B .......................................................... VI
Figura 2: Numero di aeroporti in alcuni paesi Europei..................................................... 2
Figura 3: Numero di velivoli GA in alcuni paesi Europei ................................................ 3
Figura 4: Struttura di un Deltaplano ............................................................................... 16
Figura 5: Struttura di un Parapendio .............................................................................. 17
Figura 6: Struttura di un Aliante ..................................................................................... 17
Figura 7: Struttura di un Motoaliante ............................................................................. 18
Figura 8: Struttura di un Pendolare ................................................................................ 19
Figura 9: Struttura di un Multiassi .................................................................................. 19
Figura 10: Struttura di un Paramotore ........................................................................... 20
Figura 11: Struttura di un Autogiro................................................................................. 20
Figura 12: Struttura di un Elicottero ............................................................................... 21
Figura 13: Strumentazione di un aliante ......................................................................... 25
Figura 14: Strumentazione di un aliante ......................................................................... 26
Figura 15: Struttura dello Yuma dell‟Alisport................................................................. 28
Figura 16: Strumentazione di un ULM ........................................................................... 29
Figura 17: Struttura del Sinus della Pipistrel .................................................................. 30
Figura 18: Strumentazione di un Cessna 172 ................................................................. 33
Figura 19: Strumentazione di un Cessna 172 ................................................................. 35
Figura 20: Unità del sistema FLARM ............................................................................ 39
Figura 21: Display compatibili con il sistema FLARM ................................................. 41
Figura 22: Pannello anteriore di un display compatibile con il FLARM ....................... 42
Figura 23: Unità del sistema T-Advisor ......................................................................... 44
Figura 24: Vista del software See You ............................................................................ 45
Figura 25: Display dell‟Oudie ........................................................................................ 46
Figura 26: Unità dell‟ACK del sistema ELT .................................................................. 48
Figura 27: Sistema Portable Tower Station .................................................................... 50
Figura 28: Sistema BlueBox ............................................................................................ 51
Figura 29: Sistema BlueBox light ................................................................................... 53
Figura 30: Sistema Blue EFIS SVS Light ........................................................................ 54
189
Elenco delle figure
Figura 31: Sistema Traffic Monitor TM250 .................................................................... 55
Figura 32: Schema funzionale del sistema "ADS-B out" ............................................... 76
Figura 33: Schema funzionale del sistema ADS-B "in" ................................................. 76
Figura 34: Schema a blocchi di un sistema ADS-B a 1090 MHz................................... 80
Figura 35: Forma d'onda trasmessa da un transponder di bordo .................................... 83
Figura 36: Transponder Veicolare (VMT) .................................................................... 110
Figura 37: VMT installato sul tetto di un'automobile ................................................... 111
Figura 38: Stazione di terra ........................................................................................... 112
Figura 39: Transponder veicolare (Squeet)................................................................... 114
Figura 40: Squeet installato sul tetto di un'automobile ................................................. 115
Figura 41: Stazione di terra (MXC) .............................................................................. 118
Figura 42: Transponder avionico (LARX) ................................................................... 120
Figura 43: Stazione di terra (AS680) ............................................................................ 122
Figura 44: Antenna del transponder veicolare (Mosquito) ........................................... 124
Figura 45: Unità del transponder veicolare per il cruscotto del veicolo (Mosquito) .... 125
Figura 46: Display del transponder veicolare per il cruscotto del veicolo (Mosquito) 126
Figura 47: Stazione di terra (GBT) ............................................................................... 127
Figura 48: Transponder veicolare (Veelo) .................................................................... 128
Figura 49: Stazione di terra (DSS) ................................................................................ 130
Figura 50: Transponder veicolare (Squid) .................................................................... 132
Figura 51: Schermata del software RadarBox .............................................................. 134
Figura 52: Stazione di terra (Radarbox) ....................................................................... 135
Figura 53: Stazione di terra (SBS-1)............................................................................. 136
Figura 54: Stazione di terra (SBS-2)............................................................................. 138
Figura 55: Transponder avionico/veicolare per la GA (L.A.S.T.) ................................ 139
Figura 56: Ricevitore avionico (RTH60) ...................................................................... 140
Figura 57: Transponder avionico (TRT800A) .............................................................. 141
Figura 58: Transponder avionico (TRT800H) .............................................................. 142
Figura 59: Transponder avionico (TT31) ..................................................................... 144
Figura 60: Transponder box avionico (TT21, TT22).................................................... 145
Figura 61: Controller del transponder avionico (TT21) ............................................... 145
Figura 62: Controller del transponder avionico (TT22) ............................................... 145
Figura 63: Ricevitore avionico (TA60) ........................................................................ 147
190
Elenco delle figure
Figura 64: Transponder avionico (GTX330) ................................................................ 149
Figura 65: Schema di un sistema ADS-B ..................................................................... 159
Figura 66: Schema a blocchi del sistema ADS-B proposto .......................................... 160
Figura 67: Catena ricetrasmittente del sistema ADS-B di bordo .................................. 163
Figura 68: Catena ricetrasmittente del sistema ADS-B di terra .................................... 164
Figura 69: Catena RX/TX del sistema ADS-B con COTS ........................................... 165
Figura 70: Comant DME/Transponder (CI-305) .......................................................... 165
Figura 71: Anatech Electronics (AM950-1450CIR196) .............................................. 167
Figura 72: Trig Avionics (TT21) .................................................................................. 169
Figura 73: Pctel Maxrad (5012D-RD9) ........................................................................ 171
Figura 74: Funkwerk (RTH60) ..................................................................................... 172
Figura 75: Winsystems (PPC3-G-6.5) .......................................................................... 173
Figura 76: Winsystems (PPM-LX800-G) ..................................................................... 175
Figura 77: Differenze di tempo tra la ricezione di 2 messaggi di posizione consecutivi
relative ai dati acquisiti il 28/04/2010 .................................................................... 180
Figura 78: Differenze di tempo tra la ricezione di 2 messaggi di posizione consecutivi
relative ai dati acquisiti il 30/03/2011 .................................................................... 181
191
Elenco delle tabelle
Elenco delle tabelle
Tabella 1: Le minime VMC (Visual Meteorological Conditions) .................................... 8
Tabella 2: Dati tecnici e prestazioni dello Yuma ............................................................ 28
Tabella 3: Dati tecnici e prestazioni del Sinus ................................................................ 31
Tabella 4: Requisiti dei servizi per il volo sportivo (alianti) .......................................... 63
Tabella 5: Specifiche di un sistema aggiuntivo a bordo di un aliante ............................ 66
Tabella 6: Requisiti dei servizi per il volo con ultraleggeri ............................................ 72
Tabella 7: Specifiche di un sistema aggiuntivo a bordo di un ultraleggero .................... 73
Tabella 8: Struttura del formato base di un messaggio ADS-B ...................................... 85
Tabella 9: Formato del messaggio di posizione dell‟aeromobile ................................... 86
Tabella 10: Valore codificato del NIC ............................................................................ 87
Tabella 11: Valore del campo Type ................................................................................ 89
Tabella 12: HPL e VPL in relazione al valore del campo type ...................................... 90
Tabella 13: Codifica del sottocampo Surveillance Status .............................................. 92
Tabella 14: Formato del messaggio di posizione sulla superficie .................................. 96
Tabella 15: Codifica del sottocampo Movement ............................................................ 96
Tabella 16: Codifica del sottocampo Heading/Ground Track ........................................ 97
Tabella 17: Formato del messaggio di identificazione e tipo di aereo ........................... 98
Tabella 18: Caratteristiche delle categorie di emettitori ................................................. 98
Tabella 19: Formato del messaggio di velocità subtype 1 e 2 ...................................... 100
Tabella 20: Codifica per il campo Subtype 1 ................................................................ 101
Tabella 21: Codifica della velocità Est/Ovest (Subtype 1) ........................................... 101
Tabella 22: Codifica della velocità Nord/Sud (Subtype 1) ........................................... 102
Tabella 23: Codifica della sorgente dell'informazione sulla velocità verticale ............ 102
Tabella 24: Codifica della velocità verticale dell'aereo ................................................ 102
Tabella 25: Codifica della velocità Est/Ovest (Subtype 2) ........................................... 103
Tabella 26: Codifica della velocità Nord/Sud (Subtype 2) ........................................... 103
Tabella 27: Formato del messaggio di velocità subtype 3 e 4 ...................................... 104
Tabella 28: Codifica del campo Heading ..................................................................... 105
Tabella 29: Codifica del campo Airspeed per velocità subsoniche (Subtype 3) ........... 105
Tabella 30: Codifica del campo Airspeed per velocità supersoniche ........................... 106
192
Elenco delle tabelle
Tabella 31: Formato del messaggio sullo stato del target ............................................. 106
Tabella 32: Formato del messaggio sullo stato operazionale dell‟aereo ...................... 108
Tabella 33: Specifiche del transponder veicolare (Squeet)........................................... 116
Tabella 34: Specifiche della stazione di terra (MXC) .................................................. 119
Tabella 35: Specifiche del transponder avionico (LARX) ........................................... 121
Tabella 36: Specifiche della stazione di terra (AS680) ................................................ 124
Tabella 37: Specifiche dell‟antenna del transponder veicolare (Mosquito) ................. 125
Tabella 38: Specifiche dell'unità del transponder veicolare per il cruscotto del veicolo
(Mosquito) .............................................................................................................. 125
Tabella 39: Specifiche del display del transponder veicolare per il cruscotto del veicolo
(Mosquito) .............................................................................................................. 126
Tabella 40: Specifiche della stazione di terra (GBT).................................................... 128
Tabella 41: Specifiche del transponder veicolare (Veelo) ............................................ 129
Tabella 42: Specifiche della stazione di terra (DSS) .................................................... 131
Tabella 43: Specifiche del transponder veicolare (Squid) ............................................ 132
Tabella 44: Specifiche della stazione di terra (SBS-1) ................................................. 137
Tabella 45: Specifiche della stazione di terra (SBS-2) ................................................. 138
Tabella 46: Specifiche del transponder avionico (RTH60) .......................................... 141
Tabella 47: Specifiche del transponder avionico (TRT800A) ...................................... 142
Tabella 48: Specifiche del transponder avionico (TRT800H) ...................................... 143
Tabella 49: Specifiche del transponder avionico (TT31) ............................................. 144
Tabella 50: Specifiche dei transponders avionici (TT21, TT22) .................................. 146
Tabella 51: Specifiche dei ricevitori avionici (TA62, TA63, TA64) ........................... 148
Tabella 52: Specifiche del transponder avionico (GTX330) ........................................ 149
Tabella 53: Caratteristiche delle stazioni di bordo ....................................................... 151
Tabella 54: Caratteristiche delle stazioni di terra ......................................................... 154
Tabella 55: Caratteristiche delle stazioni veicolari ....................................................... 156
Tabella 56: Confronto tra le caratteristiche di un sistema ADS-B con tecnologia COTS e
altri sistemi simili già in uso a bordo degli alianti ................................................. 157
Tabella 57: Caratteristiche dell'antenna “COMANT CI-305” ...................................... 166
Tabella 58: Caratteristiche del circolatore "Anatech Electronics ................................. 168
Tabella 59: Caratteristiche del trasmettitore ADS-B out .............................................. 170
Tabella 60: Caratteristiche del ricevitore GPS "Pctel Maxrad 5012D-RD9" ............... 171
193
Elenco delle tabelle
Tabella 61: Caratteristiche del ricevitore ADS-B in "Funkwerk RTH60" ................... 173
Tabella 62: Caratteristiche del microprocessore ........................................................... 174
Tabella 63: Caratteristiche del Single Board Computer "Winsystems PPC3-G-6.5" ... 175
Tabella 64: Stima ingombro, potenza, peso, cost ......................................................... 178
194