Navigazione Radar e Transponder
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Navigazione Radar e Transponder
5 Navigazione Radar e Transponder Descrizione dei sistemi Impiego in navigazione e fraseologia radiotelefonica standard utilizzata. IL RADAR Il RADAR che prende nome dall’inglese RAdio Detection And Ranging è un sistema sviluppato durante il 2° conflitto mondiale per scopi prettamente militari. In seguito il suo utilizzo è stato invece allargato in campo civile, specialmente per la sorveglianza ed il controllo aereo. Da una antenna direzionale rotante viene emesso un fascio strettissimo di impulsi a microonde i quali vengono riflessi e rinviati all’antenna che li ha emessi da tutti gli ostacoli che incontrano nel loro raggio d’azione. L’apparato misura il tempo che impiegano gli impulsi a tornare indietro all’antenna stessa e quantifica cosi la distanza dell’ostacolo dalla stazione trasmittente. La posizione dell’ostacolo invece è determinata dal rilevamento rispetto alla stazione stessa. L’ostacolo che ha generato la riflessione delle onde, viene visualizzato su uno schermo tramite una traccia luminosa. Ovviamente il centro dello schermo corrisponde alla stazione trasmittente. FlightSimulation.it © 1998-2005 All rights reserved I primi radar di sorveglianza PSR (Primary Sourveillance Radar) erano molto simili a quello descritto sopra però creava alcuni problemi dovuti ad alcune limitazioni, prime tra quali vi erano tracce indesiderate diverse da quelle generate da aerei in volo. Altra limitazione che le tracce potevano essere visualizzate una alla volta ed oltretutto non si conosceva mai la quota dell’aereo rilevato. Per questa serie di motivi 1 5 IN VOLO Traccia vennero sviluppati in seguito dei sistemi più sofisticati che vennero integrati con quelli gia esistenti. Fu cosi che al radar primario venne affiancato un radar secondario SSR (Secondary Sourveillance Radar). Le due antenne direzionali, montate coassialmente, ruotano in sincronia fornendo due tracce appaiate sullo schermo. Durante ogni giro l’apparato emette un certo numero di interrogazioni costituite ognuna da una coppia di impulsi di onde elettromagnetiche. La diversa spaziatura temporale tra questi due impulsi costituisce il “modo” di interrogazione richiesta. FlightSimulation.it maticamente dal transponder (purchè il relativo comando sul quadretto di bordo sia inserito), è derivato dall’ “Air Data Computer” (ADC) oppure da altimetri con codificatore. L’ “altitude reporting” trasmette sempre solamente “flight levels”, cioè le quote (“pressure altitudes”) dell’a/m riferite a 1013 hPa: la conversione in altitudini, per le quote sotto il FL di transizione, viene effettuata a cura dell’operatore radar in modo da corrispondere ai valori letti dal pilota sull’altimetro se regolato sul QNH. Il segnale di risposta del transponder viene tradotto, sullo schermo radar in una serie di caratteri alfanumerici che riportano, oltre a nominativo del volo e quota a/m, anche la “ground speed”. La funzione “Ident” (“Special Position Indicator”, SPI), se attivata dal pilota, rinforza ulteriormente e momentaneamente la risposta del transponder per la conferma dell’identificazione. Il processo interrogazione-risposta SSR, una volta attivato, è ininterrottamente mantenuto in funzione con evidenti vantaggi ai fini del controllo del traffico aereo mediante radar. Per la “lettura” di un segnale di risposta (in particolar modo per la determinazione dell’azimuth), l’interrogatore di modo A necessita di almeno 12 impulsi di risposta per ogni battuta di interrogazione: I MODI “A” E “C” Nel sistema SSR (“secondary surveillance radar”, negli USA “ATC Radar Beacon System”, ATCRBS) una stazione radar di terra (interrogatore) provoca, mediante un segnale codificato in radiofrequenza, l’emissione di segnali di risposta, anch’essi codificati in radiofrequenza, da parte di appositi transponders installati su aa/mm in volo: il segnale di risposta coincide con l’eco radar primaria di ogni a/m e, grazie all’energia fornitagli dal transponder, risulta rinforzato rispetto all’eco primaria che è generata per semplice riflessione sulla massa metallica dell’a/m. Il segnale del transponder risulta facilmente identificabile dall’operatore radar: ogni transponder risponde infatti con la serie di impulsi corrispondenti al proprio “code”, assegnato dall’ATC all’a/m. Quando un transponder opera anche con l’ “altitude reporting” (cosiddetto modo C), al “code” di identificazione del volo si aggiunge l’informazione di quota: tale dato, trasmesso auto- 2 Per le sue modalità di funzionamento, l’SSR di modo A è andato rivelando anomalie, alcune delle quali non del tutto risolte, che pregiudicano la corretta interpretazione dei dati radar sugli schermi a terra: fusione di echi di due o più aa/mm (garbling); sdoppiamento di una singola eco; echi spuri; lobi laterali e riflessioni indesiderate dell’energia dell’interroga- FlightSimulation.it FlightSimulation.it tore; risposte di transponder ricevute da radar diversi da quello interrogatore (fruiting); azimuth imprecisi o falsi; ecc. Inoltre, poichè l’interrogatore eccita i transponders di tutti gli aa/mm entro la portata del segnale, tutti questi transponders rispondono simultaneamente, ciascuno con il proprio “code”, con possibile pregiudizio per tempestivi e corretti interventi da parte ATC. La stessa rosa di 4096 codici diversi comincia ad apparire insufficiente per il traffico odierno! IN VOLO 5 Attualmente esistono due tipi di radar : - Il radar di sorveglianza aeroportuale. - Il radar di sorveglianza di rotta. Il primo detto anche ASR (Airport Surveillance Radar) ha una portata limitata alla copertura esclusiva dell’area circostante uno o più aeroporti. In genere quest’area coincide con la zona di controllo CTR. Tramite questo tipo di radar i controllori sono in grado di vettoriale i piloti assicurando le necessarie separazioni guidandoli correttamente all’atterraggio. I secondi ARSR (Air Route Surveillance Radar) hanno invece una portata molto più estesa coprendo cosi una ben determinata porzione di spazio aereo. Tramite questi radar, il personale dei centri di controllo d’area, assicurano e rendono scorrevole il traffico sulle aerovie. IL MODO S Per ovviare ad alcuni degli inconvenienti del modo A sono state adottate altre modalità di interrogazione/ risposta (modo S), per cui l’azimuth di un transponder viene determinato con un solo impulso di risposta, (tecnica “monopulse”) contro la dozzina del metodo tradizionale. La tecnica “monopulse”, consentendo l’interrogazione di un a/m alla volta, ha eliminato il garbling (fusione di echi), il fruiting (risposte non sollecitate) e gli azimuth inesatti; consente più di 16milioni di “codes”, per cui è prevista l’assegnazione permanente di un codice ad ogni a/m commerciale. Inoltre, poichè sono possibili contatti radar selettivi (cioè cicli di interrogazione/risposta con uno specifico a/m), l’energia radioelettrica impiegata viene sfruttata anche per lo scambio TBT (non verbale) di messaggi informatici di una certa estensione (“data link”); è per questa capacità che il modo S è anche alla base del TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System) e di una più completa automazione del controllo del traffico aereo. Anche il modo S consente il riporto della quota a/m purchè la relativa funzione sia attivata (“altit. reporting” inserito). FlightSimulation.it IL TRANSPONDER L’apparato di bordo dell’aeromobile, il cosiddetto Transponder, dopo aver riconosciuto il modo di interrogazione grazie alla misura dell’intervallo di 3 5 IN VOLO tempo che separa i due impulsi, risponde a questa richiesta a sua volta con una serie di impulsi di onde elettromagnetiche. La serie di impulsi trasmessa non è altro che il codice numerico predisposto dal pilota sull’apparato mentre le informazioni relative alla quota vengono inviate tramite il transponder da un altimetro codificatore. Il Transponder può trasmettere anche un ulteriore impulso detto “di identificazione” la cui emissione viene comandata dal pilota mediante un pulsante e solo su espressa richiesta del controllore radar. Ogni codice in risposta di una interrogazione in modo “A” è formato da 4 cifre ognuna delle quali può assumere valori da 0 a 7 pertanto le combinazioni sono 84 (ovvero 4.096). Queste diverse composizioni consentono al controllore, tramite il codificatore della stazione radar, di avere sullo schermo solo le tracce che desidera e il loro livello di volo (se dispongono di apparati in modo “C”). Alcuni codici sono internazionalmente accettati e sono rispettivamente 7700 (Emergenza MAYDAY e SOS), 7600 (Avaria Radio), 7500 (Atti di pirateria a bordo). Quando viene attivato uno di questi codici dal pilota, il radar pone la relativa traccia in maggior risalto in modo da renderla ben visibile al controllore. Oltre ai selettori di codice, l’apparato di bordo ha un selettore con diverse posizioni: • nella posizione OFF l’apparato è spento. • Nella posizione STBY si accende l’apparato senza che esso risponda automaticamente a tutte le interrogazioni ricevute. In genere si mette in posizione STBY in modo da tenerlo pronto qualora il controllore richiedesse l’inserimento di un codice. • In posizione ON si accende l’apparato. Prima di mettere il selettore su ON, va tenuto per alcune decine di secondi in posizione STBY per permetterne il riscaldamento. Il passaggio diretto da OFF a ON potrebbe danneggiare l’apparato. • Posizione ALT per far funzionare il transponder anche in modo C in modo da trasmettere anche le indicazioni riferite al livello di volo. • Ia posizione TEST serve invece per testare l’integrità di tutti i circuiti elettronici. 4 FlightSimulation.it Un altro comando del transponder è il pulsante IDENT con il quale viene emesso l’impulso di identificazione grazie al quale la traccia radar viene evidenziata sullo schermo del controllore per qualche decina di secondi. Infine è presente una spia luminosa che si accende ogni qualvolta il transponder risponde ad una interrogazione oppure quando viene premuto il tasto IDENT. Dato che la funzione del transponder è quella di rispondere in maniera automatica alle interrogazioni dell’impianto radar, questa viene assimilata alla ripetizione di ciò che uno sente per cui il transponder in gergo viene chiamato “pappagallo”. Poiché in inglese pappagallo si dice “Squawk” da qui il termine inglese che indica la richiesta di inserimento di un codice sull’apparato. Non avendo frequenze da cambiare l’apparato Transponder è uno dei più semplici da far funzionare. Come tutte le stazioni radar trasmettono su una sola frequenza (1030 Mhz), anche i transponder trasmettono sulla stessa frequenza (1090 Mhz). Una volta acceso questo risponde a tutte le interrogazioni pervenute da qualsiasi centro radar senza che il pilota riconosca da quale proviene. IMPIEGO DEL TRANSPONDER Secondo le indicazioni dell’ICAO (Annex 10), è stato già assegnato a gran parte degli aa/mm il codice individuale permanente (composto da 24 bits) del transponder in modo S, codice che pilota non è tenuto a conoscere e che servirà in futuro per l’identificazione e lo scambio di messaggi (“data link”) TBT fra l’a/m e la stazione radar. Stante la generale diffusione del modo A, i transponder di modo S rispondono in modo A ( e C per la quota); a tale scopo va inserito, nel quadretto di bordo, il codice a quattro cifre assegnato dall’ATC. Il transponder se efficiente, va sempre attivato durante il volo, anche quando il suo impiego non è previsto ai fini ATC: ciò è oggi oltremodo opportuno in considerazione del diffondersi del TCAS e, quindi, della “cospicuità” elettronica del proprio a/m da parte di altri aa/mm già equipaggiati di TCAS. Più precisamente il transponder va attivato: - secondo le istruzioni dell’ATC; oppure - secondo quanto previsto da accordi regionali di traffico (ad es. NAT); oppure - su A 2000 in aree dove non ne è previsto l’impiego o in mancanza di diverse istruzioni; FlightSimulation.it FlightSimulation.it IN VOLO 5 oppure - nei casi di emergenza previsti, con i codici all’uopo raccomandati. Ove la commutazione ON/OFF non avvenga automaticamente, il transponder va attivato il più tardi possibile prima del decollo e disattivato appena possibile dopo l’atterraggio. Ad ogni richiesta, da parte ATC, di conferma della quota, il pilota deve trasmettere il valore letto sull’altimetro arrotondato al centinaio di piedi più vicino a tale valore: la tolleranza consentita fra quota letta dal controllore sullo schermo radar e quota riportata dal pilota è di ± 300 ft. FRASEOLOGIA RADIOTELEFONICA La fraseologia R/T standard associata all’impiego del transponder, è la seguente: Phrase Meaning Reply SQUAWK ..... (Code) Set the mode A code as instructed .... (Code readback) AZ 123 CONFIRM SQUAWK Confirm mode A code set on the trans-ponder AZ 123 SQUAWKING .... (code) RECYCLE .... (Code) Reselect assigned mode A code RECYCLING .... (code) AZ 123 SQUAWK IDENT Operate the “IDENT” feature IDENT AZ 123 SQUAWK MAYDAY Select emergency code SQUAWKING MAYDAY AZ 123 SQUAWK STANDBY Select the standby feature SQUAWK STANDBY AZ 123 SQUAWK CHARLIE Select pressure altitude transmission feature SQUAWKING CHARLIE AZ 123 CHECK ALTIMETER SETTING AND CONFIRM LEVEL Check pressure setting and confirm present level ALTIMETER SETTING 1013 FLIGHT LEVEL 100 AZ 123 STOP SQUAWK CHARLIE, WRONG INDICATION Deselect pressure altitude transmission feature because of faulty operation STOP SQUAWK CHARLIE AZ 123 VERIFY LEVEL * * Used to verify the accuracy of the Mode C derived level information displayed to the controller. Check and confirm your level FLIGHT LEVEL 150 (OR: 5000 FT IF USING QNH) AZ 123 Confirm transponder is operative TRANSPONDER OPERATING (OR: NEGATIVE, TRANSPONDER UNSERVICEABLE) AZ 123 CONFIRM TRANSPONDER OPERATING Per un’immediata conferma della quota, è suggerito (com’è norma negli USA) di riportare la quota, dopo il nominativo, al primo contatto radio con un centro radar. FlightSimulation.it 5