Achiziţia Stochastică În Sistemul Radar Mod S

Achiziţia stochastică în sistemul radar

Mode S

RAD - SRU – PIN0013 -MC/DOC_L

Ediţia : 1.0

Data ediţiei : 04.12.2014

RA ROMATSA – DSNAR ARAD ACHIZIŢIA STOCHASTICĂ ÎN SISTEMUL RADAR MODE S RAD - SRU - PIN 0013 - MC/DOC_L

Editia 1.0 II DATA: 06.05.2004

Achiziţia stochastică în sistemul radar

Mode S

RAD - SRU – PIN0013 - MC/DOC_L

Ediţia : 1.0

Data ediţiei : 04.12.2014

Statut : Document aprobat

Clasificare : Document ROMATSA

ÎNAINTE DE UTILIZARE VERIFICAŢI DACĂ ACEASTA ESTE EDIŢIA ÎN VIGOARE!

CONSULTAŢI LISTA DOCUMENTELOR MARTOR SMC ROMATSA R.A.!(vezi 6. Administrarea documentului sau Persoana de contact)


DESCRIEREA DOCUMENTULUI

Titlul:

Achiziţia stochastică în sistemul radar Mode S

REFERINŢE ROMATSA PENTRU CONTROLUL DOCUMENTULUI:

COD DE IDENTIFICARE: RAD-SRU-PIN0013-MC/DOC_L EDIŢIA: 1.0

INDEX PROIECT: DATA: 04.12.2014

SUMAR:Acest document prezintă aspecte ale modului de achiziţie şi lockout ale ţintelor în sistemul radar Mode S.

Cuvinte cheie:

1. Radar Mode S;

2. Achiziţie stochastică;

3. Lockout Override.

Persoana de contact: Tiberiu Comşa

STATUTUL ŞI TIPUL DOCUMENTULUI

STATUTUL CATEGORIA CLASIFICAREA

Ciornă

Document propus

Document aprobat

Management

Specialist

Alte categorii

Public

ROMATSA

Confidenţial

REFERINŢA ELECTRONICĂ

Nume fisier: PIN0013_L_RADEditor : Microsoft Word 2003

Editia 1.0 III DATA: 06.05.2004

FIŞA de IDENTIFICARE a DOCUMENTULUI


PAGINĂ DE SEMNĂTURI

NIVEL FUNCŢIE/NUME SEMNĂTURA DATA

APROBAT Şef secţie/Radu Cristian 04.12.2014

AVIZAT Şef atelier /Marian Pîrjol04.12.2014

ELABORAT Tehnician /Tiberiu Comşa 04.12.2014

Editia 1.0 IV DATA: 06.05.2004


FIŞA DE ÎNREGISTRARE A EDIŢIILOR ŞI AMENDAMENTELOR

NR.EDIŢIE

NR.AMD. DATA CONŢINUT PE SCURT

DATA ŞI SEMNĂTURA DE INTRODUCERE

PAGINI AFECTATE

1.0 04.12.2014 Document aprobat Toate

Editia 1.0 V DATA: 06.05.2004


LISTA PAGINILOR EFECTIVE

COD DOCUMENT: RAD-SRU-PIN0013-MC/DOC_L

Nr. Pag. Data Nr. Ed. / Amd. Nr. Pag. Data Nr. Ed. / Amd.04.12.2014 Ediţia 1.004.12.2014 Ediţia 1.004.12.2014 Ediţia 1.004.12.2014 Ediţia 1.0

04.12.2014 Ediţia 1.0 04.12.2014 Ediţia 1.0 04.12.2014 Ediţia 1.0 04.12.2014 Ediţia 1.0 04.12.2014 Ediţia 1.0 04.12.2014 Ediţia 1.0 04.12.2014 Ediţia 1.0

Editia 1.0 VI DATA: 06.05.2004


CUPRINS

1. CONŢINUT..................................................................................................1

2. SCOP..........................................................................................................1

3. APLICABILITATE.......................................................................................1

4. REFERINŢE................................................................................................1

5. DEFINIŢII ŞI ACRONIME...........................................................................2

6. ADMINISTRARE DOCUMENT...................................................................2

7. CONVENŢII EDITARE DOCUMENT..........................................................2

8. RESPONSABILITĂŢI.................................................................................2

9. MOD DE LUCRU........................................................................................3

10. UNITĂŢI DE MĂSURĂ...............................................................................4

11. ÎNREGISTRĂRI SMC..................................................................................4

12. FORMATE STANDARD UTILIZATE...........................................................4

Editia 1.0 VII DATA: 06.05.2004


1. CONŢINUT

1.1. Acest document prezintă aspecte ale modului de achiziţie şi tehnica de lockout ale ţintelor (aeronavelor) în sistemul de funcţionare al radarului Mode S

1.2. Documentul cuprinde informaţii tehnice despre tipurile de interogări ale radarelor Mod S şi raspunsurile aeronavelor echipate cu transpondere Mode S

2. SCOP

2.1. Scopul acestui document este de a completa cu unele aspecte mai detaliate traducerea din engleză a Manualului de utilizator al radarului Mode S de la Mănăştur, Arad, pentru a veni în sprijinul personalului tehnic de întreţinere.

3. APLICABILITATE

3.1. Prezentul document se aplică în ROMATSA subunitatea DSNAR ARAD, secţia PNA/CNS, atelierul SUR.

3.2. Prezentul document intră în vigoare la data aprobării sale.

4. REFERINŢE

4.1.Curs HELIOS Mode S –Helios Information Services Ltd and Eurocontrol 1997-2002

4.2.V.A Orlando/P.R.Drouilhet- Mode S Beacon System Functional Description- DOT/FAA/PM-86/19

4.3.RAYTHEON –MSSR 300 Series Mode S- Maintainer Course 9-20 May Harlow UK

4.4.EUROCONTROL – Principles of Mode S Operation and Interrogation Codes, Ed.Nr.2.3 18/03/2003

4.5.EUROCONTROL – European Mode S Station Coverage Map Interface Control Document, Ed.1.16 09/05/2005

4.6.EUROCONTROL – European Mode S Station Functional Specification, Ed.3.11 09/05/2005

4.7.EUROCONTROL – European Mode S Station Surveillance Co-ordination Interface Control Document, Ed.2.06 09/05/2005

4.8.Barry Beasley, AEROFLEX, october 10,2012 - Understanding Modes S Technology

4.9.ANNEX 10 to the Convention on International Civil Aviation, vol IV, Surveillance and Collision Avoidance System, Ed.IV, July 2007

5. DEFINIŢII ŞI ACRONIME

În acest document sunt folosite următoarele acronime:

ARTAS - ATS Radar Traker and Server

ASTERIX - All purpose sTructured Eurocontrol suRveillance Information eXchange

ATM - Air Traffic Management

DAP - Downlink of Airborne Parameters

EUROCONTROL – European Organisation for the Safety of Air Navigation

FRUIT - False Replies Unsyncronised In Time

Editia 1.0 1 DATA:06.05 2004


GDLP -Ground Datalink Processor

GICB - Ground Initiated Comm-B communication

II Code - Interrogator Identifier Code

Mode S - Mode Select

MSSR - Monopulse Secondary Surveillance Radar

PRF - Pulse Repetition Frecvency

SI - Surveilance Identifier

SUR - Surveillance

TCA - Traffic Conflict Alert

6. ADMINISTRARE DOCUMENT

Serviciul Resurse Umane din DSNAR ARAD este responsabil pentru administrarea exemplarului martor al prezentului document, precum şi pentru coordonarea activităţilor de control ale acestui document.

7. CONVENŢII EDITARE DOCUMENT

Prezentul document este editat în conformitate cu prevederile pct. 7. din Normele Generale de Elaborare şi Prezentare a Documentelor (DG-SMC-PIN0010-MC/DOC).

8. RESPONSABILITĂŢI

Responsabilitatea pentru înregistrarea corectă a unui document revine Registraturii sau Secretariatului în care s-a efectuat operaţiunea de înregistrare.

Editia 1.0 2 DATA:06.05 2004


9. MOD DE LUCRU

9.1. INFORMAŢII GENERALE

9.1.1. Lucrarea a fost realizată pentru a completa informaţiile despre achiziţia şi lockout-ul aeronavelor echipate cu transpondere Mode S, cuprinse în Manualul de utilizator al radarului Mode S de la Mănăştur.

9.1.2. Acest document a folosit traduceri din limba engleză în limba română.

9.2. CONSIDERAŢII ASUPRA PRINCIPIULUI DE FUNCŢIONARE AL SISTEMULUI DE RADAR MODE S

9.2.1. Achiziţia ţintelor

Fiecare aeronavă echipată cu transponder Mode S are permanent asignată o adresă unică pe 24 de biţi. Această adresă este inclusă în toate interogările selective către acea aeronavă şi în toate replicile Mode S ale acelei aeronave.

Interogatorul Mode S execută interogările aeronavei în aşa fel încât replicile să nu se suprapună . Utilizarea tehnicii monopuls permite senzorului să asigure supravegherea aeronavei printr-un singur ciclu interogare/replică pe o rotaţie a antenei interogator (scan). Dacă nu se primeşte replică la interogare sau replica nu este decodată cu succes, interogatorul are capabilitatea de reinterogare a aeronavei (de mai multe ori dacă este nevoie) , pe durata cât aceasta este baleiată de lobul de interogare.

Pentru a fi interogată selectiv, o aeronavă trebuie să fie în ‘agenda’ Roll-Call a senzorului, adică radarul trebuie să-i cunoască adresa şi poziţia aproximativă. Pentru achiziţia ţintelor fiecare senzor emite în perioada All-Call interogări Intermod All-Call (Mode A/C/S All-Call) şi interogări Mode S only All-Call, la care aeronava echipată cu transponder Mode S va răspunde, comunicând adresa sa unică Mode S pe 24 de biţi şi IC-ul (Identifier Code) interogatorului care a trimis interogarea. Interogatorul recepţionează replica care îi este destinată prin IC-ul din componenţa ei şi decodifică adresa ICAO

Editia 1.0 3 DATA:06.05 2004


a aeronavei. Aeronava este acum vizibilă pentru staţia radar terestră de interogare (a fost achiziţionată) şi aceasta poate primi acum interogări selective , în timpul perioadei Mode S, pentru scopuri de supraveghere sau legături de date (data link). Interogările selective vor conţine informaţii de control, care instruiesc acel transponder să nu mai răspundă deloc interogărilor All-Call de la acel interogator sau de la oricare alt interogator cu acelaşi cod de identificare (IC). Această condiţie de blocare (lockout) este controlată de senzorul Mode S şi transmisă transponderului, ca parte a interogării selective Mode S. Interogatorul va reseta în mod periodic timer-ul de blocare din alte interogări selective. Aceasta va avea loc, în mod normal, la fiecare scan al antenei, altfel instrucţiunea de blocare va expira în mod automat după 18 secunde şi vor fi generate din nou replici la interogările All-Call ale acelui IC. Prin acest procedeu, lockout-ul All-Call este menţinut atâta timp cât ţinta este în aria de acoperire a acelui interogator.

Oricum, el va răspunde la interogările altui interogator Mode S cu un IC diferit şi , deasemenea, la interogările Mode A/C. Blocarea transponderului elimină replicile All-Call redundante şi minimizează interferenţele (garblingul sincron) pe canalul aer-sol.

Perioada de lockout este controlată de un timer, localizat în transponder. În timpul perioadei de Roll-Call, starea de lockout poate fi continuu resetată de interogator cu propriul IC, setând informaţia de control ca parte a interogărilor selective de supraveghere. Interogarea utilizată de senzor pentru a primi replici All-Call depinde de tehnica de achiziţie a sitului respectiv. Există mai multe tehnici de achiziţie:

1. Achiziţie neselectivă

Această achiziţie poate să utilizeze interogarea Mode A/C/S All-Call, la care răspund toate tipurile de transpondere. Utilizarea strategiei cu impulsul P4 lung nu este însă recomandată (Anexa 10 OACI) pentru că ar putea conduce la suprapuneri de replici Mode A/C şi Mode S. Este recomandată strategia utilizării conexe a interogărilor Mode A/C only All-Call (P4 scurt) şi Mode S only All-Call, ceea ce reduce interferenţa achiziţiilor ţintelor Mode S cu procesul de supraveghere Mode A/C (se elimină şi posibilitatea ca aceaşi aeronavă să fie sub supravegherea şi a radarelor Mode A/C şi a radarelor Mode S). Interogarea Mode S All/Call utilizează în câmpul de adresă aeronavă o secvenţă de 24 de biţi, de valoare 1 logic şi toate transponderele Mode S vor replica, comunicându-şi adresa unică şi capabilitatea de comunicaţie.

După achiziţia adresei, starea de lockout rămâne efectivă aproximativ 18 secunde şi este resetată la fiecare scan de către senzor pentru a menţine aeronava în starea de lockout.

La utilizarea împerecheată a două interogări All-Call, una Mode C only All-Call şi alta Mode A/C, într-un ciclu de MIP (Mode Interlace Pattern) se obţin beneficii prin partajarea intervalului de ascultare (recepţie).

Editia 1.0 4 DATA:06.05 2004


Spaţierea între interogări este dimensionată în funcţie de timpul de întârziere al răspunsului transponderelor, care este de 3µsec la Mode A/C şi 128µsec la Mode S. Trebuie să se aloce suficient timp pentru ca transponderele Mode A/C să depăşească perioada de blocare de 35±10µsec, iniţiată de starea de supresie a lobilor laterali , declanşată de impulsul P2 din preambulul interogării Mode S.

2. Achiziţie cu adresa interogatorului

Această formă de achiziţie utilizează interogarea Mode S only All-Call. Adresa de interogator este conţinută în câmpul II (Interrogator Identifier). Sunt valide adrese de la 1 la 15 (adresa 0 este interpretată ca interogare neselectivă). Transponderul trimite o replică la interogare cu adresa specifică interogatorului, dacă nu este în starea de lockout. Transponderul are 16 timeri de lockout independenţi, pentru a menţine starea de lockout cerută de senzorii de la sol. Senzorii care operează în mod multisite decodifică doar replicile All-Call care conţin propriul lor cod de identitate .

Replicile FRUIT All-Call produse de interogatori adiacenţi nu vor fi acceptate de senzorul local deoarece ele au fost codate utilizând adrese diferite de sit. Această filtrare a replicilor All-Call după adresa de sit elimină posibilitatea ca trackurile All-Call străine să producă replici FRUIT Mode S.

3. Achiziţia stochastică (probabilistică)

Deşi starea de lockout minimizează replicile sincrone la achiziţie, acestea nu pot fi eliminate complet pentru că senzorul Mode S, după o perioadă de inactivitate , trebuie să achiziţioneze mai multe aeronave echipate Mode S , simultan. Această situaţie este gestionată de „modul stochastic de achiziţie”. În acest mod, senzorul Mode S interoghează aeronavele aflate în garbling cu o interogare All-Call specială (Mode S only All-Call) care le instruieşte să răspundă cu o probabilitate mai mică decât 1.

Achiziţia stochastică poate fi utilizată în mai multe situaţii. În cazul în care un interogator Mode S își reia activitatea (după o oprire sau o reconfigurare) vor exista multe ţinte Mode S care trebuie achiziţionate efectiv. Alt caz când achiziţia stochastică este iniţiată este în situaţia în care replicile sunt recepţionate de interogator dar nu pot fi decodate. Dacă ţintele nu au fost corect recepţionate datorită garblingului sincron, atunci reducerea

Editia 1.0 5 DATA:06.05 2004


probabilităţii de răspuns este o soluţie pentru o reachiziţie corectă, urmată de lockout.

Interogările Mode S only All-Call conţin un cîmp adiţional PR ("probability of reply"), format din 4 biţi. Probabilitatea definită de a replica poate fi selectată la valorile 1, 1/2, 1/4, 1/8 sau 1/16, corespunzătoare codurilor de la 0 la 4. Transponderul nu va răspunde dacă există condiţia de lockout. Altfel, transponderul execută un proces aleator de generare a unui număr subunitar şi răspunde doar dacă acest număr corespunde probabilităţii de răspuns. De exemplu, dacă transponderul a primit instrucţiunea să răspundă cu o probabilitate de 0,25 el generează un număr aleator între 0 şi 1, şi va răspunde la un cod PR=2 doar dacă:

(1) Nu se aplică o condiţie de lockout, şi(2) Numărul generat aleator este mai mic sau egal cu 0,250.

De exemplu: Două avioane X şi Y, apropiate ca distanţă şi azimut (dar înălţimi diferite) primesc o interogare All-Call cu probabilitatea de răspuns de 0,5 în fiecare perioadă All-Call. Pot exista următoarele situaţii:

1. Se iniţiază o interogare All-Call S 1/2 50%. Aeronavele răspund amândouă. Replicile se suprapun în timp la interogatorul de la sol şi procesele de degarbling nu le pot decodifica. Deci ambele replici sunt rejectate.

2. Se iniţiază o nouă interogare All-Call S 1/2 50%. Aeronava X decide să nu răspundă, dar răspunde aeronava Y. Atunci aeronava Y este interogată selectiv şi apoi blocată (lockout).

3. Se iniţiază o nouă interogare All-Call S 1/2 50%. Aeronava Y este în lockout şi ignoră interogarea. Aeronava X decide să nu răspundă. Nu se primeşte nici o replică.

4. Se iniţiază o nouă interogare All-Call S 1/2 50%. Aeronava Y este în lockout şi ignoră interogarea. Aeronava X decide să răspundă, este apoi interogată selectiv şi blocată. Ambele ţinte sunt achiziţionate şi blocate de interogator.

Acest proces aleator permite recepţia replicilor All-Call neafectate de suprapuneri sincrone, cu costul unei întârzieri adiţionale (şi interogări

Editia 1.0 6 DATA:06.05 2004


adiţionale) necesare pentru achiziţie. Abilitatea de alegere a unei probabilităţi potrivite permite reachiziţia automată, relativ rapidă în cele mai grele încărcări de trafic. Această implementare include următoarele două moduri:

(a) Modul iniţial de achiziţie – Acest mod este executat după o perioadă de inactivitate a senzorului Mode S. El constă în interogări periodice Mode S only All-Call (4-6 pe beam dwell) urmate de un interval de ascultare până la distanţa de interes (perioade All-Call). Acestea sunt intercalate cu perioade Mode S (Roll-Call), pentru a permite interogarea selectivă şi lockout-ul adreselor Mode S achiziţionate în scanarea anterioară. Alegerea probabilităţii minime utilizată în acest scop este un parametru adaptat la sit, ales să se potrivească încărcării de trafic gestionată de acel sit. Programul de reachiziţie începe la acest nivel minim de probabilitate şi apoi creşte la nivele mai mari, după mai multe scanări, pentru a reduce timpul de achiziţie. Aeronava neachiziţionată iniţial, la fel ca în situaţiile de All-Call garbling, este gestionată în paragraful următor.

(b) Modul de achiziţie adaptiv – Replicile Mode S nedecodate, recepţionate în intervalul All-Call de ascultare sunt testate pentru corelarea de distanţă. Raportările formate din 3 sau mai multe replici necorelate, pe dwell time, sunt interpretate ca evidenţă a producerii de garble sincron.

Este iniţiat un track Mode S de probă la aproximativ acelaşi azimut şi distanţă ca şi replicile corelate. La scanarea următoare, senzorul face interogarea utilizând un Mode S only All-Call cu probabilitatea de 1/2. Cu o mare probabilitate va fi recepţionată o replică nesuprapusă (ungarbled) de la unul din cele două transpondere, aflate în situaţia de garble, în următoarele 4 sau mai multe interogări, în felul acesta putându-se efectua o interogare selectivă şi lockout la următoarea scanare.

Dacă achiziţia nu este validă, trackul de probă este rejectat, până când situaţia continuată de garble va conduce la iniţierea unui nou track de probă. Garblingul rezidual cauzat de mai mult decât cele două aeronave, din situaţia de garble iniţial, va conduce la un nou track de probă. Ultima aeronavă din setul garble va fi achiziţionată prin procesul normal de achiziţie utilizat în acel sit.

4. Lockout ignorat (override)

Similar cu principiul achiziţiei stochastice, cîmpul PR poate fi utilizat pentru a comanda o ţintă să ignore orice stare de lockout setată anterior și să emită o replică cu o probabilitate specifică de 1, 1/2, 1/4, 1/8 sau 1/16 (aceste valori corespund codurilor de la 8 la 12, înscrise în câmpul PR). Procedeul se numește lockout override și poate conduce la creșterea semnificativă a garblingului şi a nivelelor de FRUIT pentru radarele vecine (replicile vor veni şi de la ţinte achiziţionate şi de la cele neachiziţionate), situaţie care poate fi evitată utilizând valori subunitare ale probabilităţii de răspuns. În orice caz în care un interogator terestru vecin a achiziţionat și a blocat o ţintă cu același cod II (identificator de interogator) al altui interogator care vrea să achiziţioneze acea ţintă, procedeul lockout override este util pentru o verificare suplimentară că toate ţintele au fost achiziţionate. Achiziţia stochastică cu lockout ignorat (SLOA-Stochastic Lockout Override

Editia 1.0 7 DATA:06.05 2004


Acquisition) trebuie utilizată în ariile de acoperire, cu suprapunerea a cel puţin doi senzori care utilizează acelaşi IC şi nu comunică în cluster.

Mode S only All Call de interogare cu suprimarea blocării asigură baza pentru achiziţia avioanelor de către interogatori care nu au asignat un IC (cod II sau SI), pentru a opera în Mode S complet.

Această tehnică de achiziţie asigură o achiziţie rapidă a majorităţii aeronavelor. Datorită naturii probabilistice a procesului, sunt necesare mai multe interogări pentru achiziţia ultimului avion, aflat în zona locală de garble (acelaşi interval de baleiere al lobului antenei). Performanţa achiziţiei este mult îmbunătăţită prin utilizarea lockout-ului selectiv limitat, utilizând II=0.

Achiziţia suplimentară constă în blocarea avionului achiziţionat cu II=0, urmată de achiziţia prin interogarea Mode S only All Call cu II=0. Doar avionul care nu a fost încă achiziţionat, deci nici blocat, va răspunde, rezultând o achiziţie mai uşoară.

Se recomandă ca acest tip de achiziţie să nu dureze mai mult de 2 scanări consecutive sau maximum 18 secunde, deoarece prin minimizarea timpului de blocare se reduce probabilitatea conflictului cu alţi interogatori vecini cu activităţi de achiziţie a ţintelor.

5. Programare (scheduling)

Este o tehnică ce conduce la succesiunea (ordinea) corectă a interogărilor Mode S pentru ţintele aflate în aria de descoperire. Interogările Mode S sunt “planificate” astfel încât să se rezerve un interval unic de timp în interogatorul de la sol, pentru transmiterea pe canalul uplink a interogării şi pentru replica pe frecvenţa de downlink. Ţintele aflate la distanţe mai mari vor necesita un timp mai mare pentru a completa o secvenţă interogare/replică. Interogatorul are o listă de ţinte active pe care le interoghează, dar la fiecare beam va avea canale de timp diferite ca durată pentru ţinte aflate la distanţe diferite şi cu azimuturi apropiate. Scopul planificării este de a cupla împreună cât mai multe secvenţe interogare/replică fără ca acestea să se suprapună în timpul de baleiere (dwell time).

Această programare (ca algoritm) se procesează în interogator şi ţine cont de factori ca : distanţa ţintelor, prioritatea lor de achiziţie, tipul de mesaj, timpul de rămânere în coada de aşteptare, mesaj incomplet.

Editia 1.0 8 DATA:06.05 2004


În exemplul din imaginea de mai sus prima tranzacţie constă în emisia T1 şi recepţia R1. A doua tranzacţie T2 este plasată cât mai devreme în perioada Roll-Call , ţinând cont de ciclul de funcţionare al emisiei (duty cycle). Se va recepţiona conflictul dintre R1 şi R2. Pentru a rezolva acest conflict, perechea T2/R2 va fi mutată ulterior. La a treia tranzacţie T3 ar intra în conflict cu R1, dacă ar fi plasată în poziţia sa timpurie şi astfel perechea T3/R3 este mutată până când iese din zona de conflict cu R1 şi R2. Programatorul este , deasemenea, capabil să anticipeze orice încărcare excesivă şi să ajusteze durata perioadei Roll-Call pentru a maximiza capacitatea de a finaliza o tranzacţie data-link. Orice extindere a perioadei Roll-Call este limitată la 20% şi trebuie să fie refăcută în mod succesiv pentru a menţine numărul de hit-uri din timpul explorării pentru achiziţia ţintelor All-Call şi Mode A/C. Ca prioritate, sistemul atribuie un nivel fiecărui tip de tranzacţie, cel mai înalt fiind acela pentru tranzacţia supravegherii.

La finalizarea fiecărei tranzacţii sunt trimise un set de mesaje tip “răspuns aşteptat” la decodorul de răspuns Mode S, specificând timpii la care un răspuns (replică) este aşteptat, tranzacţiile efectuate de replică, numărul de track al aeronavei şi adresa Mode S a acesteia.

9.2.2. Protocoale de lockout

Scopul pentru care este utilizat protocolul lockout este reducerea fenomenului de All-Call FRUIT (False Replies Unsynchronised In Time), instruind transponderul să nu răspundă la interogările All-Call ale unui interogator, identificat prin codul II, pentru o perioadă de 18 secunde.

În cadrul interogării adresate selectiv, se setează un număr de flag-uri

Editia 1.0 9 DATA:06.05 2004


(ca parte a sub-câmpurilor din formatele uplink de interogare) care instruiesc ţinta să nu răspundă la coduri II sau SI care trimit interogări. În operarea multisite pot fi utilizaţi simultan 78 de timeri de lockout (15+63).

Dacă se operează într-o reţea de interogatori (ca parte a unui cluster) comanda este validă pentru tot volumul de acoperire al clusterului. Din acest motiv este necesară utilizarea unei hărţi de acoperire a lockout-ului, pentru gestionarea responsabilităţilor. Hărţile de acoperire asigură depăşirea unor disfuncţii cum ar fi defectarea unei staţii din cluster sau pierderea legăturii dintre două sau mai multe staţii.

9.2.2.1 Lockout neselectiv.

Lockout-ul neselectiv este aplicat când senzorii Mod S sunt izolaţi şi nu există suprapunere de acoperire între staţii , presupunând că toţi interogatorii utilizează acelaşi cod II=0. Setarea lockout-lui cu acest cod iniţiează lockout şi la interogările Mode A/C/S All-Call cu P4 lung. Iniţierea se face utilizând un bit separat din cîmpul PC (protocol) al interogării (PC=1 indică lockout All Call neselectiv).

În cazul senzorilor izolaţi, administrarea reţelei este bazată pe harta prestabilită pentru fiecare interogator, în care se definesc responsabilităţile faţă de aeronave, în fiecare regiune a spaţiului aerian, precum şi răspunderile senzorilor adiacenţi, în acoperirea zonelor de frontieră. Harta cuprinde informaţii şi despre capabilitatea senzorilor adiacenţi de a oferi asistenţă în menţinerea trackului unei ţinte şi despre momentul predării aeronavei .

Senzorii necuprinşi într-o reţea utilizează harta pentru a determina când se foloseşte coordonarea multisite pentru tranzacţii downlink sau ELM, precum şi când este necesară iniţierea periodică a inhibării lockout-ului, pentru a permite unui senzor adiacent achiziţia ţintei.

Acoperirea multiplă Mode S asigură continuitatea supravegherii şi a tranzacţiilor de date. Când este disponibilă acoperirea multiplă, o aeronavă este menţinută simultan în Roll-Call de cel puţin 2 senzori, ceea ce asigură un backup în eventualitatea unei defecţiuni în legătura interogator/aeronavă. Dacă din anumite motive un senzor din reţea pierde contactul cu un avion, el solicită asistenţă la senzorul adiacent pentru reachiziţie.

9.2.2.2 Lockout multisite

Când există suprapunere de acoperire între staţii Mode S, se utilizează lockout multisite. Fiecare interogator are alocat un cod de identitate (II code de la 1 la 15 sau SI code de la 1 la 63). Acest cod permite fiecărui interogator ca în mod individual să achiziţioneze şi să supravegheze aceeaşi aeronavă echipată cu transponder Mode S. Se utilizează interogarea Mode S only All-Call care conţine codul II.

Protocoalele care utilizează coduri II sunt capabile să execute setul întreg de protocoale de transfer de date posibile în Mode S, în timp ce interogatorii cu coduri SI sunt inhibaţi la îndeplinirea unor protocoale de transfer de date (data link) mai complexe.

Editia 1.0 10 DATA:06.05 2004


9.2.2.3 Lockout intermitent

Blocarea intermitentă este un alt mecanism prin care poate fi gestionată blocarea între doi sau mai mulţi senzori (interogatori) care utilizează acelaşi IC, dar nu operează ca şi cluster.

Unul dintre interogatori va achiziţiona şi va bloca ţinta pentru o scurtă perioadă (conform Anexei 10 OACI, perioada minimă de blocare este de 18 secunde) în timpul unei perioade Roll- Call, odată ce ea intră sau se află în apropierea zonei baleiate. Interogatorul nu a resetat blocarea în timpul acelei perioade. Dacă nu a achiziţionat ţinta prin modul stochastic şi prin tehnicile de ignorare ale blocării, atunci un alt interogator va fi capabil să achiziţioneze ţinta. Interogatorul original va aştepta o perioadă suplimentară de 10 secunde după ce expiră cele 18 secunde de blocare, înainte de a comanda din nou setarea blocării ţintei respective. Desigur, al doilea interogator poate el însuşi să aibe o blocare intermitentă a ţintei la acel stadiu. În principiu, orice număr de interogatori suprapuşi care utilizează acelaşi IC ar trebui să fie capabili să utilizeze acest principiu. Totuşi, un dezavantaj al acestei metode este acela că doi sau mai mulţi interogatori implicaţi trebuie să se comporte la fel şi să aplice această blocare intermitentă în acelaşi fel şi în aceleaşi zone de acoperire.

9.2.2.4. Deblocare cooperativă (unlocking)

Această tehnică necesită ca fiecare sit să deblocheze aeronava selectiv la limita de zonă supravegheată, în sensul de a permite achiziţia ei de o interogare All-Call a senzorului adiacent. Chiar dacă oferă performanţe mai reduse decât alte alternative, această metodă este utilă în zonele cu acoperire multiplă unde se operează fără coordonare site-to-site, ca de exemplu peste graniţele naţionale.

9.3. CARACTERISTICI OPERAŢIONALE ALE RADARULUI MODE S DE LA MĂNĂŞTUR

Pentru radarul Mode S de la Mănăştur avem următoarele caracteristici operaţionale:

- descoperirea maximă este de 220 NM

Dacă: 1NM=1,852 Km şi c (viteza de propagare a undelor electromagnetice)=3x10*8 Km/s rezultă că timpul de descoperire a unei ţinte aflată la 1 NM este:

Tdesc1NM = 1,852 Km/ (3x10*8 Km/s)=6,1µs

Timpul de răspuns al unei ţinte aflate la 1NM de interogator va fi :

Editia 1.0 11 DATA:06.05 2004


Trăsp1NM = Tdesc1NM x 2 = 6,1µs x 2 = 12,3µs

Timpul de răspuns al celei mai îndepărtate ţinte de radarul Mode S Mănăştur (conform setării de acoperire) va fi:

Trăsp220NM= 220 x 12,3µs = 2706 µs = 2,706 ms

- Frecvenţa de repetiţie a impulsurilor de interogare (Pulse Repetition Frecvency):

PRF = 134 Hz (predefinit) , deci

- Timpul de repetiţie a impulsului (Pulse Repetition Time):

PRT = 1/PRF = 1/ 134 Hz = 0,00746 s = 7,46 ms

Secvenţa de Mode Interlace Pattern (MIP) are următoarea structură :

3/A RC C RC S 1/2 RC

Cu : SAP (SSR All Call Period) = 3032 µs

RCP (Roll Call Period) = 4431 µs

Total MIP =7460 µs = PRT

Dimensionarea perioadei de All Call este legată de îndeplinirea condiţiei ca să se recepţioneze replica celei mai îndepărtate ţinte:

SAP ≥ Trăsp220NM, este îndeplinită: 3032 µs ≥ 2706 µs.

Dacă lăţimea lobului de interogare al antenei este Θ=2,4 şi viteza de rotire a antenei este n= 7,5 rot/min , timpul de iluminare (baleiere) ţintă (dwell time) este:

Td = (Θ x 60) / (360 x n ) = (2,4 x 60) / (360 x 7,5 ) = 0,053 s = 53 ms

Performanţa optimă a interogatorului este atinsă la minim 4 perioade All Call într-un fascicul de iluminare a ţintei.

Numărul de hit/scan la radarul Mode S Mănăştur este :

m = Td /PRT = Td x PRF = 0,053s x 134 Hz = 7,1

deci acoperă şi această cerinţă.

Ultima verificare:

7,1 hit/scan x 7,46ms = 52,99~53 ms = Td

Deci, în intervalul dwell time au loc 7 cicluri PRT.

Editia 1.0 12 DATA:06.05 2004


9.4. TIPURI DE INTEROGĂRI ŞI REPLICI ÎN SISTEMUL RADAR MODE S

Există mai multe tipuri de semnale utilizate de Mode S pentru supravegherea aeronavelor echipate cu transponder Mode A/C sau Mode S și comunicaţia pentru transferul de date (data link) numai cu aeronavele echipate cu transponder Mode S:

(a) Interogare Mode A/C/ S All-Call (intermod), utilizată pentru supravegherea aeronavelor echipate cu transponder Mode A/C și achiziţia aeronavelor echipate cu transponder Mod S.

Impulsul P4 este specific interogatorului Mode S şi este transmis la 2µsec (±0,05µsec) după impulsul P3. Acest impuls nu este recunoscut de transponderele Mode A/C dar este aşteptat şi interpretat de transponderele Mode S. Există două posibilităţi:

1. Intermod cu P4 scurt (0,8µsec), la care transponderele Mode A/C răspund iar cele Mode S nu răspund.

2. Intermod cu P4 lung (1,6µsec), la care răspund ambele transponderele.

Utilizarea strategiei cu P4 lung nu este recomandată (Anexa 10 ICAO), deoarece poate conduce potenţial la suprapunerea replicilor Mode A/C şi Mode S. Strategia comună este utilizarea interogării Mode S only All Call în conjuncţie cu interogarea Mode A/C All Call cu P4 scurt.

În scenariile multisite interogatorul trebuie să-şi transmită codul identificator prin interogarea Mode S only All Call. De aceea, se utilizează la interogare o pereche de interogări Mode S only All Call cu Mode A/C only All Call.

Editia 1.0 13 DATA:06.05 2004


(b) Interogare A/C only All-Call, (P4 scurt) utilizată pentru supravegherea aeronavelor echipate cu transponder Mode A/C . Ea este coroborată în perioada All-Call cu Mode S only All-Call.

(c) Interogare Mode S , (Mode S selectiv ) utilizată pentru pentru supravegherea Roll-Call și comunicaţiile data-link cu aeronave echipate Mode S

Interogarea Mode S este formată din 3 impulsuri P1, P2 și P6. Impulsurile P1 și P2 care formează preambulul au aceeași amplitudine și sunt spaţiate la 2 µsec. Transponderul clasic interpretează perechea de impulsuri ca o comandă de suprimare a lobilor laterali (SLS) și rămâne blocat 35±10 µsec. Fără această blocare, impulsul P6 ar declanșa răspunsul transponderului, producînd o replică falsă.

Impulsul P6 al interogării Mode S are lungimea de 16,25 sau 30,25 µsec şi conţine date modulate care utilizează schimbarea diferenţială de fază (Differential Phase Shift Keying) la o rată de 4 Mb/s. Prima inversare de fază (începutul decodării) se face la apariţia impulsului de referinţă de sincronizare (sync phase reversal) a inversării de fază, la 1,25 µsec de la începutul impulsului P6. Prezenţa inversarii de fază la începutul intervalului de bit reprezintă 1 binar, iar absenţa ei reprezintă 0 binar. Modularea DPSK oferă o imunitate superioară la interferenţe, faţă de modulaţia în amplitudine.

Suprimarea lobilor laterali este realizată de transmisia unui impuls de control (P5) de la antena Ω, exact suprapus în timp peste impulsul de referinţă de sincronizare. Dacă amplitudinea impulsului de control este mai mare decât

Editia 1.0 14 DATA:06.05 2004


amplitudinea interogării, impulsul de referinţă de sincronizare este obturat şi interogarea va fi rejectată.

(d) Replică Mode S, utilizată de transponderele Mode S ca răspuns la interogări Mode S şi interogări Mode A/C/S All-Call

Replica Mode S este formată dintr-un preambul şi un bloc de date care poate conţine 56 sau 112 impulsuri. Preambulul consistă dintr-o serie de 4 impulsuri de 0,5 µsec. Datele binare sunt transmise cu o rată de 1 Mb/sec, utilizând modularea PPM (Pulse Position Modulation), astfel: în intervalul de 1µsec corespunzător fiecărui bit de date, se transmite în prima jumătate a intervalului un impuls de 0,5 µsec dacă bitul de date este 1, şi în a doua jumătate a intervalului dacă bitul este 0.

Preambulul de 4 impulsuri a fost proiectat pentru a fi uşor diferenţiat de replicile Mode A/C şi a elimina replicarea lor printr-o suprapunere fortuită a două replici Mode A sau Mode C. Modulaţia PPM a fost selectată pentru că asigură o bună detecţie în prezenţa interferenţelor Mode A/C şi, conţinând un număr constant de impulsuri în fiecare replică, asigură suficientă energie pentru o estimare corectă monopuls.

©

10. UNITĂŢI DE MĂSURĂ

Prezentele instrucţiuni nu utilizează unităţi de măsură.

11. ÎNREGISTRĂRI SMC

Prezentul document nu produce înregistrări SMC.

Editia 1.0 15 DATA:06.05 2004


12. FORMATE STANDARD UTILIZATE

Conform DGR-SCL-PIN0013-MC/DOC.

Editia 1.0 16 DATA:06.05 2004

ROMATSA -SBB CONTROL LOCAL DOCUMENTE SBB - SRU - PIN 0013 - MC/DOC_L

Editia 1.0 1

Date post:	14-Dec-2015
Category:	Documents
Upload:	tibicomsa
View:	244 times
Download:	12 times

Achiziţia Stochastică În Sistemul Radar Mod S

Documents