Was ist aus der Sicht eines Experten für Radartechnologie der Unterschied zwischen Primär- und Sekundärradar?


Antwort 1:

Das Primärradar ist die grundlegendste Form des Radars, während das Sekundärradar eine viel späte Aufrüstung des Primärradars ist. Was die physikalischen Unterschiede betrifft, so ist das primäre Radar die riesige rotierende Parabelplatte, wie man sie auf Flugplätzen sieht. Das Sekundärradar, auch als Sekundärüberwachungsradar (SSR) bekannt, ist viel kleiner und kann zeitweise über dem Primärradar angehoben gesehen werden. Es sieht aus wie ein horizontales Blech.

Das Primärradar sendet im Wesentlichen ein Signal und erfasst die Reflexionen vom Ziel. Die Richtung der Antennen gibt die Peilung des Objekts an und die Reichweite kann leicht berechnet werden, da wir wissen, dass sich elektromagnetische Wellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Eine einfache Messung der Zeit vom Senden und Empfangen kann uns die Entfernung geben. Das Beste am Primärradar ist, dass es das Objekt nicht benötigt, um die Berechtigung zum Verfolgen zu erteilen.

Sekundärradar ist viel komplexer als das Primärradar. Es basiert nicht auf der Technologie der reflektierten Impulse und erfordert die Zusammenarbeit des Ziels. Das Ziel muss auch eine spezielle Ausrüstung tragen. Dieses Gerät wird als Transponder bezeichnet. Es wird Transponder genannt, weil es auf die Abfrage vom Sekundärradar reagiert. Das SSR erzeugt für die Abfrage einen Impulsstrahl in horizontaler Richtung, während das Ziel oder das Flugzeug omnidirektional zurücksendet. Es gibt drei Hauptabfragemodi. Modus A, Modus C und Modus S. Wir würden uns auf A und C konzentrieren, da Modus S auf ähnliche Weise funktioniert und hier und da nur geringe Verbesserungen vorgenommen werden.

Die Abfrage besteht aus zwei Hauptimpulsen mit den Namen P1 und P3. Bei Betrieb im Modus A beträgt das Zeitintervall oder die Zeitspanne zwischen den Impulsen 8 Mikrosekunden, und bei Betrieb im Modus C beträgt das Intervall etwa 21 Mikrosekunden. Es gibt auch einen anderen speziellen Impuls, der als P2 bezeichnet wird. Dieser Impuls wird 2 Mikrosekunden nach P1 gebildet. Der Grund für den Puls ist die Unterdrückung der Nebenkeulen. Sie sehen, Radar erzeugt viele Nebenkeulen mit einer einzigen Hauptkeule. Die Nebenkeulen sind Energieverschwendung, und wenn ein Flugzeug versucht, innerhalb der Nebenkeulen zu antworten, werden falsche Peilungsanzeigen ausgegeben. Der Impuls P2 wird also so erzeugt, dass seine Intensität höher ist als die stärkste Nebenkeule. Der P2-Impuls wird in alle Richtungen abgestrahlt, wobei P1 und P3 in Richtung der Antennen abgestrahlt werden. Um die Unterdrückung zu ermöglichen, gibt es zwei SSRs. Einer rotierend und der andere stationär. Das rotierende gibt das Lager, während das feste SSR die Nebenkeulen bekämpft.

Der Flugzeugtransponder vergleicht die Stärke von P2 mit der von P1 und P3. In einer Nebenkeule ist der P2-Impuls stärker als P1 und P3. Dies wird keine Antwort vom Flugzeug erzeugen. Befindet sich das Flugzeug in der Hauptkeule, sind P1 und P3 viel stärker als P2 und es wird eine positive Rückmeldung vom Flugzeug ausgegeben.

Die Betriebsfrequenz des Interrogators beträgt 1030 MHz zum Senden und 1090 MHz zum Empfangen, während der Transponder des Flugzeugs bei 1030 MHz empfängt und bei 1090 MHz sendet.

Die Identifizierung des Flugzeugs erfolgt durch Eingabe numerischer Codes auf dem Transponderbildschirm. Die Flugsicherung fordert den Piloten auf, den angegebenen Code auf dem Transponder einzugeben ("squawk"). Dadurch werden die Flugzeuginformationen auf dem Radar angezeigt. Wenn Modus A verwendet wird, ist nur die Flugzeugidentifikation sichtbar, aber die Verwendung von Modus C gibt die abgelesene Höhe zusammen mit der Identifikation an die bodengestützte Steuerung aus. Der Pilot muss auch seinen Transponder auf "alt" stellen, um dies zu erreichen. Die zuvor erwähnten Nummerncodes können mit A, B, C und D beschriftet werden. Für jeden Buchstaben gibt es drei Ziffern. 1,2 und 4. Wie Sie sehen können, ergibt die Addition dieser Zahlen 7. Dies ist also die höchste Zahl, die auf dem Transponder eingegeben werden kann. Ich werde die folgende Abbildung verwenden, um dies genauer zu erklären.

Wie Sie in der ersten Tabelle sehen können, ist das Ergebnis 7,7,7 und 7. Wenn der Transponder die Abfrage empfängt und überprüft wird, erzeugt der Transponder zwei Hauptimpulse mit den Namen F1 und F2, die 20 Mikrosekunden voneinander entfernt sind. Zwischen F1 und F2 können maximal 12 Impulse eingepasst werden. Wenn wir den Code 7,7,7 und 7 haben, werden alle 12 Impulse erzeugt. Jede der Zahlen 1,2 und 4 ist ein Impuls. Es bilden sich also die 12 Impulse. Um es klarer zu machen, habe ich einen Code erstellt und ihn in Tabelle 2 eingefügt. Diese Tabelle zeigt einen Code 4,2,1 und 6. Dies bildet 5 Impulse, da es insgesamt 5 Zahlen gibt.

Eine beschriftete einfache Transpondereinheit eines Flugzeugs.

Wenn der Pilot vom Verkehrsleiter aufgefordert wird, sich auszuweisen, drückt er die Ident-Taste. Durch Drücken dieser Taste wird 4 Mikrosekunden nach dem F2-Impuls ein Impuls erzeugt. Dies bildet einen Kreis um das Flugzeug auf dem ATC-Radarschirm.

Im Vergleich zum Primärradar ist das SSR viel weniger leistungsfähig, da es keine reflektierten Wellen verwendet. Das SSR hat auch eine Reichweite von etwa 200 nm. Zu den Nachteilen gehört das Fehlen möglicher Codes. Hier können nur 4096 Codes verwendet werden. Die Verwendung von Modus S ergibt jedoch eine viel höhere Codekombination. Das sind über 16 Millionen Codes. Modus S verwendet auch die Datenkommunikationsverbindungen, um Informationen zu senden. Die erforderlichen Informationen können in Textform zwischen dem Flugzeug und dem Boden gesendet werden, wodurch die Funkübertragungen erheblich reduziert werden und die Informationen für beide Parteien viel klarer und verständlicher werden.


Antwort 2:

Lassen Sie uns einige Bilder einfügen, um Ihr Verständnis dafür zu verbessern, welche Auswirkungen all diese Technologie dort hat, wo es wirklich darauf ankommt: auf dem Radarschirm des Fluglotsen.

Wenn ein Controller auf einem Nur-Primärradar-Bildschirm 27 Flugzeuge in seinem Terminalbereich hat, sieht er einfach 27 Punkte auf seinem Bildschirm. Er wird nicht wissen, welcher Blip welcher Flug ist.

So adressierten Fluglotsen häufig ein bestimmtes Flugzeug über UKW-Funk und baten sie, eine Abbiegung vorzunehmen. Als sie auf den Bildschirm schauten, konnten sie sehen, dass ein Blip diese Kurve wie angewiesen machte, und jetzt wussten sie, dass dies das Flugzeug war, das sie angesprochen hatten.

Stellen Sie sich das auf den heutigen überfüllten Flughäfen vor. Aus Sicherheitsgründen müssen Sie das Flugzeug weit auseinander platzieren, um den Durchsatz Ihres Flughafens zu verringern.

Und für einen Flughafen bedeutet Durchsatz Geld.

Das sekundäre Überwachungsradar wurde eingeführt, um den Durchsatz zu erhöhen, indem Flugzeuge näher beieinander liegen, die Nutzung des kontrollierten Luftraums erhöht und somit in einer bestimmten Zeit viel mehr Starts und Landungen ermöglicht wurden.

Dies geschieht, indem viel mehr Daten selektiv auf dem Bildschirm des Controllers angezeigt werden.

Monopuls-Sekundärüberwachungsradar (MSSR), Mode S, TCAS und ADS-B sind ähnliche moderne Methoden der Sekundärüberwachung.

Frühere Transponder (Modi A und C) hatten mehrere Probleme, die behoben werden mussten. 1983 gab die ICAO ein Beratungsrundschreiben heraus, in dem das neue System beschrieben wurde, das heute als Mode S bekannt ist.

Eine Datenverbindungs-Technologie für die Flugsicherung

Ein Modus C- oder Modus S-Transponder wird auch benötigt, um das ACAS- oder TCAS-Antikollisionssystem zu betreiben, das für alle großen gewerblichen Transporte obligatorisch ist.

▲ Auf dem Bildschirm werden zwei Flugzeuge angezeigt: eines ohne Transponder (oben links), das beim Überstreichen mit dem Radarstrahl nur einen „rohen Rücklauf“ (Single Blip) liefert, und das andere mit einem Mode S-Transponder, der zuvor war Vom Controller „gekreischt“ (ausgewählt). Die Menge der zur Verfügung gestellten Informationen ist fantastisch, da die Daten auf diesen Radarstrahlen übertragen werden. es heißt eigentlich "Datenverbindung". Denken Sie daran: Die Idee ist, diese Daten dem Controller zu präsentieren, wann immer er sie benötigt. und SSR ist nicht die einzige Antwort. In einigen Jahren wird es wahrscheinlich durch ein satellitengestütztes System namens ADS-B ersetzt.

Für die Überwachung (Verfolgung, welches Flugzeug sich wo befindet) ist SSR nicht die einzige Antwort. Ein anderes, besseres System wartet in den Startlöchern: ADS-B. Dann geht SSR den Weg der CD und des Mikrofilm-Lesegeräts.

▲ Schauen wir uns nun eine Radarsymbologie an. Das kreischende Ziel 7034 eines grünen Flugzeugs befindet sich in einer gemeldeten Höhe von 300 Fuß (~ LGAV-Höhe) mit einer Grundgeschwindigkeit von 150 Knoten. Es ist eine Abfahrt von 03R zum Start. Radar hat den Squawk-Code noch nicht mit dem Flugdatenblock verknüpft und daher ist kein Etikett angebracht. Das Flugzeug hat auch einen Transponder, der mit dem Sekundärradar (SSR) kommuniziert, aber da sein nicht in der Luft befindliches Primärradar noch keinen Kontakt hat. So wird das leere quadratische Ziel (unterwegs Sekundärradar) in wenigen Sekunden zu einem gefüllten Dreieck und die Farbe ändert sich von grün nach cyan, sobald der DEP-Controller dieses Flugzeug übernimmt.

OAL778, das durch 5600 Fuß Höhe fährt, ist für FL110 freigegeben und klettert (Pfeil nach oben) direkt zu KEPIR (östlich von NEVRA). Das Flugzeug hat eine Grundgeschwindigkeit von 204 Kts, eine mittlere (Gewichts-) Kategorie, die vom DEP-Controller gesteuert wird. Das Ziel ist LGLM.

MDF201, das 03R nach OAL778 verlassen hat, wird auf 9000 Fuß über 5500 Fuß, Grundgeschwindigkeit 166 kt, Lichtkategorie, von DEP gesteuert und Ziel ist LGTS freigegeben. Das Ziel ist gelb, weil es jetzt ausgewählt (festgelegt) ist. Die Datenblöcke sind solide (ohne abwechselnde Informationen). Sie werden um das Ziel gedreht, um sich mit einem sehr einfachen Tastendruck nicht zu überlappen.

▲ Eine richtig eingestellte ILS 03L-Sequenz mit einem Abstand von 8 Meilen. Flugzeuge, die eingerichtet wurden, werden bereits an die TWRW Tower-Steuerung übergeben, während die ARR2-Steuerung sie zur Einrichtung von ILS03L vektorisiert. Flugzeuge, die in Griechenland bestimmt sind, haben das Ziel auf dem Etikett. Flugzeuge mit internationalem Ziel wie VEX41C, die FL169 für zugewiesene 240 passieren, haben den FIR-Ausstiegsfix (dh TUMBO) im Zielteil des Etiketts. Die magentafarbenen Quadrate sind Wetterradarrückkehr einiger leichter Wolken.

▲ Hier ist eine Beobachterstation, sodass alle Datenblöcke grün gefärbt sind (nicht von dieser Position aus gesteuert). Der Wetterradareingang wird in das System eingespeist (einige helle Wolken an diesem Tag mit magentafarbener Farbe). Sie können sehen, wie Flugzeuge über NEMES fix in den Westen einfliegen: DLH3420 noch mit AC2-Sektor-Controller, der FL203 für zugewiesenes FL170 passiert. Die Anflugsteuerung ARR2 steuert OAL170, das FL245 für FL210 und AZA732 unter Radar-Vetoren unter der Überschrift ~ 080 passiert und FL170 für FL110 passiert. Der Athener Direktor ARR3 steuert die OAL663, 334 und 519, während sie auf der ILS von 03R, AFR2332 und AEE531A eingerichtet sind, und wird bereits an den Tower East TWRE-Controller übergeben. Wie Sie sehen können, zeigt das Annäherungsradar auch die Küste von Athen und signifikante Geländehöhen an. Es gibt eine weitere Ebene von Minimum Vectoring Altitudes (MVAs), die hier nicht aktiviert ist.

▲ Ein weiterer genauer Blick auf die laufende Anflugkontrolle. Derzeit wird nur OAL807 vom Controller verfolgt. Alle anderen sind mit Turm oder Abfahrt. Der Controller hat OAL807 gerade einen Abstieg von derzeit 6000 Fuß auf zugewiesene 4000 Fuß gegeben, aber das Flugzeug senkt sich immer noch nicht ab, sodass das Zeichen = auf dem Etikett steht. Es hat eine Geschwindigkeit von 205 kn und ist ein Flugzeug der Mittelgewichtsklasse.

▲ Im höchsten ATC-Turm der Welt: Vancouver YHC. Bei gutem und schlechtem Wetter verwenden die Controller ein elegantes Display im Turm, mit dessen Hilfe Sie alle Flugzeuge in der Zone und darüber hinaus verfolgen können. Es wird als "Nav Canada Auxilliary Radar Display System" oder NARDS bezeichnet. Hier ist ein Screenshot von NARDS. Sie können die Flüge in der YHC CZ sehen, alle mit kleinen "V". Das bedeutet, dass die Flugzeuge VFR fliegen. Sie werden von "TH" oder "Tower Harbor" kontrolliert. Sie können auch anderen Verkehr in der Gegend sehen, insbesondere um YVR im Süden. Sie können die Flugnummer wie "HR304" oder die Registrierung des Flugzeugs "C-GSAS" sehen. Die Flughöhe wird direkt darunter angezeigt. Zum Beispiel zeigt C-GSAS "007" an. Fügen Sie einfach 2 Nullen hinzu und Sie erhalten 700 Fuß. Fügen Sie der Zahl rechts eine Null hinzu, und Sie erhalten die Geschwindigkeit des Flugzeugs. "13" wird 130 in Knoten. Es gibt auch Informationen zu Richtungs- und Höhenänderungen auf den "Blips". Jetzt wissen Sie, wie man ein NARDS-Display liest!


Antwort 3:

Das Primärradar zeigt eine visuelle Darstellung (Blip) auf einer Planpositionsanzeige (Oszilloskop) an, die den geografischen Standort eines Objekts angibt, das einen Bruchteil der von der rotierenden Antenne ausgesendeten übertragenen Energie gespiegelt hat. Das Ziel ist bei dieser Art der Anzeige vollständig passiv. Durcheinander oder visuelles Rauschen von stationären Objekten (Gebäude, Gelände, Türme, Brücken) kann manchmal die Anzeige überfordern, wodurch das interessierende Ziel maskiert wird und andere Schritte erforderlich sind, um das Ziel zu verfolgen.

Geben Sie "Sekundärradar" ein. Das Ziel wird durch den Einsatz eines Transponders zu einem „aktiven“ Spieler. Einfach ausgedrückt zeigt das Zielfernrohr jetzt ein Ziel als geografischen Ort eines vom Ziel gesendeten und von der Radarantenne empfangenen Signals an. Wenn das Zielfernrohr zu unübersichtlich ist, muss der Bediener einfach die Verstärkungsregelung reduzieren. Der primäre Radarblip wird wahrscheinlich verschwinden. Das sekundäre Ziel, das sich zusammen mit der Position des primären Blips auf dem Zielfernrohr befindet, speichert jetzt den Tag und zeigt den Zielort an.

Wie man vermuten kann, hängt das Primärradar von der reflektierten Energie ab, während das Sekundärradar von der Energie abhängt, die „frisch“ vom Zielsender ankommt (eigentlich „Transponder“), da es nur dann „bellt“, wenn es von der Radarantenne über das Ziel „gekitzelt“ wird ) hat das Sekundärradar eine größere Reichweite.

Wenn Controller Erfahrung sammeln, lernen sie die Eigenschaften, Vorteile, Einschränkungen und Fallen beider Anzeigetypen kennen.