Por que os transponders introduzem códigos em vez de usar números de registro de aeronaves?

Para expandir a resposta do voretaq7, entender a história e a evolução dos transponders pode explicar mais profundamente por que é assim que é (por enquanto).

Quando os aviões da Allied (EUA / Reino Unido / Outros) da Segunda Guerra Mundial retornaram de missões de combate na Alemanha e na Europa continental, os controladores de radar (de nova tecnologia) não tinham como saber "quem" era a aeronave. Para resolver esse problema, as aeronaves começaram a carregar uma caixa eletrônica que podia transmitir um sinal de rádio automaticamente para se identificar. Este sistema era o IFF original (identificação: amigo ou inimigo).

Esta peça de magia eletrônica poderia ser montada no solo pelos membros da tripulação, antes da partida, usando um mostrador de posição 8 numerado de 0-7. A caixa recebia um sinal de transmissão do solo e depois transmitia uma resposta de duas rajadas de energia por ciclo: o primeiro sinal era o sinal "Estou iniciando minha transmissão" (uma explosão de energia um pouco mais alta) e o próximo o sinal atrasou uma quantidade específica de nanossegundos para coincidir com o comprimento de onda da frequência (e seria um pouco menor em intensidade). Se o transmissor foi definido como 0, o atraso não foi nada. Ou seja, o segundo burst seria transmitido na próxima "instância" após o burst de início da transmissão. Se definido como 1, houve um atraso na etapa 1 após o sinal de início ... até o 7, o que induziria um atraso na etapa 7.

Os "computadores" rudimentares no chão, co-localizados com o radar, receberiam essas transmissões. Com base na frequência de rádio conhecida, o tempo dessas rajadas curtas de energia no comprimento de onda da portadora pode ser interpretado de volta em um número. Se o rádio no solo recebesse algo como: INICIAR-nada-nada-sinal-nada-nada-nada-nada-nada-INICIAR-nada-nada-nada-sinal-nada-nada-nada-nada-nada-nada-nada ... então calculou-se que a caixa a bordo da aeronave estava transmitindo o "número 2". Se o número secreto daquele dia (informado aos pilotos antes da partida) fosse "2", o avião seria identificado como "AMIGO" no sistema IFF. Este foi o primeiro protótipo do transponder. (BTW: É chamado de "transponder" porque faz duas coisas: transmite uma resposta a um sinal específico em uma frequência específica.)

Mas o primeiro obstáculo óbvio foi o fato de haver apenas números 8 disponíveis e, portanto, as caixas do transponder foram rapidamente atualizadas para duas configurações (possíveis combinações de códigos do 56) e depois configurações do 4 (possíveis combinações de "código" possíveis do 4,096).

Mas ainda havia um "problema": os códigos foram colocados no chão e não puderam ser alterados. Qualquer comprometimento no meio da missão do número usado naquele dia impedia que as aeronaves já no ar alterassem seus códigos. O próximo salto tecnológico foi o desenvolvimento de um sistema montado em painel, onde o piloto poderia alterar cada um dos quatro mostradores manualmente.

Essa tecnologia acabou entrando na arena civil. Para distinguir entre os diferentes tipos de transponders e quem os estava usando (principalmente questões de frequência - frequência militar versus frequência civil), surgiram diferentes categorias, chamadas "modos". Um transponder "Mode 2" foi o sistema de octum 4 descrito acima, com sistema octal, deite-se no chão e deixe-o. Um transponder "Mode 3" era a versão mais nova, o piloto define o ar, mas ainda usa frequências militares.

Quando os civis começaram a usar a mesma tecnologia em frequências civis aprovadas, a designação era "Modo 3-A", geralmente chamado de transponder "Modo A". Combinado com o advento do radar de vigilância de tráfego aéreo civil, os controladores agora podiam distinguir "quem era quem" em suas telas, atribuindo a cada aeronave seu número único. Isso foi ótimo por um tempo, mas a única coisa que os controladores puderam ver foi o "blip" e seu número atribuído. O computador do radar também pode calcular a velocidade do solo, mas não a altitude. Assim, os controladores confiaram no piloto para relatar sua altitude verbalmente.

Isso levou ao próximo salto tecnológico nos transponders. Se o mesmo rádio pudesse, de alguma forma, ser conectado ao sistema de pressão da aeronave (o mesmo que aciona altímetros e indicadores de velocidade verticais), então provavelmente também poderia ser configurado para transmitir esses dados de altitude. Essa tecnologia foi inventada e a designação "Mode 3-A / C" foi aplicada às versões civis ... comumente (e ainda hoje popular) chamada "Transponder Mode C".

Isso (finalmente) nos leva à pergunta original: por que as aeronaves não programam seus próprios números de registro no transponder? Como existem apenas quatro dígitos octais, existem três problemas imediatos: primeiro, os números 8 e 9 não são utilizáveis; segundo, nenhuma carta está disponível; e terceiro, com apenas combinações possíveis do 4096 e muito mais aeronaves do que no mundo, é muito possível que duas aeronaves na mesma vizinhança possam ter o mesmo número.

O advento dos transponders "Mode S", com a tecnologia "atual", agora pode transmitir (além de receber) todos os tipos de informações, incluindo a identidade específica da aeronave, como a pessoa que faz perguntas pensou que deveria ser assim. Porém, a compatibilidade com versões anteriores de todas as aeronaves que ainda voam por aí com transponders "Modo C" ainda exige que o ATC atribua um código exclusivo a uma aeronave e o piloto para conectar esse número.

Curiosidades adicionais, não diretamente relacionadas à pergunta: Como os transponders do Modo C são limitados aos números 0-7, como eles podem transmitir dados de altitude que podem conter os números 8 e 9?

A resposta está em um aspecto da codificação binária chamada "Código Cinzento" (ou, às vezes, "Código Gillham"). O pessoal de aviônicos do mundo padronizou um conjunto de códigos para representar um conjunto de altitudes em incrementos de um pé 100. Como alguns exemplos, uma aeronave a uma altitude de pressão de pés 8,500 enviaria o código de dígito 4 de 6220. Sentar-se a uma altitude de pressão de 0 resultaria no código 0620. A estação terrestre receptora avaliaria a altitude de pressão recebida pela aeronave, bem como a configuração atual de pressão da estação (comumente chamada de "configuração do altímetro") e as convertia na altitude MSL real da aeronave para exibição na tela do radar.

Consegui encontrar esta lista de conversões de código de altitude:

https://web.archive.org/web/20120726003224/http://www.airsport-corp.com/modecascii.txt

A resposta curta é que eles costumam fazer as duas coisas.

Os transponders do modo S (que você encontrará na maioria dos aviões comerciais e agora também estão se tornando comuns em aeronaves leves) transmitem um identificador exclusivo de aeronave que o sistema ATC pode interpretar e exibir.

Os transponders mais antigos suportam apenas o código de identificador do Modo A (o código squawk que estamos familiarizados com a seleção) - este é um ramo da tecnologia militar IFF (Modo 3), onde o transponder é interrogado por uma estação de radar e retorna um código de identificação que o ATC O sistema interpreta e lida adequadamente.

Atualmente, os dois métodos são usados ​​para identificar aeronaves: Um modo discreto Um chiado está associado ao seu número N pelo ATC e o sistema marcará seu alvo adequadamente. Se uma resposta do Modo S for recebida, ela poderá ser mapeada para um código não discreto como o 1200 para preencher o bloco de dados.
Os códigos do Modo A provavelmente permanecerão em uso no futuro previsível porque, como outros mencionados nos comentários, existem códigos não discretos aos quais foi atribuído um significado especial para comunicar informações úteis ao ATC (nos EUA 1200 para VFR, 7000 para VFR em alguns outros lugares, 7500 por seqüestro, 7600 por comunicação perdida e 7700 para emergência geral) e combinados com um ID do modo S podem permitir que o ATC saiba que a aeronave que estava gritando 1200 e agora gritando 7700 é N12345.

Existem vários motivos atribuídos aos transponders usando códigos octais do dígito 4 como identificador da aeronave. Aqui estão dois deles que são os mais essenciais:

• Os códigos Squawk são mais fáceis de se comunicar por rádio e também mais fáceis de ler. Embora existam apenas combinações possíveis do 4096, a singularidade dessas combinações é relevante apenas para os ATC cujo RADAR cobre essa aeronave específica. Isso significa que, diferentemente de um número de registro exclusivo para todas as aeronaves do mundo, * o mesmo grasnido o código pode ser usado em muitos lugares (com uma separação decente entre eles) simultaneamente *.
• Os códigos Squawk não apenas funcionam como identificadores de aeronaves, mas também fornecem informações especiais ao ATC (como todas as outras respostas mencionam). Esses códigos especiais são usados ​​para transmitir informações vitais que normalmente não são transmitidas como dados (altitude, velocidade do ar etc.), como falhas de rádio (7600), emergência (7500) e seqüestro (7500).