Por que (ou muito recentemente) os transponders de aeronaves esperam para serem interrogados antes de transmitir sinais de farol?

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De uma aeronave transponder transmite sinais que anunciam (no mínimo) a identidade, altitude e direção do movimento da aeronave (além disso, para a maioria das aeronaves mais novas, uma série de outras informações úteis); é isso que permite radar de vigilância secundário (SSR), a espinha dorsal do moderno controle de tráfego aéreo, para funcionar,1 e o que torna possível para as aeronaves TCAS ver outras aeronaves próximas e (se necessário) avisar seus pilotos para não colidirem com elas.2

Por um longo tempo, pensei que isso funcionasse quando os transponders transmitissem essas informações às cegas, caso houvesse um radar ou TCAS dentro do alcance que pudesse querer saber sobre a aeronave conectada ao transponder. Recentemente, eu aprendi, no entanto, que a maioria dos transponders de aeronaves “fala apenas quando falados”, não transmitindo suas informações até ouvir um radar ou TCAS gritando “Alguém aí?” No céu azul profundo (embora ADS-B, que funciona essencialmente como eu pensava todos transponders funcionou, está sendo implementado e em breve se tornará obrigatório nos EUA para muitas aeronaves) - e que essa transmissão seja enviada apenas para o shouter, e não para qualquer outra pessoa que possa ter interesse no assunto.3

Não entendo por que a maioria (ou até recentemente) todos os transponders não transmissão espontânea; é obviamente factível (caso contrário, não poderíamos ter o ADS-B) e eliminaria a necessidade desses grandes e caros transmissores SSR (o ATC precisaria apenas de um receptor pequeno e barato, além de um radar de vigilância primário4 prato para detectar pássaros, clima, destacado aeronave peças, aeronaves com transponders quebrados ou não funcionantes e aeronaves sem transponders [como a maioria dos balões e planadores] e como backup no caso de o receptor acima mencionado explodir / contrair malware / ser roubado por alienígenas do espaço). Então, por que, ou pelo menos, os transponders de aeronaves precisam ser interrogados por um radar ou TCAS antes de derramar o amendoim?5


1: O que, por sua vez, permite que os controladores (por exemplo) empilhem várias aeronaves em diferentes altitudes, em estreita proximidade horizontal entre si, sem arriscar uma colisão no ar (enquanto a maioria dos radares principais não pode determinar as altitudes de seus alvos - pois eles podem medir o azimute e a distância inclinada de um alvo, mas não o ângulo de elevação - e, portanto, não pode ser usado para a separação vertical de alvos), para avisar as aeronaves se elas caírem perigosamente baixas (o mesmo motivo), para identificar imediatamente novos alvos que aparecem em suas telas e para associar os alvos às transmissões de rádio das referidas aeronave sem ter que pedir ao transmissor para fazer uma volta 360º para fins de identificação.

2: Tenho certeza de que existem muitas outras coisas úteis para os transponders, mas que eu esqueci de incluir.

3: Por exemplo, isso significa que uma aeronave precisa ter um transponder operacional para que seu TCAS funcione - ele não pode simplesmente detectar sinais de transponder enviados por aeronaves próximas em resposta a interrogatórios de outros radares e / ou TCASs.

4: Radares que detectam alvos saltando fisicamente as ondas de rádio e ouvindo os ecos.

5: Como derramar o feijão, exceto que as aeronaves servem (e derramam) amendoins.

por Sean 10.06.2019 / 03:57

7 respostas

O sistema de radar de vigilância secundária fornece alcance em um método semelhante ao radar primário: medindo o tempo entre a transmissão do sinal de interrogação e a recepção da resposta. O alcance é proporcional à diferença de tempo, menos uma constante que permite ao transponder da aeronave executar o processamento.

Isso não funcionaria se os respondedores respondessem sem interrogatório.

O azimute é tradicionalmente encontrado observando a direção da antena SSR no momento em que isso ocorre, embora alguns sistemas modernos utilizem o atraso de tempo entre vários locais de receptor (multilateração).

10.06.2019 / 04:03

I don’t get why most (or, until very recently, all) transponders don’t broadcast unbidden

Os sistemas GNSS estão disponíveis comercialmente apenas há relativamente pouco tempo (em comparação com a linha do tempo da aviação). Além disso, o GPS SA (disponibilidade seletiva) foi desativado em maio do 2000 para disponibilizar a precisão necessária para a aviação civil. O ADS-B conta com a aeronave realmente sabendo onde está.

Os transponders do Modo Básico C não exigiram que a aeronave soubesse onde estava. O SSR determinaria o azimute e a resposta do Modo C forneceria identidade e altitude de pressão.

O equipamento instalado em aeronaves certificadas muda muito lentamente. Ainda hoje existem aeronaves que foram construídas bem antes da existência do GPS. A adaptação de novos equipamentos de navegação a uma aeronave é cara.

10.06.2019 / 05:18

O principal objetivo do SSR é fornecer informações à estação específica que as solicita. As antenas de radar são direcionais ao transmitir e recebendo os sinais. Quando o sistema SSR interroga o transponder, significa que a antena está apontando para ele e, portanto, um sinal pode ser recebido. Se o transponder respondesse quando a antena estava apontando para fora, não haveria nada para recebê-lo e a informação seria perdida.

10.06.2019 / 10:21

Além das outras respostas: ao aguardar o interrogatório, você garante que os transponders não transmitam simultaneamente. Esse é o grande problema de todos os sistemas de rádio: quando dois transmissores transmitem ao mesmo tempo na mesma frequência, as duas transmissões são ininteligíveis.

10.06.2019 / 10:13

Why do aircraft transponders wait to be interrogated before broadcasting beacon signals?

Para medir a distância entre o interrogador e o alvo, semelhante à maneira como DME obras.

I don’t get why most (or, until very recently, all) transponders don’t broadcast unbidden; it’s obviously feasible

Era inviável nos dias anteriores ao GPS, porque as aeronaves não conheciam sua própria posição. Ainda hoje, a dependência do GPS é um ponto único de falha e, se estiver congestionado ou desligado, a aeronave não poderá mais anunciar sua própria posição sem ser solicitada. Eles precisam reverter para medições diretas de distância entre si, o que requer um estilo de comunicação desafio-resposta.

10.06.2019 / 22:36

Observe também que a transmissão o tempo todo consome muito mais energia do que o envio de um sinal direcional de vez em quando. E se a aeronave (em vez de uma estação terrestre) fizer isso, essa energia aumentará o peso da decolagem. Não tenho certeza do quanto isso importa, mas não o descartaria, principalmente para aeronaves relativamente pequenas.

12.06.2019 / 19:54

Ótima pergunta (com uma boa narrativa subseqüente). Além disso, ótimas respostas! Vou acrescentar outra coisa que não li aqui:

Por que não transmitir espontaneamente?

Os transponders remontam ao início da tecnologia militar Identify Friend or Foe (IFF). Nesse contexto, transmitir espontaneamente é como pintar um alvo em si mesmo. Mesmo responder a um interrogatório acarreta riscos de um inimigo triangular sua posição. O equipamento do transponder, tanto no veículo quanto no solo, evoluiu com essa suposição em mente, e certas otimizações foram feitas com algumas outras compensações.

28.08.2019 / 21:54