Es gibt zwei Arten von Rücksendungen, die auf dem Radarbildschirm eines Fluglotsen erscheinen:
Sekundäre Echos sind streng genommen überhaupt keine Radar-„Echos“, sondern Signale, die automatisch von einem Transponder eines Flugzeugs gesendet werden und verschlüsselten Standort, Höhe, Fluggeschwindigkeit, Identifikation, Flugplan, Flugzeugtyp usw Bordinstrumente des Flugzeugs. Diese sind sehr wertvoll, können aber offensichtlich nur mit Flugzeugen verwendet werden, die mit einem funktionsfähigen Transponder ausgestattet sind, bei dem der Transponder eingeschaltet ist und nicht falsche Daten sendet.
Im Gegensatz dazu sind Primärechos echte Radarechos – direkte Reflexionen des Radarstrahls von der Oberfläche eines Flugzeugs, Vogels, einer Wolke, eines Trümmerstücks, einer Rakete, eines Baums, eines UFOs, eines Ballons, eines Hagelkorns oder was auch immer sich sonst darin befindet Luft in diesem Moment. Da sie lediglich erfordern, dass ein Objekt dort lokalisiert wird, wo der Radarstrahl es erreichen kann, sind sie von großem Nutzen bei der Verfolgung von Flugzeugen mit nicht funktionsfähigen Transpondern (z. B. aufgrund eines allgemeinen Stromausfalls oder einfach eines fehlerhaften Transponders ), Flugzeugen in Kampfgebieten ( für die das Senden eines Identifikationssignals eine großartige Möglichkeit wäre, abgeschossen zu werden), Flugzeugteile , Vogelschwärme oder andere nicht mit Transpondern ausgestattete Objekte, die man verfolgen möchte.
Eine häufige Einschränkung für Primärradarrücksendungen besteht darin, dass sie keine Höheninformationen, sondern nur Positionsinformationen liefern. Dies macht jedoch keinen Sinn, da die Bestimmung der Position eines Ziels die Kenntnis seines Höhenwinkels, Azimuts und seiner Entfernung relativ zur Radarinstallation erfordert (ohne die Entfernung des Ziels zu kennen, könnte es sich irgendwo entlang einer Linie befinden, die sich vom Standort des Radars nach außen erstreckt unendlich; ohne seinen Elevationswinkel zu kennen, könnte es sich [innerhalb der Höhenbegrenzungen des Objekts, das das Ziel erzeugt], irgendwo entlang eines Kreisbogens befinden, der sich vom Horizont bis zum Zenit in der angegebenen Entfernung vom Radar erstreckt; ohne seinen Azimut zu kennen, es irgendwo entlang eines horizontalen Kreises mit Mittelpunkt im Himmel direkt über dem Radar liegen könnte), und wenn der Elevationswinkel, Azimut,legt auch die Höhe des Ziels fest – nicht nur seinen Standort. Außerdem können militärische Radargeräte Höheninformationen für Primärziele liefern und tun dies auch (andernfalls wären sie nutzlos, da das Abfangen eines feindlichen Flugzeugs die Kenntnis sowohl seiner Position als auch seiner Höhe erfordert und feindliche Flugzeuge wahrscheinlich nicht die Anforderung eines Radars erfüllen werden, ein Transponder-Beacon-Signal bereitzustellen das würde immens helfen, sie abzuschießen), was sich mehrfach als wertvoll erwiesen hat; zum Beispiel die Unfalluntersuchung, die schließlich zum allerersten AAR des NTSB führteverwendeten Daten von einem militärischen Luftverteidigungsradar, um festzustellen, dass eine 727, die in den Michigansee stürzte, stetig ins Wasser gesunken war, ohne sich einzupendeln, anstatt eine unkontrollierte Abweichung vom Horizontalflug zu erleiden, während in jüngerer Zeit Primärrückmeldungen bei mehreren Militärs eingingen Radarstandorte in Massachusetts zeigten, dass EgyptAir Flight 990 seinen ersten Tauchgang beendete, bevor er einen zweiten und letzten Sturz machte.
Was hindert also zivile ATC-Radare daran, Höheninformationen für Primärziele anzuzeigen?
Ohne seinen Elevationswinkel zu kennen, könnte es sich irgendwo entlang eines Kreisbogens befinden, der sich vom Horizont bis zum Zenit in der angegebenen Entfernung vom Radar erstreckt
Nicht ganz. Flugzeuge sind im Allgemeinen in ihrer vertikalen Positionierung viel eingeschränkter. Wenn es einen Rückflug aus 30 Meilen Entfernung gibt, darf dieses Flugzeug nicht über Ihnen sein. (Und Radargeräte haben normalerweise eine maximale Elevation zum Strahl, oft um die 70 Grad).
Dieses Dokument legt nahe, dass (mindestens ab 1989) die Bestimmung des Höhenwinkels für das ATC-Primärradar sehr schwierig war. Es war möglich, Informationen aus mehreren Feeds zu korrelieren, aber dies wurde nicht routinemäßig durchgeführt. Das Dokument konzentriert sich darauf, wie nützlich dies wäre, um Bodenechos zu entfernen.
Selbst wenn einige Höheninformationen verfügbar wären, könnten diese Daten den Lotsen nicht präsentiert werden, es sei denn, sie hätten eine nützliche Genauigkeit. Wenn die Genauigkeit schlechter als beispielsweise 1500 Fuß wäre, wäre das nützlich?
Außerdem können Militärradare Höheninformationen für Primärziele liefern und tun dies auch
Radartutorial schlägt vor, dass vertikale Diskriminierung (oder 3D-Radar) zusätzliche Ausrüstung erfordert und daher teurer ist. Da ATC diese Informationen durch Sekundärradar erhalten kann, werden die Kosten für das Sammeln dieser Informationen über ein 3D-Primärsystem vermieden.
Abgesehen von den Kosten würde ein älteres 3D-Radar eine Region langsamer abtasten als ein 2D-Radar.
Primäres (2D) ATC-Radar liefert Azimut- und Schrägentfernung, aber keine Höhe. Wenn Sie die Schrägdistanz als horizontale Distanz verwenden, ist sie etwas ungenau, aber da Flugzeuge nicht allzu hoch fliegen (und ohne einen funktionierenden Transponder überhaupt nicht über 10 kft MSL sein sollten), ist der Fehler minimal - und Trennungsstandards berücksichtigen dies.
Das Hinzufügen von Höhenscans (3D) würde die Kosten erhöhen und die Scanraten verlangsamen, aber nichts hinzufügen, wenn die meisten Flugzeuge sowieso Transponder haben, sodass es effizienter ist, mit den Einschränkungen zu leben.
Das zivile Primärüberwachungsradar (PSR) liefert keinen Höhenwinkel, und daher können keine Höheninformationen angezeigt werden. Der Standort ist daher auch nicht genau, aber das spielt für ATC-Zwecke keine Rolle.
Die zivile ATC benötigt keine Höhen- oder Höheninformationen, um bei der Verwendung von PSR eine Verkehrstrennung bereitzustellen. Sie stellen einfach sicher, dass die Punkte auf dem Bildschirm nicht kollidieren. Für die Verkehrstrennung müssen Sie nicht die genaue Position des Flugzeugs kennen; Solange die Plots auf dem 2D-Bildschirm getrennt sind, werden sie in der 3D-Welt getrennt. Typische PSR-Anzeigen basieren auf einer flachen Weltannahme; Sie zeichnen nur Azimut und Reichweite auf. Solange die Plots durch 5 NM getrennt sind, sind sie unabhängig von der Höhendifferenz zwischen den Flugzeugen für ATC-Zwecke sicher getrennt.
Wie Sie richtig bemerkt haben, benötigen Sie Azimut, Entfernung und Elevationswinkel, wenn Sie die genaue 3D-Position des Flugzeugs basierend auf einem Primärradar bestimmen möchten. Die von der zivilen Flugsicherung eingesetzten PSRs messen den Elevationswinkel nicht, weil dies aufwendigere Radarhardware erfordern würde und damit teurer wäre.
Der Mehrwert des Elevationswinkels besteht darin, dass die genaue Position einschließlich der Höhe des Flugzeugs gemessen werden könnte. Allerdings ist das nur begrenzt aussagekräftig. In der Flugsicherung basiert die vertikale Staffelung nicht auf der geometrischen Höhe, sondern auf der barometrischen Höhe oder Flugfläche. Unter Verwendung des Höhenwinkels würde das Primärradar die geometrische Höhe liefern. Die dem Piloten im Cockpit angezeigte barometrische Höhe kann jedoch leicht mehrere hundert oder tausend Fuß von der geometrischen Höhe abweichen. Für die Kommunikation zwischen ATC und Piloten ist die vom Primärradar gemessene geometrische Höhe daher meist nutzlos.
Flugzeuge werden vertikal getrennt, indem sie basierend auf dem Baro-Höhenmesser im Flugzeug auf unterschiedliche Höhen/Flugebenen gebracht werden. Diese Höhe wird an das Sekundärradar übertragen, das die Anzeige dieser Höhe und des Abstands basierend auf der Höhendifferenz ermöglicht. Dies ist die Grundlage für die Übermittlung von vertikalen Positionsinformationen zwischen ATC und Piloten.
Kurz gesagt, die Kosten für das Hinzufügen einer Höhenwinkelmessung zum zivilen ATC-Primärradar überwiegen die Vorteile.
Die Einschränkungen des ATC-Radars sind einfach: Sie sind nicht darauf ausgelegt, mehr als Entfernung und Kurs für primäre Echos bereitzustellen.
PAR (Präzisionsanflugradar) ist ein Beispiel für ein Radarsystem, das Höheninformationen bereitstellt und so konfiguriert ist, dass es dem Lotsen ermöglicht, vertikale Anflugführungsinformationen bereitzustellen.
Es gibt viele Radarsysteme, die Höheninformationen liefern, beispielsweise bei einigen SAM-Systemen (Boden-Luft-Raketen). Es ist möglich, aber jemand hat die zusätzlichen Steuergelder nicht für ATC-Zwecke ausgegeben.
Die neuen Typen auf dem Markt können das. Siehe zum Beispiel Thales STAR-NG (Altimetrie-Option), Hensoldt (früher Airbus) ASR-NG, ...
Sie können auch vorhandene Radargeräte wie das FAA ASR-9 nachrüsten, wie Sie beispielsweise auf der Website von Intersoft sehen können.
Es gibt jedoch eine Reihe von Leistungseinschränkungen, und was noch wichtiger ist, zivile ATC-Verfahren sind nicht auf PSR-abgeleitete Höhen ausgelegt. Aber selbst wenn es nicht operativ verwendet wird, bietet es immer noch einen Vorteil bei der Verfolgung und Störunterdrückung.
Thomas
Ryan1618