PASIVNÍ RADIOLOKACE VYUŽITÍ MULTILATERACE V CIVILNÍCH A VOJENSKÝCH APLIKACÍCH. Přednáška VUT FEKT, Brno

PASIVNÍ RADIOLOKACE VYUŽITÍ MULTILATERACE V CIVILNÍCH A VOJENSKÝCH APLIKACÍCH Přednáška VUT FEKT, Brno 15.11.2016

PŘEDSTAVENÍ

Adam Novozámský Training specialist | Operation expert ERA a.s. | Průmyslová 387, Pardubice

web | www.era.aero mail | [email protected]

Page 2

OBSAH   

   

Představení společnosti Základní údaje | Historie | Významné milníky Produkty společnosti | MSS / NEO | SQUID | VERA NG Řízení letového provozu Prostředí ŘLP | PSR | SSR | ADS-B | GPS Multilaterace Princip| Přesnost | Eliptická metoda Princip MSS Zpracování signálů | Instalace | Benefity VERA-NG Princip | Aplikace PCL Page 3

PŘEDSTAVENÍ SPOLEČNOSTI

ERA a.s. je průkopníkem multilaterace a patří mezi nejvýznamnější světové dodavatele NextGen řešení pro řízení letového provozu ve vojenských bezpečnostních a letištních aplikacích. Page 4

Zakladatel průmyslu a trhu multilaterace 52 let tradice a zkušeností Více než 100 instalací celosvětově V 59 zemích na 5 kontinentech 340 profesionálních zaměstnanců

Vlastní výzkum a vývoj 100 % česká společnost

ERA VE SVĚTĚ

Page 5

HISTORIE TESLA | předchůdce společnosti ERA  Velká státní společnost  Výrobce spotřebitelské i průmyslové elektroniky  Spolupráce s tehdejší ČSLA VE SPOLUPRÁCI S ČSLA     

PRP-1 – Kopáč KRTP-81 – Ramona KRTP-81M – Ramona-M KRTP-86 – Tamara KRTP-91 – Tamara-M Page 6

HISTORIE

PRP-1 – KOPÁČ | Přesný Radiotechnický Pátrač – Korelační Pátrač      

První použití TDOA principu 1961-1965 – R&D 1966-1979 – ostré použití Trackování až 8 cílů S, L, X band 4 vozidla Praga V3S

Page 7

HISTORIE

KRTP-81 – Ramona | Komplex Radiotechnického Průzkumu – Radiotechničeskaja Aparatura Medlenoj Nastrojky

      

NATO code – Soft ball 1968-1978 – R&D 1979 – ostré použití 1 - 8 GHz Počítač 64 kB operační paměti Trackování až 20 cílů 13 vozidel Tatra-148 Page 8

HISTORIE KRTP-86 – Tamara | Komplex Radiotechnického Průzkumu – Techničeskuja Aparatura Medlenoj Avtamatičeskoj Razvedky

       

NATO code – Trash bin 1981-1985 – R&D 1986 – ostré použití 0,8 - 18 GHz 14 8bit počítačů Jednodušší sestavení Trackování až 72 cílů 8 vozidel Tatra T-815 8x8 and 6x6 Page 9

MILNÍKY

Page 10

ERA | PRODUKTY

MULTI-SENSOR SURVEILLANCE SYSTEM Variabilní, vyspělý a certifikovaný sledovací systém pracující na principu ADS-B a MULTILATERACE určený pro:

Letištní sledování Page 12

Přesné přistávání

Oblastní navádění

Sledování rozsáhlých území

Přesné měření výšky

NEO | NOVÁ ŘADA MSS   



Méně robustní řešení pro využití v místech s dobrou infrastrukturou Nižší náklady, levnější provoz Letištní systémy pro monitorování pohybu letadel na povrchu Systémy dalekého pokrytí

Page 13

SQUID | POZEMNÍ SLEDOVÁNÍ    

Více než 6000 squidů nasazeno na letištích po celém světě Sledování pozemních cílů na letištích Kompatibilní s ADS-B a MLAT systémy třetích stran Provozuschopný za všech povětrnostních podmínek

Page 14

VERA NG | VIDĚT A NEBÝT VIDĚN    



Pasivní sledovací systém Dlouhodobě poskytuje ELINT informace Obtížně zarušitelný systém Online trackování pozemních, vzdušných i námořních cílů ve 3D prostoru Vysoce mobilní systém

Page 15

RADIOLOKACE V ŘÍZENÍ LETOVÉHO PROVOZU

ŘLP

ŘÍZENÍ LETOVÉHO PROVOZU | Air Traffic Control 



Hlavním posláním řízení letového provozu je poskytovat provozní služby, které zabrání srážkám mezi letadly, při udržení plynulého, rychlého a spořádaného průběhu letového provozu. Největší důraz je kladen na bezpečnost letového provozu. Nástoje pro zabezpečení letového provozu jsou primární a sekundární radary, multilaterační sledovací systémy, ADS-B systémy.

Page 17

ŘLP

ŘÍZENÍ LETOVÉHO PROVOZU | Air Traffic Control  Předpisy, pokyny, rady a informace pro zajištění bezpečného a ekonomického leteckého provozu  Řídící věž | TWR Zajišťuje pohyb letadel po zemi, vzlety, přistání a navedení do přistávacích / odletových koridorů

 Středisko přiblížení | APP Zajišťující bezpečné přílety / odlety k letištím

 Oblastní středisko | ACC Poskytuje letové provozní služby převážně letadlům letícím v letových hladinách. Page 18

NÁSTROJE ŘLP

ATC | SLEDOVACÍ SYSTÉMY Primární

Sekundární

ADS

(Nekooperující cíle)

Mód A/C/S Kooperující cíle

Kooperující cíle, závislé na GNSS

Primární radary Přehledové radary

Sekundární radary Multilaterační sledovací systémy

VTS - Vehicle Tracking System - Sledování vozidel ADS-B - sledovací systémy

Page 19

PSR

PRIMÁRNÍ RADAR | PSR 

Primární radar je klasický aktivní radar, kdy vysílač (pozemní nebo palubní) vysílá mikrovlnnou energii ve formě impulzů nebo stálé vlny a v čase mimo vysílání přijímá odrazy od objektů (letadel, vzducholodí, mraků, země…) jež se nacházejí ve směru kam je energie vyslána.

Page 20

PSR

PRIMÁRNÍ RADAR | PSR

Page 21

SSR SEKUNDÁRNÍ RADAR | SSR  

 

Sekundární radary potřebují pro svou funkci transpondéry, které jsou umístěny v letadle. Transpondér je radiový přijímač a vysílač. Na frekvenci 1030 MHz přijímá dotazy ze sekundárního radaru a na frekvenci 1090 MHz odpovídá sekundárnímu radaru. Signál odpovědi obsahuje kódovanou informaci s požadovanými daty. Fungování sekundárního radaru je postaveno na vojenském principu rozlišení přítel – nepřítel, který byl vyvinut za druhé světové války.

Page 22

SSR

SEKUNDÁRNÍ RADAR | SSR

Page 23

2000 7254 S 22 24 7000

Page 23

SSR

MÓDY SEKUNDÁRNÍCH RADARŮ CIVILNÍ REŽIMY   

mód A – identifikace letu, čtyřmístné oktalové číslo mód C – informace o barometrické výšce mód S – datová zpráva, různý obsah

VOJENSKÉ REŽIMY   

mód 1, 2 – označení činnosti, příslušnosti mód 3 – identický s civilním módem A, označuje se souhrnně jako 3/A mód 4 – kryptografické rozlišení přítel - nepřítel

Page 24

SIGNÁLY

SIGNÁLY | HISTORIE 

Módy A/C se používají dodnes



Mód S se také používá jako datalink pro ADS – B

Page 25

SIGNÁLY ATCRBS | Air Traffic Control Radar Beacon System (Mode A/C)

Page 26

SIGNÁLY

STRUKTURA PULZŮ MÓDU A/C | DOTAZ Mód

Vzdálenost P1 – P3

Účel

A

8 µs

identifikace

C

21 µs

výška

S

3.5 µs

různá data

8µs / 21µs 2µs

P1 Page 27

P2

P3

SIGNÁLY

POTLAČENÍ BOČNÍCH LALOKŮ (SSR) | DOTAZ 





Pokud je amplituda signálu z hlavního svazku větší než z potlačovaného, odpověď přišla z hlavního laloku a zpracuje se. Pokud je amplituda z potlačovaného svazku větší než z hlavního laloku, odpověď přišla z postranního laloku a nezpracuje se. Používá pouze SSR, nikoliv MLAT

Page 28

SIGNÁLY

STRUKTURA PULZŮ MÓDU A/C | ODPOVĚĎ 20,3µs

0,45µs 1,45µs

F1

Page 29

C1

A1

C2

A2

C4

A4

X

B1

D1

B2

D2

B4

D4

F2

SIGNÁLY

MÓD S | ADRESNÉ DOTAZOVÁNÍ (ROLL – CALL)  

Bloky dat obsahují Comm A identifikaci / dotaz na výšku Každé dotazování obsahuje adresu / pole parity

Page 30

SIGNÁLY

MÓD S | NEADRESNÉ DOTAZOVÁNÍ (ALL – CALL) 

Mód A / C / S All – call  Mód S transpondéry odpovídají ve formátu módu S  Využívá SSR



Mód A / C (pouze) All – call  Mód S transpondéry neodpovídají  Využívá MLAT Page 31

SIGNÁLY

MÓD S | ODPOVĚDI 

Preambule módu S



Odpověď módu S

Page 32

SIGNÁLY

MÓD S | Adresa 

  

Selektivní , unikátní dotaz umožňující individuální adresování dotazů (každý letecký prostředek má přiřazenou unikátní 24-bit. adresu) Lepší integrita dat využitím mechanismu kontroly parity Kódování výšky v rozlišení 25 stop S-módová adresa je jednou z 16,777,214 adres (24 bitů) vydávaných mezinárodní autoritou leteckého provozu ICAO Page 33

SIGNÁLY

MÓD S | Squitter   

Režim S-módového transpondéru Odpověď transpondéru, která není vyvolána dotazem. Cíl s transpondérem vysílajícím signál ve formě squitteru může být detekován, aniž by byl dotazován, což je u módu A / C vyloučené.

Page 34

SIGNÁLY

MÓD S | Downlink formáty Mode A/C - Alpha/Charlie Mode A (Alpha)

Mode A Identity

Mode C (Charlie)

Barometric Altitude

Mode S - Mode Select Mode S squitter (DF 11)

Mode S Identity, GND flag

Mode S extended squitter (DF17)

Mode S Identity, GND flag, ADS-B information

Mode S non-transponder extended squitter (DF18)

Mode S Identity, GND flag, ADS-B information

Mode S short ACAS (DF0)

Mode S Identity, GND flag, Barometric Altitude

Mode S long ACAS (DF16)

Mode S Identity, GND flag, Barometric Altitude, air-air coordination

Mode S short surveillance (DF4)

Mode S Identity, GND flag, Barometric Altitude

Mode S short surveillance (DF5)

Mode S Identity, Mode A Identity, GND flag

Mode S long surveillance (DF20)

Mode S Identity, GND flag, Barometric Altitude, Data Link (e.g. Callsign)

Mode S long surveillance (DF21)

Mode S Identity, Mode A Identity, GND flag, Data Link (e.g. Callsign)

Page 35

ADS-B

ADS-B

ADS-B | Automatic Dependent Surveillance Broadcast    

Automatic Dependent Surveillance Broadcast

Vysílá automaticky Závislý (vyžaduje data z GNSS) Sledovací (poskytuje data jako radar) Vysílá data leteckým i pozemním přístrojům ke zpracování

ADS-B informace je vysílána pomocí S-módové zprávy, která se zároveň využívá jako vstupní signál pro multilateraci.

Page 37

ADS-B GPS satellites

 Extended squitter  Vysílá zprávy o poloze (ADS-B)  Závislý na výškoměru a informacích GPS  Zpráva obsahuje:  Aircraft ID  Altitude  Latitude (encoded)  Longitude (encoded)  Velocity Page 38

Collision avoidance Collision avoidance

ADS-B ATC SSR

ADS-B

ADS-B | Datalink  

Mode S extended squitter (DF17)  Mode S Identity, GND flag, Barometric or GNSS Altitude, ADS-B position, Callsign etc. Mode S non-transponder extended squitter (DF18)  Mode S Identity, GND flag, Barometric or GNSS Altitude, ADS-B position, Callsign etc.

Page 39

ADS-B

ADS-B | DF17    

Obsahem datového pole „DF“ je decimální číslo 17, což je v binárním kódu 10001. Následující tři bity (tzv. „Capability”, nebo „CA”) je číslo značící podtyp ADS-B zprávy. Lze rozlišit až osm různých typů ADS-B zpráv. Dalších 24 bitů je unikátní “AA” – Adresa letadla (ICAO). Další část datového pole o velikosti 56 bitů je nosič ADS-B zprávy, záleží na obsahu“CA” pole. Tato zpráva může obsahovat:  typ letadla a jeho identifikace  dekódovaná zeměpisná šířka  dekódovaná zeměpisná délka

Page 40

GNSS

GPS | Global Positioning System   

 

Jedním ze zdrojů informace o pozici pro ADS-B je GPS. Celý systém GPS lze rozdělit do 3 segmentů: kosmický, řídící, uživatelský Kosmický segment GPS je aktuálně složen z 32 satelitů, které se pohybují v šesti kruhových drahách na oběžné dráze země (20 350km). Na každé dráze jsou umístěny minimálně 4 satelity Dráhy satelitů jsou nastaveny tak, že minimálně šest satelitů jsou vždy v přímé viditelnosti z jakéhokoliv bodu na povrchu země. Page 41

GPS 

Satelity vysílají svou pozici s přesným UTC časem (jsou vybaveny přesnými atomovými hodinami).



Přijímače měří čas přijetí signálu svými vlastními měřícími jednotkami (ne tak přesnými - pseudorange).

42

GPS



Kvůli rozdílu času se zdá být správná pozice B, ale ve skutečnosti je správná

pozice A. 

Aby bylo možné vyhnout se těmto nepřesnostem, musel by mít každý přijímač atomové hodiny anebo použít

jednoduchý princip na další obrazovce.

43

GPS PRINCIP



Přidáním jednoho dalšího satelitu do výpočtu vytvoříme průniký pseudovzdáleností (pseudorange) – B (anebo nejsou žádné průniky, pokud je offset negativní).



Je možné určit správnou pozici – A (posunutím pseudovzdáleností tak, aby se protly právě v jednom bodě).



V 3D prostoru jsou třeba 4 satelity pro správnou pozici. 𝑥𝑖 − 𝑥

 𝑏

2

+ 𝑦𝑖 − 𝑦

i = 1, 2, 3, 4

44

2

+ 𝑧𝑖 − 𝑧

2

= 𝑑𝑖

= (𝜏𝑚𝑖 −∆𝑡) × 𝑐 = 𝐷𝑖 −

GPS

GPS

GPS | Přesnost 



Zdroje nepřesností +/- 5m  Ionosfrérické efekty +/- 2,5m  Odchylka oběžné dráhy satelitu +/- 2m  Chyba systémových hodin satelitu +/- 1m  Vícecestný (multipath) efekt +/- 0,5m  Troposférické effecty +/- 1m  Chyba ve výpočtech Vše dohromady vytvoří +/- 15m nepřesnost (maximální) na ideálně nastavených přístrojích.

Page 45

GPS 

Všechny satelity vysílají minimálně na dvou frekvencích, 1.57542 GHz (L1 signál) a 1.2276 GHz (L2 signál).



Navíc staelity bloku IR-M vysílají druhý civilní signál L2C (komerční) a blok IIF vysílá třetí civilní signál L5 (safety-of-life). Plná použitelnost se předpokládá na rok 2018.



Blok III (s novým L1C kódem) se mělo začít implementovat v roce 2016.

http://www.gps.gov/syste ms/gps/modernization/civ ilsignals/

46

MULTIPATH

Signál se odráží od stěn, řek atd. Firmware GPS většinou obsahuje mechanismy jak předcházet negativním vlivům ve většině případů. 47

GNSS ZPŘESNOSTI PŘESŇOVÁNÍ GNSS ZVYŠOVÁNÍ Metoda zlepšení atributů navigačního systému (např. přesnost) díky integraci externích informací do procesu Satellite-based augmentation system (SBAS) Ground-based augmentation system (GBAS)

48

SATELLITE-BASED AUGMENTATION SYSTEM (SBAS) Systémy se skládají z mnoha pozemních stanic na přesně zaměřených místech. Pozemní stanice měří signál GNSS nebo i další faktory, které mají vliv na příjem uživatelů. Používáním těchto měření jsou vytvářeny zprávy s informacemi, které jsou potom posílány do satelitů a tyto satelity poté vysílají informace ke koncovým uživatelům. EGNOS (Evropa) WAAS (America) StarFire (commercial – John Deere) 49

VOR

VOR| VHF omnidirectional range    

Všesměrový radiomaják Jedna všesměrová a jedna „rotující“ anténa (30 o/s) Amplitudová modulace signálu Určení azimutu letadla od vysílače

Page 50

DME

DME| Distance Measuring Equipment   



Obrácený princip SSR Dotazuje se letadlo, transpondér je na zemi Označuje se též jako pozemní maják Výpočet vzdálenosti

Page 51

MULTILATERACE

PRINCIP MULTILATERACE

MULTILATERACE | MLAT 

je způsob určení polohy cíle na základě rozdílu času přijetí signálu (TDOA – Time Difference Of Arrival) mezi jednotlivými stanicemi.

Page 53

PRINCIP MULTILATERACE

HYPERBOLA | KONSTRUKCE 

Hyperbola je množina všech bodů v rovině o konstantním rozdílu vzdáleností od dvou pevných ohnisek.

||F1X|-|F2X||=2a Page 54

PRINCIP MULTILATERACE

signály SSR (RXS)

(RXS)

d1-d2 = konstanta

HYPERBOLA - množina bodů, které mají konstantní rozdíl vzdáleností (d1-d2)od jejích dvou ohnisek (F1, F2). (RXS)

[X,Y]

(RXS)

Page 55

(RXS)

POZICE- rozšířeno o jeden přjímač, princip z obrázku nahoře nám dá 2 (3) hyperboly. Pozice cíle se nachází v průniku těchto hyperbol.

PRINCIP MULTILATERACE

HYPERBOLA RX3 Přijímací stanice

Cíl RX 3 TOA 06:00 RX2 RX1 TOA 10:00 RX2 TOA 12:00 Page 56

RX1

HYPERBOLA VE 3D • TDOA představuje hyperbolu v rovině a hyperboloid v prostoru.

Page 57

PRINCIP MULTILATERACE

HYPERBOLOID | PRŮNIK

Page 58

PŘESNOST MULTILATERACE

PŘESNOST Standardní odchylka od pozice je definována následovně:

σx,y,z = σT x c x PDOP σT | Je dána standardní odchylkou měřeného času na přijímačích c | Je rychlost světla (konstanta) PDOP | Positional Dilution Of Precision (pozice stanic vůči cíli) Page 59

PŘESNOST MULTILATERACE

PŘESNOST  Vztah mezi přesností v 3D prostoru a geometrií systému je popsána jako PDOP (Position Dilution of Precision) faktor.  PDOP je dáno pouze geometrickým rozmístěním přijímacích stanic. Doba pro zpracování dat na to nemá vliv.  Vzhledem k PDOP můžeme definovat:  HDOP – Horizontal Dilution of Precision – Horizontální nepřesnost

 VDOP – Vertical Dilution of Precision – Vertikální nepřesnost Page 60

PŘESNOST MULTILATERACE

OBLAST NEPŘESNOSTI

OBLAST NEPŘESNOSTI

 Vzniká protnutím hyperbol

ROZPTYL HYPERBOLY  je dán diskrétou stanice a nepřesností měření náběžné hrany pulzu

Page 61

ROZPTYL HYPERBOLY

PŘESNOST MULTILATERACE

OBLAST NEPŘESNOSTI  PDOP je měřeno s využitím 4 stanic, které jsou rozmístěny dle zobrazení. ROZMÍSTĚNÍ STANIC

Page 62

MULTIRANGING

ELIPTICKÁ METODA | MULTIRANGING Vysílací stanice TX Přijímací stanice RX Dotaz 1030 MHz Odpověď 1090 MHz

Elipsa s ohnisky TX a RX

Page 63

TX

RX

MULTIRANGING

ELIPTICKÁ METODA | MULTIRANGING 

Rozmístění stanic a změření času od vyslání do přijetí signálů vytvoří elipsu.



Elipsa má vyšší nepřesnost než hyperbola, což je dáno nekonstatním zpožděním zpracování odpovědi.



Elipsa zmenšuje oblast nepřesnosti u vzdálených cílů, kde je velmi ostrý úhel protnutí hyperbol.



Tato metoda vyžaduje mód S transpondéry

Page 64

PŘESNOST MULTILATERACE

OBLAST ZPŘESNĚNÍ

OBLAST NEPŘESNOSTI ROZPTYL ELIPSY

ROZPTYL HYPERBOLY

Page 65

ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ |MSS

ARCHITEKTURA

MSS Communication Network

Central Processing Station

DATA FLOW DT

Page 68

DATA FLOW DT/CT

DATA FLOW | CENTRÁLNÍ ČAS PŘIJETÍ SIGNÁLU PŘENOS SIGNÁLU DO CPS

RX

DATA TRANS.

MU

RXS

PCI

SYNC CPS

TP

ASTERIX

DIGITALIZACE, ČASOVÁ ZNAČKA A SYNCHRO. PŘENOS DAT DO TP

OPTICKÝ NEBO MIKROVLNNNÝ DATOVÝ SPOJ

VÝPOČET POZIC CÍLŮ

PŘIJÍMACÍ STANICE

VÝSTUP DAT DO ASTERIX

ANTÉNA

Page 69

MĚŘÍCÍ JEDNOTKA PC SBĚRNICE CPS

VÝSTUP DAT

DATA FLOW DT/CT

DATA FLOW | DISTRIBUOVANÝ ČAS PŘIJETÍ SIGNÁLU PŘENOS SIGNÁLU DO MU DIGITALIZACE A ČASOVÁ ZNAČKA

RX

DATA TRANS.

MU

RXS

RX

MU (PC)

ISA/PCI

PCI

SYNC CPS

LAN/WAN

RXS

PŘENOS DAT DO TP

PŘIJÍMACÍ JEDNOTKA

VÝSTUP DAT DO ASTERIX

ANTÉNA

Page 71

TP CPS

PC SBĚRNICE

VÝPOČET POZIC CÍLŮ

TP

DATOVÉ PŘIPOJENÍ MĚŘÍCÍ JEDNOTKA

ASTERIX

ASTERIX

SYNCHRONIZACE DT

Time mark

GPS UTC

Oscil

Time normal

RXS

   

Časové značky z GPS UTC čas a dodatečné GPS info Zprávy A/C/S s TOA Obsah zpráv módů A/C/S

SNTP

GPS

Time mark

UTC

CPS Time mark

GPS

Oscil

RXS Time normal

UTC

Oscil

Time normal

Page 72

RXS

 Zabezpečuje korekce TOA  Počítá TDOA

ASTERIX

ASTERIX | All Purpose Structured Eurocontrol Surveillance Information Exchange 



Jedná se o binární formát zpráv pro řízení letového provozu, který dovoluje přenos harmonizovaných informací mezi sledovacím systémem a dalšími systémy. ASTERIX definuje strukturu dat, které mají být přenášeny přes komunikační médium, od kódování všech informačních bitů až po organizaci dat v datových blocích – beze ztrát jakýchkoliv informací během celého procesu.

Page 73

ASTERIX

ASTERIX | VYBRANÉ KATEGORIE        

CAT001 CAT010 CAT011 CAT019 CAT020 CAT021 CAT022 CAT023

Page 74

| | | | | | | |

Monoradar Target Reports Monoradar Surface Movement Data SMGCS Data Multilateration System Status Messages Multilateration Messages ADS-B Messages TIS-B Management Messages CNS/ATM Ground Station Service Messages

VYSÍLÁNÍ SYSTÉMU |MSS

VYSÍLÁNÍ SYSTÉMU

MÓD S | Dotazy  

Krátký pulz P4 v „all-call“ dotazu minimalizuje negativní vliv na okolní SSR (tím, že S-módové transpondéry nereagují na tento A/C dotaz) Adresný S-módový dotaz zjistí:  Identifikaci (mód A)  Barometrickou výšku (mód C)  Volací znak  Letový stav (GND – „ground flag“)  Mód S výšku (DF 4 a 20)  Identifikace letadla (DF 5 a 21)

Page 76

VYSÍLÁNÍ SYSTÉMU

MÓD S | Dotazy   

Adresné dotazování v módu S Identifikace cíle (S-módový dotaz UF5) Zjištění výšky (S-módový dotaz UF4)

Page 77

VYSÍLÁNÍ SYSTÉMU

MÓD S | Zprávy 

Vysílání v módu S extended non-transponder squitters (DF=18)



Využívají se pro:  Kontrola integrity  Synchronizace v multirangingu



Každý S módový dotazovač musí mít unikátní S módovou adresu vydanou autoritou civilního létání

Page 78

CIVILNÍ VYUŽITÍ | MSS

MSS MUNICH - Complex airport design with terminal in the middle - High number of stations - Extremely high accuracy

Page 80

WAM NAMIBIA  New national ATM system    

Thales Eurocat fusion and display Thales radar in Windhoek Era multilateration for national en-route ED-142 performance required

 36 ADS-B/MLAT stations   

   

1250 Km

Some very remote, hostile locations Builds on regional experience in ATNS Covers 800.000km² of airspace, FL >145 and TMA

N-1 availability required Safety Case and operational approval by Austrocontrol, Austria Ongoing extension program for Walvis Bay and Caprivi strip The largest WAM Coverage area in the World!!! Page 81

1250 Km

MLAT VS.SSR AT FL145

SSR Windhoek

Extremely high accuracy of 20 m RMS

Page 82

INSTALATION

Page 83

MLAT QUEENSTOWN  Requirements      

Provide TMA and approach surveillance for Queenstown airport starting from 500ft AGL Display system at Queenstown Control Centre. MW links used for data communication Fused into old Lockheed Martin Skyline Flight Data processor (ASTERIX Cat. 001 used) Extreme weather and terrain conditions for installation

 System composition  14 MLAT ground stations

Page 84

SAT RESULT VISUALIZATION

Page 85

INSTALATION

Page 86

REDUNDANCE 

Redundance pokrytí systému  n-1 redundance v souvislosti s počtem RXS  Jakákoli jedna RXS může selhat bez ztráty kvality výstupních dat.  Dotazovače / vysílače jsou vzájemně jištěny překrýváním oblastí dotazování / vysílacích pokrytí.



Záloha zdrojů elektrické energie  Všechny stanice jsou napojeny přes tzv. „uninterruptible power supply“ (UPS) všude tam, kde jinak záložní zdroj neexistuje.  Všechen kritický hardware (např. servery, RXS, RXTXS) jsou vybaveny UPS.



Redundance funkcí CPS  Target Procesory jsou zdvojeny. Každý TP může poskytovat data přes LAN jako nezávislý senzor (oba pracují na sobě nezávisle). Page 87

Area Control Center

Kontrola přiblížení

Kontrola věže ŘLP/ brány

(En-Route sledování)

(Terminal Manoeuvring Surveillance)

(Sledování prostoru letiště )

Sledování rozsáhlých oblastí

Kontrola přiblížení

Prostor letiště

• náhrada SSR • výplň „mezer“ ve sledování ŘLP • aktivní nebo pasivní

• náhrada za PRM

• A-SMGCS • doplněk SMR • Jen povrch • Do 5 NM • S / bez Vehicle Tracking System

Page 88

SROVNÁNÍ (SSR VS. MLAT)

Měření výšky Bez „slepých“ kuželů Bez šikmých vzdáleností

Žádné rotující části Žádné FRUIT

ADS-B processing Nízká spotřeba Jedna stanice Page 89

Multilateration

SSR

       

       

MLAT VS. SSR

MLAT AKVIZIČNÍ VÝHODY - NÍZKÁ AKVIZIČNÍ CENA - RYCHLEJŠÍ IMPLEMENTACE PROJEKTU

MLAT VÝHODY ÚDRŽBY - NÍŽŠÍ NÁKLADY - ŽÁDNÉ ROTUJÍCÍ ČÁSTI - JEDNODUŠŠÍ DESIGN SYSTÉMU - ŹÁDNÉ BUDOVY NEBO VELKÉ VĚŽE - NEJSOU POTŘEBA GENERÁTORY

Source: Interviews with ATC Service Providers & Public Tender Statistics

MLAT JE LEVNĚJŠÍ A TO I NA ÚDRŽBU Page 90

VOJENSKÉ VYUŽITÍ | VERA-NG

POPIS SYSTÉMU



Vera-NG je čtyřpoziční časově-hyperbolický pasivní sledovací systém umožňující příjem a zpracování impulzních signálů RL, kódů odpovědí SSR módů 3/A, C, 1, 2 (dále kódy SIF), kódů odpovědí SSR módu S, signálů DME/ TACAN a signálů v pásmu UHF (od 88 MHz do 1000 MHz).





Vera-NG poskytuje informaci o poloze (trajektorii) cílů, a parametrech palubních radiolokačních prostředků. V konfiguraci 3+1 poskytuje systém i změřenou (geometrickou) výšku cílů.



Systém je určen pro nepřetržitý provoz 24 hodin denně.

Page 92

SYSTÉM 

 

Systém Vera-NG se standardně skládá ze 4 přijímacích stanic (3 boční + 1 centrální) a vyhodnocovacího pracoviště. Může být instalován jako stacionární nebo mobilní. Mobilní instalace umožňuje rychlý přesun celého systému do jiného zájmového prostoru.

BOČNÍ PŘIJÍMACÍ STANICE Page 93

IDENTIFIKACE CÍLŮ



Identifikace cíle (nosič a režim) probíhá podle uživatelsky naplňované databáze cílů.



Systém je schopen zjišťovat a sledovat cíle s rychlostmi 0 až 4 Mach.



Kapacita zpracování činí až 200 automaticky vedených cílů, z nichž max. 5% má koeficient plnění signálu (TI/TOP) až 30%.

Page 94

VLASTNOSTI Pravděpodobnost detekce VERA-NG má vysokou pravděpodobnost detekce cílů danou fixními nerotujícími anténami se širokým úhlem pohledu 120 stupňů a přijímači se širokým frekvenčním oknem. Nevysílající letadla Pokud je cíl absolutně tichý (žádné palubní vysílání), je neviditelný pro pasivní systémy. Prakticky je ale tento způsob provozu těžko aplikovatelný v delším časovém horizontu. V takovém případě je totiž cíl slepý, nemá možnost identifikace pro spřátelené jednotky, radar není možné použít pro takové funkce jako např. kontrola střelby, detekce cílů, skenování povrchu země, kontrola bombardování apod. Page 95

VLASTNOSTI Odolnost proti rušení Není známa možná zarušitelnost systému VERA-NG. Každý zdroj rušení určuje bod v hyperbolickém prostoru a může být lokalizován a trekován. Rušení vlastních palubních zařízení nedává smysl pro nepřítele; lepším způsobem je vypnutí všech vysílačů. Rozpoznání vysílačů Díky schopnosti systému spojit pozici cíle s jeho elektromagnetickým vzorem může uživatel systému VERA-NG sledovat módy operací a individuální chování jednotlivých cílů. Dlouhodobé sledování jednotlivých vysílačů na širokém území umožňuje pohotové a přesné včasné varování o identifikovaném nepříteli v případě potenciálního útoku. Uživatel může získat informaci o strategických pohybech letadel ze základny na základnu, pohybech válečných lodí apod. Page 96

SLEDOVANÉ PARAMETRY      

Poloha 3D, poloha 2D s výškou z Mód C nebo Mód S Kódy SIF 1, 2, 3/A, 3/C z palubních odpovídačů Mód S Příznak módu 4 Kmitočet/kanál DME/TACAN Kmitočet nosné (CF), opakovací perioda (PRI), délka impulsu (PW) a zákonitosti jejich časových změn (pro signály v pásmu 0,08 ÷ 18 GHz )  Amplituda impulsu (PA) s diskrétou (5 bitů)  Vnitroimpulsní manipulace kmitočtu nosné, obálka ozáření Page 97

KONCEPT ROZMÍSTĚNÍ VERA-NG

CPS kontejner

Page 98

VERA-NG

Page 99

OPERÁTORSKÉ PRACOVIŠTĚ

PŘÍKLAD VYHODNOCOVACÍHO PRACOVIŠTĚ

KONTEJNER S VYHODNOCOVACÍM PRACOVIŠTĚM A DOPRAVNÍ PROSTŘEDEK – NAPŘÍKLAD TATRA

Page 100

OPERÁTORSKÉ PRACOVIŠTĚ

Page 101

SEKTOR KRYTÍ V každé konkrétní konfiguraci rozmístění stanic systému je prostor krytí dán průnikem rádiových viditelností (rádiových horizontů) všech čtyř stanic a prostoru možné detekce cílů. Anténní systém je otočný v rozsahu 360° - sektor sledování je možno pokynem z centrální stanice změnit během cca 5 sekund. covered area

400 km

350 km

detection area 120 

1

Page 102

3

0

2

PŘÍKLADY PROVEDENÍ

Page 103

ENVIRONMENT  ACTIVE RADAR LOCALIZABILITY EFFECTIVE COUNTERMEASURES STEALTH TECHNOLOGY JAMMING

ANTIRADAR MISSILES

INDEPENDENT (doesn‘t need any transmission from target) Page 104

ENVIRONMENT MULTIFUNCTIONAL RADAR

REAR HEMISPHERE RADAR

MULTILATERATION PROVIDES RESISTANT AND COVERT SURVEILLANCE

SSR/IFF, TACAN/DME, DATALINK, JAMMERS

VERA-NG

ELECTRONICALLY AND PHYSICALLY COVERT TARGET IDENTIFICATION THROUGH SIGNAL ANALYSIS Page 105

SILENT GUARD  První funkční prototyp PCL  Uveden na IDETu 2013  Skrytá detekce neemitujících cílů s využitím stávající vysílací infrastruktury

Page 106

UKONČENÍ

DĚKUJI ZA POZORNOST!

E-mail: [email protected] Page 107