A második probléma a repülőgép pozitív azonosításának nehézsége volt. Az ellenséges és a baráti repülőgépek elsődleges radarvisszaverődései nagyjából azonosak voltak. A barát vagy ellenség azonosítását (IFF) a másodlagos radarral együtt fejlesztették ki ennek a problémának a megoldására.

A és C üzemmód

Az IFF rendszernek 5 üzemmódja van, az 1. üzemmódtól az 5. üzemmódig. Ebben a cikkben a 3. üzemmódra fogunk koncentrálni, mivel ez a legnépszerűbb, és a polgári repülőgépek is ezt alkalmazzák.

A 3. üzemmódnak két különböző almódja van. Az első az A-mód, amely egy 4 számjegyű, nyolcjegyű kód (a számjegyek 0-7 között vannak), amely ideiglenes azonosítást biztosít. A C-mód a repülőgép nyomási magasságára vonatkozó információ.

AzIFF-berendezést transzpondernek nevezik, ami az adó-válaszadó rövidítése. Minden repülés előtt vagy közben a pilótákat az ATC személyzet utasíthatja, hogy “Squawk XXXX”. XXXX ebben az összefüggésben Mode 3/A kód. A Mode 3/A kód a légi jármű ideiglenes azonosítója az adott ATC számára. A pilóta ezután a válaszjeladó 3/A módú kódját a kért kódra állítja. Ezt a kódot az ATC által küldött Mode 3/A lekérdezésekre adott válaszként küldi el. A 3/A módú kód az azonosításon kívül más célokra is használható. Néhány fontos, nem azonosítási célokra használt 3/A módú kód;

• 1200:
• 7700: Vészhelyzetben használatos
• 7600: Felhasználó, ha a rádiókapcsolat meghiúsul
• 7500: A repülőgép eltérítése(jogellenes beavatkozás) során használatos

A 3/C mód a 3/A móddal együtt használt nyomás magassági információ. A 3/A mód önmagában is használható, de a 3/C mód csak a 3/A móddal együtt használható. Ez a magassági információ 100 lábas lépésekkel rendelkezik.

A pilóták aktiválhatják vagy deaktiválhatják a Mode 3/A és Mode 3/C válaszokat a válaszjeladóból. De ha ezek aktiválva vannak, a transzponder a Mode 3/A és Mode 3/C lekérdezésekre a Mode 3/A és Mode 3/C válaszokkal válaszol az azonosítási és magassági információk megosztására.

A másodlagos megfigyelő radar(SSR) a légi jármű transzpondereinek lekérdezésére szolgál. Az SSR-t általában az elsődleges radar fölé helyezik, ezért ugyanabba az irányba néznek. Ezt a rendszert légiforgalmi irányító radarjelző rendszernek (ATCRBS) nevezik. Mindkét radar ugyanabban az időben/irányban forog, és az SSR egy rádióhullámsugárban küldi a lekérdezéseket. Minden repülőgép, amely átrepül ezen a sugaron, megfelelően reagál. Ily módon a repülőgép iránya (az elsődleges radar által becsült) és a transzponder azonosító/magassági adatai összefüggésbe hozhatók a repülőgép pozitív azonosításához és a repülőgép 3 dimenziós helyzetmeghatározásához.

A Mode 3/A és Mode 3/C hátrányai

Noha ezek a korai rendszerek segítettek az azonosítás és a 3 dimenziós helyzetmeghatározás problémájának megoldásában, eleve elégtelenek voltak.

• A Mode 3/C válaszok nem rendelkeztek hibafelismeréssel/korrekcióval. Ennek kijavítására többszörös lekérdezéseket végeztek, hogy a “legnépszerűbb” választ válasszák ki a helyes magassági válaszként. Ez a válaszfrekvencia felduzzadását okozta.
• A radar azonos irányában több repülőgép egyszerre válaszolt a lekérdezésekre. Ez zűrzavart okoz, nehéz eldönteni, hogy melyik válasz melyik légi járműhöz tartozik.
• A 3/A módú kódok egyes túlzsúfolt régiókban elégtelenné váltak, mivel csak 4 nyolcjegyű számjegyből áll(8⁴ esély).

S mód

A Szövetségi Légügyi Hivatal (FAA) új rendszert dolgozott ki, amely lehetővé teszi az egyedi azonosítást, a szelektív lekérdezést és az egyetlen választ. Az új rendszer specifikációi a következők voltak;

• Szelektív lekérdezés: A zavarok csökkentése érdekében minden repülőgép szelektíven lekérdezhető az egyedi 24 bites Mode S címével.
• Nagyobb adatkészlet: Az S-módú rendszer sokkal nagyobb adathalmazt kezel, mint az egyszerű azonosító/magasságpár.
• Visszafelé kompatibilitás: Mode S rendszer képes együttműködni a Mode 3 A/C (ATCRBS) rendszerekkel. Emiatt ugyanazt a frekvenciasávot használják a lekérdezéshez és a válaszokhoz.
• Hibaérzékelés: 24 bites CRC mechanizmust használnak a hibák érzékelésére az S-módú üzenetekben, ami robusztus kommunikációt tesz lehetővé. Ez kiküszöböli a 3. módú A/C rendszerekben használt többszörös lekérdezés és válasz szükségességét.
• Spektrumhatékonyság:

S-módú lekérdezés típusai

A S-módú rendszerek kétféle lekérdezéssel rendelkeznek: nem szelektív és szelektív. Lássuk ezek specifikációit és felhasználási eseteit.

Mode S nem szelektív lekérdezések

Az S-módú rendszerek a visszafelé irányuló képességükkel rendelkeznek ezekkel a nem szelektív lekérdezési típusokkal.

• ATCRBS All Call: A/C módú transzponderek normálisan válaszolnak erre a lekérdezésre. Az S-módú transzponderek úgy válaszolnak erre a lekérdezésre, mintha A/C-módú transzponderek lennének, ugyanazzal a hullámformával.
• ATSCRBS/Mode S All Call: A/C üzemmódú válaszjeladók ID/magassági adatokkal válaszolnak. Az S-módú válaszjeladók ID/magassági és S-módú címadatokkal válaszolnak az S-módú hullámformában.
• ATCRBS Only All Call: Csak az A/C módú válaszjeladók válaszolnak erre a lekérdezésre ID/magassági adatokkal. A módos válaszjeladók némák maradnak
• Mode S Only All Call: Csak az S-módú válaszjeladók válaszolnak erre a lekérdezésre. A/C módú transzponderek nem válaszolnak.

Mode S szelektív lekérdezés

Mihelyt a célgép Mode A címét a Mode S rendszer ismeri, az hozzáadódik a roll-callhoz, a repülőgépek Mode S címeinek a szelektív lekérdezéshez szükséges állományához. A szelektív lekérdezés a Mode S adatkészlet különböző részeinek megszerzésére szolgál.

Példa a Mode S lekérdezések használatára

Tegyük fel, hogy a Mode S lekérdező rendszer hidegen indul, előzetes információk tárolása nélkül. A légtérben lévő légi járműveken vannak Mode A/C transzponderek és Mode S transzponderek.

1. ATCRBS All Call az összes légi jármű Mode A azonosítójának és magasságának megszerzésére szolgál.
2. ATSCRBS/Mode S All Call vagy Mode S Only All Call az összes Mode S képes légi jármű összes Mode S címének megszerzésére szolgál. Ezeket az S-módú címeket a későbbi felhasználás céljából a névsorolvasó listában rögzítik. A regisztrált légi járműveket el lehet zárni a jövőbeni S-módú összes hívástól a felesleges válaszok csökkentése érdekében.
3. A lekérdező rendszer ekkor tudja, hogy melyik légi jármű milyen képességgel rendelkezik. Az A/C üzemmódú repülőgépeket az ATCRBS Only All Call hívással kérdezik le. Az S-módra képes repülőgépeket S-módú szelektív lekérdezéssel kérdezik le a névsorolvasó lista segítségével.

S-módú adatállomány

A S-módú rendszerek több adatot kezelnek, mint az A/C-módú transzponderek. Ezek az adatok a 255 Mode S regiszter egyikébe kerülnek, amelyek mindegyike 56 bit hosszúságú. Miután érvényes adatok kerültek ezekbe a regiszterekbe, az S-módú rendszerek szelektíven lekérdezhetik a tartalmukat. Az S-módú rendszerek két különböző képességet biztosítanak: elemi megfigyelés (ELS) és fokozott megfigyelés (EHS). Az EHS-képes rendszerek ELS-képességet és egyéb adatokat is biztosítanak.

• ELS: A rendszernek automatikus légijármű-azonosítási jelentést, transzponder-képességi jelentést, repülési állapotot (levegőben/földön), magassági jelentést kell biztosítania.
• EHS: A rendszer biztosítja az ELS képességet, valamint a kiválasztott magasságot a regiszterben (4,0), a gördülési szöget, a pályaszög arányt, a valós pályaszöget, a földi sebességet a regiszterben (5,0), a mágneses irányt, a jelzett légsebességet/gépszámot, a függőleges sebességet a regiszterben (6,0).

Megjegyzés: Minden Mode S üzenet, beleértve a következő fejezetben ismertetett ADS-B üzeneteket is, a feladó 24 bites Mode S címét tartalmazza.

ADS-B

ADS-B(Automatic Dependent Surveillance Broadcast) egy olyan funkció a repülőtér felszíni mozgásterületén működő légi vagy felszíni légi járművek, illetve egyéb felszíni járművek számára, amely időszakosan továbbítja állapotvektorát (vízszintes és függőleges helyzet, vízszintes és függőleges sebesség) és egyéb információkat az RTCA DO-260B szerint.

• Automatic:
• Függő: A fedélzeti navigációs forrásokra és az átviteli alrendszerekre támaszkodik (főleg GPS, ADC).
• Felügyelet: Felügyeleti információkat szolgáltat más felhasználók számára
• Műsorszórás: Az ADS-B rendszer tudhatja vagy nem tudhatja, hogy mely felhasználók veszik az adását.

Az ADS-B rendszerek az alábbiakban meghatározott regiszterekbe csoportosított adatokat sugározzák;

• Regiszter 0,5: Légi magasság, szélesség és hosszúság.
• Regiszter 0,6: Felszíni mozgás, irány, szélesség és hosszúság.
• Regiszter 0,8: Légi jármű azonosító és kategória.
• Regiszter 0,9: Kelet-nyugati sebesség és észak-déli sebesség vagy irány és légsebesség (altípustól függően), függőleges sebesség, geometriai magasságkülönbség a barometrikus magasságtól.

2020-ra minden kereskedelmi légi járművet és az A, B & C osztályú légtérben repülő légi járművet fel kell szerelni ADS-B out képességű transzponderrel, ami azt jelenti, hogy rendelkeznie kell sugárzási képességgel, de nem feltétlenül képes az ADS-B üzenetek vételére és dekódolására.

Mode S és TCAS

TCAS a Traffic Alert and Collision Avoidance System rövidítése. A TCAS a levegő és a levegő közötti S-módú lekérdezéseket használja az egymással való kommunikációhoz. A rendszer az ütközésveszélyt a többi légi jármű távolsága, sebessége, pályája és magassága alapján értékeli.

A TCAS rendszerek 20 Nm és 40 Nm közötti tartományban kérdeznek. ATSCRBS/Mode S All Call lekérdezéseket használnak. Az S-módú transzpondert hordozó légi járműveket ezután szelektív lekérdezésekkel lehet lekérdezni további adatokért.

Traffic Advisory(T.A.) aktiválódik, ha 40 másodpercen belül kiszámított lehetséges ütközés van. A választás ebben az esetben a személyzetre van bízva, mivel 40 másodpercen belül könnyű vizuálisan észlelni a betolakodót (más repülőgépet). A Traffic advisory csak Traffic! vocal alert.

Resolution Advisory(R.A.) a lehetséges ütközés előtt 25 másodperccel aktiválódik, ha a személyzet nem manőverezi a légi járművet úgy, hogy csökkentse az ütközés valószínűségét. Az R.A. azt jelenti, hogy nincs elég idő a betolakodó repülőgép vizuális észlelésére. A Resolution Advisory lehet Climb! vagy Descend!.

A TCAS rendszerek az R.A.-t S üzemmódon keresztül sugározzák a többi légi járműnek. A fogadó repülőgép ekkor kiszámíthatja a saját R.A.-ját, amely megakadályozza az ütközést. Például, ha egy repülőgép úgy dönt, hogy emelkedik, mint R.A. és ezt sugározza, a fogadó repülőgép úgy dönt, hogy ereszkedik, mint R.A., így elkerülhetik az ütközést.

Következtetés

Bár az S-módot a túlzsúfolt légtér problémájának megoldására fejlesztették ki, bizonyos helyeken ez elégtelenné vált. Hogy egyenesen Douwe Lambers urat idézzem;

A sok ADS-B-vel felszerelt drón elárasztja az 1090 MHz-es sávot üzenetekkel. Ez az összes 1090 MHz-en működő rendszert, mint például a Mode A/C, 1/2/3/4/5, S és TCAS, le fogja rontani. Interferencia valószínűsíthető, és az olyan zsúfolt területeken, mint Frankfurt vagy a Los Angeles-i medence, a frekvencia már drónforgalom nélkül is zsúfolt.”

Ez volt a kérdés, hogy az ADS-B képességű drónokat integrálhatjuk-e a jelenlegi felügyeleti rendszerbe. Az FAA ugyanennek a célnak az eléréséhez a drónok számára egy másik rendszert, a Remote Identification-t választja. De a probléma a jelenlegi Mode S rendszerekkel továbbra is fennáll, szükség lesz-e frissítésre a jövőben?

Megjegyzés: A COTS drónok ATC hálózatba történő integrálásáról szóló cikkemben további információkat olvashat a témáról.

Megjegyzések: A COTS drónok ATC hálózatba történő integrálásáról szóló cikkemet olvashatja.