نظام منارات رادار مراقبة الحركة الجوية

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

نظام منارات رادار مراقبة الحركة الجوية ( ATCRBS ) هو نظام يُستخدم في مراقبة الحركة الجوية (ATC) لتعزيز رصد الرادار وفصل الحركة الجوية. يتكون من هوائي أرضي دوار وأجهزة إرسال واستقبال مثبتة في الطائرات. يقوم الهوائي الأرضي بمسح شعاع رأسي ضيق من الموجات الدقيقة حول المجال الجوي. عندما يصطدم الشعاع بطائرة، يُرسل جهاز الإرسال والاستقبال إشارة ارتداد تتضمن معلومات مثل الارتفاع ورمز التعريف (Squawk Code)، وهو رمز مكون من أربعة أرقام يُخصص لكل طائرة تدخل منطقة معينة. تُدخل معلومات هذه الطائرة في النظام، ثم تُضاف إلى شاشة المراقب لعرضها عند الاستعلام عنها. قد تتضمن هذه المعلومات رقم الرحلة وارتفاع الطائرة. يُساعد نظام ATCRBS رادارات مراقبة الحركة الجوية (ATC) من خلال الحصول على معلومات حول الطائرة التي تتم مراقبتها، وتزويد مراقبي الرادار بهذه المعلومات. يستطيع المراقبون استخدام هذه المعلومات لتحديد إشارات الرادار المرتدة من الطائرات (المعروفة بالأهداف ) وتمييزها عن التشويش الأرضي .

أجزاء من النظام

يتكون النظام من أجهزة إرسال واستقبال مثبتة في الطائرات، ورادارات مراقبة ثانوية (SSRs) مثبتة في مرافق مراقبة الحركة الجوية. يُوضع رادار المراقبة الثانوي أحيانًا في نفس موقع رادار المراقبة الأساسي (PSR). يعمل نظاما الرادار هذان معًا لإنتاج صورة مراقبة متزامنة. يرسل رادار المراقبة الثانوي استفسارات ويستمع إلى أي ردود. تقوم أجهزة الإرسال والاستقبال التي تستقبل الاستفسارات بفك تشفيرها، وتحديد ما إذا كانت سترد، ثم تُجيب بالمعلومات المطلوبة عند الاقتضاء. تجدر الإشارة إلى أنه في الاستخدام غير الرسمي الشائع، يُستخدم مصطلح "رادار المراقبة الثانوي" أحيانًا للإشارة إلى نظام ATCRBS بأكمله، إلا أن هذا المصطلح (كما هو موجود في المنشورات التقنية) يشير بشكل صحيح إلى الرادار الأرضي نفسه فقط.

نظام الهوائي لرادار مراقبة الحركة الجوية النموذجي، ASR-9. الهوائي العاكس المنحني في الأسفل هو رادار المراقبة الأساسي (PSR)، والهوائي المسطح في أعلاه هو رادار المراقبة الثانوي (SSR). أثناء التشغيل، يدور الهوائي حول محور رأسي، ناشرًا شعاعًا رأسيًا على شكل مروحة من الموجات الدقيقة حول المجال الجوي المحلي لتحديد مواقع الطائرات وتتبعها.

معدات الاستجواب الأرضية

تتكون محطة المراقبة الجوية الأرضية من نظامي رادار ومكونات الدعم المرتبطة بهما. يُعدّ رادار المراقبة الأساسي (PSR) المكون الأبرز، ويُعرف أيضًا برادار "طلاء السطح " لأنه لا يُظهر رموزًا اصطناعية أو أبجدية رقمية للأهداف، بل يُظهر نقاطًا أو مناطق ساطعة (أو ملونة) على شاشة الرادار ناتجة عن انعكاسات طاقة الترددات الراديوية من سطح الهدف. هذه عملية غير تعاونية، ولا تتطلب أي أجهزة إلكترونية طيران إضافية. يكشف الرادار ويعرض الأجسام العاكسة ضمن نطاق تشغيله. تُعرض بيانات رادار الطقس في وضع "طلاء السطح". يخضع رادار المراقبة الأساسي لمعادلة الرادار التي تنص على أن قوة الإشارة تتناقص مع القوة الرابعة للمسافة إلى الهدف. تُعرف الأجسام التي يتم رصدها باستخدام رادار المراقبة الأساسي بالأهداف الأساسية.

النظام الثاني هو رادار المراقبة الثانوي (SSR)، الذي يعتمد على جهاز إرسال واستقبال مُثبّت على الطائرة المراد تتبعها. يُصدر جهاز الإرسال والاستقبال إشارةً عند استجوابه بواسطة الرادار الثانوي. في نظام الإرسال والاستقبال، تتناقص الإشارات عكسيًا مع مربع المسافة إلى الهدف، بدلًا من التناسب مع القوة الرابعة كما في الرادارات الأساسية. ونتيجةً لذلك، يزداد المدى الفعال بشكل كبير عند مستوى طاقة مُحدد. كما يُمكن لجهاز الإرسال والاستقبال إرسال معلومات مُشفّرة عن الطائرة، مثل هويتها وارتفاعها.

يُجهز جهاز الرادار ذو المنظار السطحي (SSR) بهوائي رئيسي ، وهوائي متعدد الاتجاهات (Omni) في العديد من المواقع القديمة. أما الهوائيات الأحدث (كما في الصورة المجاورة)، فتُجمع في هوائيين، أيمن وأيسر، ويتصل كل جانب بجهاز هجين يجمع الإشارات في قناتي جمع وطرح. بينما تحتوي مواقع أخرى على كلٍ من هوائي الجمع والطرح، بالإضافة إلى هوائي متعدد الاتجاهات. أما طائرات المراقبة ، مثل طائرات الإنذار المبكر والتحكم المحمول جواً (AWACS)، فتقتصر على هوائيات الجمع والطرح فقط، ولكن يمكن أيضاً تثبيتها فضائياً عن طريق تغيير طور الشعاع لأعلى أو لأسفل عند الميلان أو الدوران. يُركب هوائي جهاز الرادار ذو المنظار السطحي عادةً على هوائي الرادار ذي المنظار القطبي (PSR)، بحيث يشيران في نفس اتجاه دوران الهوائيات. يُركب الهوائي متعدد الاتجاهات بالقرب من الرادار وعلى ارتفاع عالٍ، عادةً أعلى غطاء الرادار إن وُجد. تتطلب أجهزة الاستجواب من نوع Mode-S قناتي الجمع والطرح لتوفير إمكانية النبضة الأحادية لقياس زاوية انحراف إشارة جهاز الإرسال والاستقبال عن محور الرؤية.

يقوم رادار المسح السطحي (SSR) بإرسال استفسارات بشكل متكرر أثناء مسح هوائي الرادار الدوار للسماء. يحدد الاستفسار نوع المعلومات التي يجب على جهاز الإرسال والاستقبال الرد إرسالها باستخدام نظام من الأنماط. استُخدمت عدة أنماط تاريخيًا، ولكن أربعة منها شائعة الاستخدام اليوم: النمط 1، والنمط 2، والنمط 3/أ، والنمط ج. يُستخدم النمط 1 لتصنيف الأهداف العسكرية خلال مراحل المهمة. يُستخدم النمط 2 لتحديد مهام الطائرات العسكرية. يُستخدم النمط 3/أ لتحديد كل طائرة في منطقة تغطية الرادار. يُستخدم النمط ج لطلب/الإبلاغ عن ارتفاع الطائرة.

هناك نمطان آخران، النمط 4 والنمط S، لا يُعتبران جزءًا من نظام ATCRBS، لكنهما يستخدمان نفس أجهزة الإرسال والاستقبال. يُستخدم النمط 4 في الطائرات العسكرية لنظام تحديد الصديق والعدو (IFF). أما النمط S فهو عبارة عن استجواب انتقائي منفصل، وليس بثًا عامًا، مما يُسهّل استخدام نظام تجنب التصادم الجوي (TCAS) للطائرات المدنية. تتجاهل أجهزة الإرسال والاستقبال في النمط S الاستجوابات التي لا تحمل رمز تعريفها الفريد، مما يُقلل من ازدحام القناة. في منشأة رادار SSR نموذجية، تُرسل استجوابات ATCRBS وIFF والنمط S جميعها بطريقة متداخلة. كما تستخدم بعض المنشآت العسكرية و/أو الطائرات النمط S أيضًا.

تُرسل الإشارات الواردة من كلا الرادارين في المحطة الأرضية إلى مركز مراقبة الحركة الجوية باستخدام وصلة ميكروويف ، أو وصلة محورية ، أو (في الرادارات الأحدث) جهاز تحويل رقمي ومودم . وبمجرد استلامها في مركز مراقبة الحركة الجوية، يقوم نظام حاسوبي يُعرف بمعالج بيانات الرادار بربط معلومات الرد بالهدف الأساسي الصحيح وعرضها بجانب الهدف على شاشة الرادار.

معدات جهاز الإرسال والاستقبال المحمول جوا

المعدات المثبتة في الطائرة أبسط بكثير، وتتألف من جهاز الإرسال والاستقبال نفسه، والذي يُثبّت عادةً في لوحة العدادات أو رف إلكترونيات الطيران ، وهوائي صغير من نوع UHF بنطاق L ، يُثبّت أسفل جسم الطائرة . كما تحتوي العديد من الطائرات التجارية على هوائي أعلى جسم الطائرة، ويمكن لطاقم الطائرة اختيار أحد الهوائيين أو كليهما.

تتضمن التركيبات النموذجية أيضًا مُشفِّر الارتفاع، وهو جهاز صغير متصل بكل من جهاز الإرسال والاستقبال ونظام الضغط الثابت للطائرة. يُزوِّد هذا المُشفِّر جهاز الإرسال والاستقبال بمعلومات ارتفاع ضغط الطائرة ، ليتمكن بدوره من نقل هذه المعلومات إلى مركز مراقبة الحركة الجوية. يستخدم المُشفِّر 11 سلكًا لنقل معلومات الارتفاع إلى جهاز الإرسال والاستقبال على شكل رمز جيلهام ، وهو رمز غراي ثنائي مُعدَّل.

جهاز إرسال واستقبال للطائرات الخفيفة

يتميز جهاز الإرسال والاستقبال بسهولة تشغيله وقلة عدد عناصر التحكم المطلوبة. يحتوي على طريقة لإدخال رمز جهاز الإرسال والاستقبال المكون من أربعة أرقام ، والمعروف أيضًا برمز الإشارة أو رمز التعريف ، وعنصر تحكم لإرسال مُعرّف ، يتم ذلك بناءً على طلب المراقب الجوي (انظر نبضة SPI أدناه). عادةً ما تحتوي أجهزة الإرسال والاستقبال على أربعة أوضاع تشغيل: إيقاف التشغيل، وضع الاستعداد، التشغيل (الوضع أ)، ووضع الارتفاع (الوضع ج). يختلف وضع التشغيل عن وضع الارتفاع فقط في أن وضع التشغيل يمنع إرسال أي معلومات عن الارتفاع. يسمح وضع الاستعداد للجهاز بالبقاء قيد التشغيل والتسخين، ولكنه يمنع أي ردود، حيث يُستخدم الرادار للبحث عن الطائرة وتحديد موقعها بدقة.

نظرية التشغيل

تتضمن خطوات إجراء استجواب باستخدام نظام ATCRBS ما يلي: أولًا، يقوم جهاز الاستجواب باستجواب الطائرات بشكل دوري على تردد 1030  ميجاهرتز. ويتم ذلك من خلال هوائي دوار أو ماسح ضوئي يعمل بتردد تكرار النبضات (PRF) المخصص للرادار. وتُجرى الاستجوابات عادةً بمعدل 450 إلى 500 استجواب في الثانية. وبمجرد إرسال الاستجواب، ينتقل عبر الفضاء (بسرعة الضوء) في الاتجاه الذي يشير إليه الهوائي حتى يصل إلى الطائرة.

عندما تتلقى الطائرة إشارة الاستجواب، يرسل جهاز الإرسال والاستقبال  الخاص بها ردًا على تردد 1090 ميجاهرتز بعد تأخير قدره 3.0 ميكروثانية، مشيرًا إلى المعلومات المطلوبة. يقوم معالج جهاز الاستجواب بفك تشفير الرد وتحديد هوية الطائرة. يُحدد مدى الطائرة من خلال التأخير بين الرد وإشارة الاستجواب. أما سمت الطائرة، فيُحدد من اتجاه الهوائي عند استقبال الرد الأول وحتى استقبال الرد الأخير. ثم تُقسم هذه النافذة من قيم السمت على اثنين لحساب سمت "مركز الثقل". تتسبب الأخطاء في هذه الخوارزمية في تذبذب الطائرة عبر نطاق رؤية وحدة التحكم، ويُشار إلى هذه الظاهرة باسم "تذبذب التتبع". تُعيق مشكلة التذبذب خوارزميات تتبع البرمجيات، وهي السبب وراء تطبيق تقنية النبضة الأحادية.

الاستجواب

تتألف الاستجوابات من ثلاث نبضات، مدة كل منها 0.8 ميكروثانية، ويُشار إليها بـ P1 وP2 وP3. يحدد التوقيت بين النبضتين P1 وP3 نمط (أو سؤال) الاستجواب، وبالتالي طبيعة الرد المطلوب. تُستخدم النبضة P2 في كبح الفصوص الجانبية، وسيتم شرح ذلك لاحقًا.

يستخدم الوضع 3/أ فاصلًا زمنيًا بين النبضتين P1 وP3 مقداره 8.0 ميكروثانية، ويُستخدم لطلب رمز الإشارة الذي خصصه المراقب الجوي للطائرة لتعريفها. أما الوضع ج، فيستخدم فاصلًا زمنيًا مقداره 21 ميكروثانية، ويطلب ضغط الارتفاع للطائرة، المُقدم من مُشفّر الارتفاع. بينما يستخدم الوضع 2 فاصلًا زمنيًا مقداره 5 ميكروثانية، ويطلب من الطائرة إرسال رمز تعريفها العسكري. هذا الرمز الأخير مُخصص للطائرات العسكرية فقط، ولذلك فإن نسبة ضئيلة فقط من الطائرات تستجيب لاستجواب الوضع 2.

الرد

تتألف الردود على الاستجوابات من 15 فترة زمنية، مدة كل منها 1.45 ميكروثانية، تُشفّر 12 بت + 1 بت من المعلومات. ويتم ترميز الرد من خلال وجود أو غياب نبضة مدتها 0.45 ميكروثانية في كل فترة زمنية. ويتم تصنيف هذه الفترات كما يلي:

F1 C1 A1 C2 A2 C4 A4 X B1 D1 B2 D2 B4 D4 F2 SPI

النبضتان F1 وF2 هما نبضات تأطير ، ويتم إرسالهما دائمًا من جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بالطائرة. يستخدمهما جهاز الاستجواب لتحديد الردود الصحيحة. يفصل بينهما 20.3 ميكروثانية.

تُشكّل النبضات A4، A2، A1، B4، B2، B1، C4، C2، C1، D4، D2، D1 "المعلومات" الواردة في الرد. وتُستخدم هذه البتات بطرق مختلفة لكل نمط استجواب.

في الوضع A، يمكن أن يكون كل رقم في رمز جهاز الإرسال والاستقبال (A أو B أو C أو D) رقمًا من صفر إلى سبعة. تُرسل هذه الأرقام الثمانية على شكل مجموعات من ثلاث نبضات لكل منها، حيث تُخصص خانات A للرقم الأول، وB للرقم الثاني، وهكذا.

في ردّ الوضع C، يُشفّر الارتفاع بواسطة واجهة جيلهام ، باستخدام رمز جيلهام الذي يعتمد على رمز غراي . تتميز واجهة جيلهام بقدرتها على تمثيل نطاق واسع من الارتفاعات، بزيادات قدرها 30 مترًا (100 قدم) . الارتفاع المُرسَل هو ارتفاع الضغط الجوي، مُصحّحًا وفقًا لضبط مقياس الارتفاع في مركز مراقبة الحركة الجوية. في حال عدم وجود مُشفّر، يُمكن لجهاز الإرسال والاستقبال إرسال نبضات الإطار فقط (كما تفعل معظم أجهزة الإرسال والاستقبال الحديثة). 

في رد الوضع 3، تكون المعلومات هي نفسها في رد الوضع A من حيث وجود 4 أرقام يتم إرسالها بين 0 و7. يستخدم مصطلح الوضع 3 من قبل الجيش، بينما الوضع A هو المصطلح المدني.

تُستخدم بتة X حاليًا فقط لأهداف الاختبار. وقد أُرسلت هذه البتة في الأصل بواسطة صواريخ بومارك التي استُخدمت كأهداف اختبار تُطلق من الجو. ويمكن استخدام هذه البتة بواسطة الطائرات المسيّرة.

تُوضع نبضة SPI بعد نبضة F2 بـ 4.35 ميكروثانية (ثلاث فترات زمنية) وتُستخدم كنبضة تعريف خاصة. يتم تفعيل نبضة SPI بواسطة "وحدة التحكم في الهوية" الموجودة على جهاز الإرسال والاستقبال في قمرة قيادة الطائرة عند طلب مراقبة الحركة الجوية. يمكن لمراقب الحركة الجوية أن يطلب من الطيار التعريف بنفسه، وعند تفعيل وحدة التحكم في الهوية، تُضاف بتة SPI إلى الرد لمدة 20 ثانية تقريبًا (ما يعادل دورتين إلى أربع دورات لهوائي الاستجواب)، مما يُبرز مسار الطائرة على شاشة المراقب.

كبح الفصوص الجانبية

لا يكون هوائي الرادار ذو المستشعر السطحي (SSR) مثاليًا أبدًا؛ إذ يُسرّب حتمًا مستويات منخفضة من طاقة الترددات الراديوية في اتجاهات خارج المحور. تُعرف هذه الإشارات بالفصوص الجانبية . عندما تقترب الطائرات من المحطة الأرضية، غالبًا ما تكون إشارات الفصوص الجانبية قوية بما يكفي لاستدعاء استجابة من أجهزة الإرسال والاستقبال الخاصة بها حتى عندما لا يكون الهوائي موجهًا نحوها. قد يتسبب هذا في ظاهرة التظليل ، حيث قد يظهر هدف الطائرة في أكثر من موقع على شاشة الرادار. في الحالات القصوى، تحدث ظاهرة تُعرف باسم " الحلقة الدائرية" ، حيث يستجيب جهاز الإرسال والاستقبال بشكل مفرط، مما ينتج عنه قوس أو دائرة من الاستجابات متمركزة حول موقع الرادار.

للتصدي لهذه التأثيرات، يُستخدم كبح الفصوص الجانبية (SLS). يعتمد SLS على نبضة ثالثة، P2، تفصلها 2 ميكروثانية عن P1. تُرسل هذه النبضة من الهوائي متعدد الاتجاهات (أو قناة فرق الهوائي) بواسطة المحطة الأرضية، بدلاً من الهوائي الاتجاهي (أو قناة الجمع). تتم معايرة خرج الطاقة من الهوائي متعدد الاتجاهات بحيث تكون نبضة P2، عند استقبالها من قِبل الطائرة، أقوى من نبضتي P1 أو P3، إلا عندما يكون الهوائي الاتجاهي موجهًا مباشرةً نحو الطائرة. بمقارنة القوة النسبية لنبضتي P2 وP1، تستطيع أجهزة الإرسال والاستقبال المحمولة جوًا تحديد ما إذا كان الهوائي موجهًا نحو الطائرة عند استقبال الاستجواب أم لا. لا يتم تعديل طاقة نمط هوائي الفرق (للأنظمة المجهزة به) عن طاقة نبضتي P1 وP3. تُستخدم خوارزميات في أجهزة الاستقبال الأرضية لحذف الردود على حافة نمطي الشعاع.

لمواجهة هذه التأثيرات مؤخرًا، لا يزال نظام كبح الفصوص الجانبية (SLS) يُستخدم، ولكن بطريقة مختلفة. يستخدم نظام SLS الجديد والمُحسَّن نبضة ثالثة، تفصل بينها 2 ميكروثانية إما قبل النبضة P3 (موقع P2 جديد) أو بعدها (والتي يُفترض أن تُسمى P4 وتظهر في مواصفات رادار الوضع S ونظام تجنب التصادم الجوي TCAS). تُرسل هذه النبضة من الهوائي الاتجاهي في المحطة الأرضية، وتكون قوة خرجها مساوية لقوة النبضتين P1 وP3. يُحدد الإجراء المطلوب اتخاذه في جهاز C74c الجديد والمُحسَّن كما يلي:

2.6 أداء فك التشفير. ج. كبح الفصوص الجانبية. يجب كبح جهاز الإرسال والاستقبال لمدة 35 ± 10 ميكروثانية بعد استلام زوج من النبضات بتباعد مناسب، ويجب أن يكون إجراء الكبح قابلاً لإعادة التشغيل للمدة الكاملة في غضون 2 ميكروثانية بعد انتهاء أي فترة كبح. يجب كبح جهاز الإرسال والاستقبال بكفاءة 99% ضمن نطاق سعة الإشارة المستلمة بين 3 ديسيبل فوق مستوى التشغيل الأدنى و50 ديسيبل فوق ذلك المستوى، وعند استلام استجوابات متباعدة بشكل مناسب عندما تكون سعة النبضة P2 مساوية أو أكبر من سعة النبضة P1 المستلمة، وبفاصل زمني قدره 2.0 ± 0.15 ميكروثانية عن النبضة P3.

تمت إزالة أي شرط في جهاز الإرسال والاستقبال للكشف عن نبضة P2 والتصرف بناءً عليها بعد 2 ميكروثانية من نبضة P1 من مواصفات TSO C74c الجديدة والمحسنة.

تحتوي معظم أجهزة الإرسال والاستقبال "الحديثة" (المصنعة منذ عام 1973) على دائرة "SLS" التي تمنع الرد عند استقبال أي نبضتين في أي عملية استجواب، يفصل بينهما 2.0 ميكروثانية، وتكونان أعلى من عتبة مستوى التشغيل الأدنى (MTL) لمُميّز سعة جهاز الاستقبال (P1->P2 أو P2->P3 أو P3->P4). استُخدم هذا النهج للامتثال للمعيار C74c الأصلي، ولكنه يتوافق أيضًا مع أحكام المعيار C74c الجديد والمُحسّن.

تُشير إدارة الطيران الفيدرالية إلى عدم استجابة أجهزة الإرسال والاستقبال الجديدة والمحسّنة المتوافقة مع معيار TSO C74c لأنظمة الرادار المتوافقة مع الوضع S ونظام تجنب التصادم الجوي (TCAS) باسم "مشكلة تيرا"، وقد أصدرت توجيهات صلاحية الطيران ضد العديد من مُصنّعي أجهزة الإرسال والاستقبال على مر السنين، في أوقات مختلفة ودون جدول زمني مُحدد. وقد تكررت مشكلتا التداخل والتشويش في أجهزة الرادار الحديثة.

لمواجهة هذه الآثار، يُولى اهتمام كبير في الآونة الأخيرة للحلول البرمجية. ومن المرجح أن يكون أحد هذه الخوارزميات البرمجية السبب المباشر لحادث تصادم جوي وقع مؤخرًا، حيث ورد أن إحدى الطائرات أظهرت ارتفاعها وفقًا لخطة الطيران الورقية المقدمة قبل الرحلة، وليس الارتفاع الذي حدده مراقب الحركة الجوية (انظر التقارير والملاحظات الواردة في دراسة مراقبة الحركة الجوية للركاب حول كيفية عمل الرادار).

راجع قسم المراجع أدناه للاطلاع على الأخطاء في معايير الأداء لأجهزة الإرسال والاستقبال ATCRBS في الولايات المتحدة.

انظر إلى قسم المراجع أدناه للاطلاع على دراسة فنيي إدارة الطيران الفيدرالية لأجهزة الإرسال والاستقبال الموجودة في الموقع.

شاشة الرادار

تفاصيل شاشة الرادار: هدف في وضع طلاء الجلد (كهرماني) وكفيديو اصطناعي (أبيض)

كان رمز الإشارة والارتفاع يُعرضان تاريخيًا بشكل حرفي على شاشة الرادار بجوار الهدف، إلا أن التحديثات وسعت نطاق معالج بيانات الرادار ليشمل معالج بيانات الطيران (FDP). يقوم معالج بيانات الطيران تلقائيًا بتعيين رموز الإشارة لخطط الطيران ، وعند استلام رمز الإشارة من طائرة، يستطيع الحاسوب ربطه بمعلومات خطة الطيران لعرض بيانات مفيدة فورية، مثل نداء الطائرة ، ونقطة تحديد الموقع الملاحي التالية، والارتفاع المُعيّن والحالي، وما إلى ذلك، بالقرب من الهدف في كتلة بيانات . مع العلم أن نظام ATCRBS لا يعرض اتجاه الطائرة. [ 1 ]

الوضع S

الوضع S، أو اختيار الوضع ، على الرغم من تسميته أيضًا بالوضع، هو في الواقع نظام مُحسَّن جذريًا يهدف إلى استبدال نظام ATCRBS بالكامل. وقد فرضت بعض الدول استخدام الوضع S، وبدأت دول أخرى كثيرة، بما فيها الولايات المتحدة، بالتخلص التدريجي من نظام ATCRBS لصالح هذا النظام. صُمِّم الوضع S ليكون متوافقًا تمامًا مع تقنية ATCRBS الحالية.

الوضع S، على الرغم من تسميته بنظام جهاز الإرسال والاستقبال البديل لنظام ATCRBS، هو في الواقع بروتوكول حزمة بيانات يمكن استخدامه لتعزيز معدات تحديد المواقع لجهاز الإرسال والاستقبال ATCRBS (الرادار ونظام TCAS).

من أبرز التحسينات في نمط S القدرة على استجواب طائرة واحدة في كل مرة. ففي تقنية ATCRBS القديمة، تستجيب جميع الطائرات الواقعة ضمن نطاق شعاع محطة الاستجواب. وفي المجال الجوي الذي يضم محطات استجواب متعددة، قد تتعرض أجهزة الإرسال والاستقبال ATCRBS في الطائرات للضغط الشديد. أما باستجواب طائرة واحدة في كل مرة، فيُخفف العبء على جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بالطائرة بشكل كبير.

يتمثل التحسين الرئيسي الثاني في زيادة دقة السمت. في أجهزة الرادار ذات النبضة الواحدة (PSR) وأجهزة الرادار ذات النبضة الواحدة القديمة (SSR)، يُحدد سمت الطائرة باستخدام طريقة نصف التقسيم (مركز الثقل). تُحسب هذه الطريقة بتسجيل سمت أول وآخر رد من الطائرة، أثناء مرور شعاع الرادار بموقعها. ثم تُستخدم نقطة المنتصف بين سمت البداية وسمت النهاية لتحديد موقع الطائرة. أما في رادار المراقبة الثانوي أحادي النبضة (MSSR) والوضع S، فيمكن للرادار استخدام معلومات رد واحد لتحديد السمت. يُحسب هذا بناءً على طور التردد اللاسلكي لرد الطائرة، كما تحدده عناصر هوائي الجمع والطرح، ويُسمى هذا الأسلوب أحادي النبضة. تُؤدي طريقة أحادي النبضة هذه إلى دقة سمت فائقة، وتُزيل تشويش الهدف من الشاشة.

يشتمل نظام Mode S أيضًا على بروتوكول اتصالات أكثر قوة، لتبادل مجموعة أوسع من المعلومات. اعتبارًا من عام 2009أصبحت هذه الإمكانية إلزامية في جميع أنحاء أوروبا، حيث تشترط بعض الدول بالفعل استخدامها.

عمليات التنوع

يمكن استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال من نوع "النمط S المتنوع" لتحسين المراقبة والاتصالات الجوية. تستخدم هذه الأنظمة هوائيين، أحدهما مثبت في أعلى الطائرة والآخر في أسفلها. كما يجب توفير قنوات مناسبة للتبديل ومعالجة الإشارات لاختيار أفضل هوائي بناءً على خصائص إشارات الاستجواب المستلمة. يجب ألا تؤدي أنظمة التنوع هذه، في تكوينها المُثبّت، إلى انخفاض في الأداء مقارنةً بالأداء الذي كان سيُحققه نظام واحد بهوائي مثبت في الأسفل.

ازدحام التردد، فاكهة

طُوِّرَ نمط S كحلٍّ لازدحام الترددات على كلٍّ من ترددات الإرسال والاستقبال (1030 و1090  ميجاهرتز). ونظرًا للتغطية الواسعة لخدمات الرادار المتاحة اليوم، فإن بعض مواقع الرادار تتلقى ردودًا من أجهزة الإرسال والاستقبال ناتجة عن استجوابات بدأتها مواقع رادار أخرى مجاورة. وينتج عن ذلك ما يُعرف بـ FRUIT ، أو الردود الخاطئة غير المتزامنة زمنيًا.وهي استقبال ردود في محطة أرضية لا تتطابق مع الاستجواب. وقد تفاقمت هذه المشكلة مع ازدياد انتشار تقنيات مثل نظام تجنب التصادم الجوي (TCAS) ، حيث تستجوب الطائرات بعضها بعضًا لتجنب التصادم. وأخيرًا، ساهمت التحسينات التقنية في جعل أجهزة الإرسال والاستقبال في متناول الجميع، حتى باتت معظم الطائرات اليوم مجهزة بها. ونتيجة لذلك، ازداد عدد الطائرات التي تستجيب لاستعلامات الرادار السطحي (SSR). تقوم دائرة إزالة الردود بمسح شاشة العرض.

الوضع S كحل للازدحام

يحاول نظام Mode S الحد من هذه المشاكل عن طريق تخصيص عنوان Mode S دائم للطائرات، مشتق من رقم تسجيل الطائرة الدولي . ثم يوفر آلية يمكن من خلالها اختيار طائرة معينة ، أو استجوابها بحيث لا ترد أي طائرة أخرى.

يحتوي النظام أيضاً على آليات لنقل البيانات من وإلى جهاز الإرسال والاستقبال. هذا الجانب من نمط S يجعله لبنة أساسية للعديد من التقنيات الأخرى، مثل TCAS 2، وخدمة معلومات المرور (TIS)، والبث التلقائي للمراقبة المعتمدة .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ جيبسن

للمزيد من القراءة

  • أشلي، آلان (سبتمبر 1960). دراسة الإبلاغ عن الارتفاع عبر نظام منارة رادار مراقبة الحركة الجوية (تقرير). دير بارك، نيويورك: مختبر الأجهزة المحمولة جواً. التقرير رقم 5791-23.(59 صفحة)
  • أشلي، آلان (ديسمبر 1961). "تكوين الشفرة للإبلاغ التلقائي عن الارتفاع عبر ATCRBS". معاملات معهد مهندسي الراديو في إلكترونيات الفضاء والملاحة . ANE-8 (4). ميلفيل، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: معهد مهندسي الراديو : 144-148 . doi : 10.1109/TANE3.1961.4201819 . eISSN 2331-0812 . ISSN 0096-1647 . S2CID 51647765 .   (5 صفحات)
  • جائزة الرواد لعام 1983. مجلة IEEE للمعاملات في أنظمة الفضاء والطيران والإلكترونيات . AES-19 (4). IEEE : 648-656 . يوليو 1983. doi : 10.1109/TAES.1983.309363 . [...] أعلنت لجنة جائزة الرواد التابعة لجمعية أنظمة الفضاء والطيران والإلكترونيات التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات عن أسماء [...] آلان آشلي [...] جوزيف إي. هيرمان [...] جيمس إس. بيري [...] كمتلقين لجائزة الرواد لعام 1983 تقديرًا لمساهماتهم البالغة الأهمية. "لإسهامهم في تطوير أحدث التقنيات في مجال الاتصالات اللاسلكية الصوتية والبيانات والإلكترونيات". تم تقديم الجائزة في مؤتمر NAECON في 18 مايو 1983. [...](9 صفحات)