رادار مراقبة المطار
رادار مراقبة المطارات (ASR) هو نظام رادار يُستخدم في المطارات لرصد وعرض وجود الطائرات وموقعها في منطقة المطار ، أي المجال الجوي المحيط به. وهو النظام الرئيسي للتحكم في الحركة الجوية في المجال الجوي المحيط بالمطار. في المطارات الكبيرة، يتحكم عادةً في الحركة الجوية ضمن دائرة نصف قطرها 96 كيلومترًا (60 ميلًا) من المطار، على ارتفاع أقل من 7600 متر (25000 قدم). تتكون الأنظمة المتطورة في المطارات الكبيرة من نظامي رادار مختلفين: رادار المراقبة الأساسي ورادار المراقبة الثانوي . [ 1 ] يتكون الرادار الأساسي عادةً من طبق هوائي مكافئ دوار كبير، يقوم بمسح شعاع رأسي على شكل مروحة من الموجات الدقيقة حول المجال الجوي المحيط بالمطار. ويكشف عن موقع الطائرات ومدى وصولها من خلال الموجات الدقيقة المنعكسة إلى الهوائي من سطح الطائرة. يتكون رادار المراقبة الثانوي من هوائي دوار ثانٍ، غالباً ما يكون مثبتاً على الهوائي الرئيسي، يقوم باستجواب أجهزة الإرسال والاستقبال الخاصة بالطائرات، والتي ترسل إشارة راديوية تحتوي على هوية الطائرة وارتفاعها البارومتري ورمز حالة الطوارئ، والذي يتم عرضه على شاشة الرادار بجوار الإشارة المرتدة من الرادار الرئيسي. [ 1 ]
تُعرض مواقع الطائرات على شاشة؛ وفي المطارات الكبيرة، تُعرض على شاشات متعددة في غرفة عمليات المطار، والتي تُسمى في الولايات المتحدة " مراقبة الاقتراب الراداري الطرفي " (TRACON)، ويراقبها مراقبو الحركة الجوية الذين يوجهون حركة الطائرات من خلال التواصل مع الطيارين عبر الراديو. وهم مسؤولون عن ضمان انسيابية حركة الطائرات بشكل آمن ومنظم، والحفاظ على مسافة كافية بينها لمنع التصادمات الجوية .
الرادار الأساسي
طُوِّر الرادار خلال الحرب العالمية الثانية كنظام دفاع جوي عسكري. يتكون رادار المراقبة الأساسي (PSR) من هوائي كبير على شكل طبق مكافئ، مُثبَّت على برج، ليتمكن من مسح المجال الجوي بأكمله دون عوائق. يُرسل الرادار نبضات من موجات الراديو الميكروية في حزمة ضيقة عمودية على شكل مروحة، بعرض درجة واحدة تقريبًا. في الولايات المتحدة، يعمل الرادار الأساسي بتردد يتراوح بين 2.7 و2.9 جيجاهرتز في النطاق S ، بقدرة إشعاعية قصوى تبلغ 25 كيلوواط، وقدرة متوسطة تبلغ 2.1 كيلوواط. يدور الطبق بمعدل ثابت حول محور رأسي، بحيث تمسح الحزمة المجال الجوي المحيط بالكامل كل 5 ثوانٍ تقريبًا. عندما تصطدم حزمة الموجات الميكروية بجسم محمول جوًا، تنعكس الموجات، ويعود جزء من الطاقة (يُسمى أحيانًا "الصدى") إلى الطبق، حيث يستقبله جهاز استقبال الرادار. نظرًا لأن الموجات الميكروية تنتقل بسرعة ثابتة قريبة جدًا من سرعة الضوء ، فمن خلال قياس الفترة الزمنية القصيرة بين النبضة المرسلة و"الصدى" العائد، يستطيع الرادار حساب المسافة من الهوائي إلى الجسم. يُعرض موقع الجسم كرمز على شاشة عرض تُسمى "شاشة الرادار". قد توجد هذه الشاشة في برج المراقبة ، أو في المطارات الكبيرة على شاشات متعددة في غرفة عمليات تُسمى في الولايات المتحدة " مركز مراقبة الاقتراب الراداري الطرفي" (TRACON). تتمثل الوظيفة الرئيسية للرادار في تحديد موقع الطائرة واتجاهها ومسافتها. يراقب مراقبو الحركة الجوية باستمرار مواقع جميع الطائرات على شاشة الرادار، ويُوجهون الطيارين لاسلكيًا للحفاظ على انسيابية الحركة الجوية في المجال الجوي بشكل آمن ومنظم.
الرادار الثانوي
نشأت الحاجة إلى نظام رادار ثانوي نتيجةً لقصور الرادار الأساسي وحاجة مراقبي الحركة الجوية إلى مزيد من المعلومات بسبب ازدياد حجم الحركة الجوية بعد الحرب. يُظهر الرادار الأساسي إشارة "عودة" عشوائية من أي جسم في مجال رؤيته، ولا يستطيع التمييز بين الطائرات والطائرات المسيّرة وبالونات الأرصاد الجوية والطيور وبعض التضاريس المرتفعة (المعروفة باسم " التشويش الأرضي "). كما يعجز الرادار الأساسي عن تحديد هوية الطائرة؛ فقبل استخدام الرادار الثانوي، كان المراقب الجوي يحدد هوية الطائرة عن طريق طلبها لاسلكيًا من خلال توجيهها إلى مسار محدد. ومن القيود الأخرى للرادار الأساسي عدم قدرته على تحديد ارتفاع الطائرة.
يعود أصل رادار المراقبة الثانوي (SSR)، المعروف أيضًا بنظام منارات رادار مراقبة الحركة الجوية (ATCRBS)، إلى أنظمة تحديد الصديق والعدو (IFF) التي استخدمتها الطائرات العسكرية خلال الحرب العالمية الثانية. يُشترط على جميع الطائرات حمل جهاز إرسال واستقبال آلي يعمل بالموجات الدقيقة يُسمى جهاز الإرسال والاستقبال . يتكون الرادار الثانوي من هوائي مسطح دوار، يُركّب غالبًا أعلى طبق الرادار الرئيسي، ويبث شعاعًا ضيقًا رأسيًا على شكل مروحة بتردد 1030 ميجاهرتز في النطاق L، بقدرة قصوى تتراوح بين 160 و1500 واط. عند استقبال إشارة منارة جهاز الإرسال والاستقبال في الطائرة، تُرسل إشارة تعريفية مشفرة بالموجات الدقيقة بتردد 1090 ميجاهرتز إلى هوائي الرادار الثانوي. تتضمن هذه الإشارة المشفرة رقمًا مكونًا من أربعة أرقام يُسمى "رمز جهاز الإرسال والاستقبال" يُحدد هوية الطائرة، بالإضافة إلى ارتفاع ضغط الطائرة المُقاس بواسطة مقياس الارتفاع الخاص بالطيار . تُعرض هذه المعلومات على شاشة الرادار بجانب رمز الطائرة ليستخدمها مراقب الحركة الجوية. يُخصّص مراقب الحركة الجوية رمز جهاز الإرسال والاستقبال للطائرة قبل الإقلاع. ويستخدم المراقبون مصطلح "رمز الطائرة" عند تخصيص رمز جهاز الإرسال والاستقبال، على سبيل المثال، "رمز الطائرة 7421".
يمكن لأجهزة الإرسال والاستقبال الاستجابة بأحد "الأنماط" المختلفة التي تحددها نبضة الاستجواب الصادرة من الرادار. وتوجد أنماط متنوعة، من النمط 1 إلى 5 للاستخدام العسكري، إلى الأنماط A وB وC وD، والنمط S للاستخدام المدني. وتُبلغ أجهزة الإرسال والاستقبال من النمط C فقط عن الارتفاع. وعادةً ما تشترط المطارات المزدحمة على جميع الطائرات التي تدخل مجالها الجوي أن تكون مزودة بجهاز إرسال واستقبال من النمط C قادر على الإبلاغ عن الارتفاع، وذلك بسبب متطلباتها الصارمة فيما يتعلق بتباعد ارتفاعات الطائرات؛ ويُطلق على هذا اسم " غطاء النمط C ".
الأنواع
نظراً لأهميتها البالغة في مجال السلامة، ومتطلبات تشغيلها المستمرة، وضرورة توافقها مع جميع أنواع الطائرات وأنظمة الملاحة الجوية ، تخضع عملية تصميم رادارات مراقبة المطارات لرقابة صارمة من قبل الهيئات الحكومية. في الولايات المتحدة، تتولى إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) مسؤولية تطوير هذه الرادارات. تشترك جميع رادارات مراقبة المطارات في متطلبات أساسية تتمثل في رصد الطائرات على مدى يصل إلى 60 ميلاً وارتفاع يصل إلى 25000 قدم. وتُطرح التحديثات على شكل "أجيال" بعد إجراء اختبارات دقيقة.
ASR-7
هذا النظام القديم، المعروف لدى الجيش الأمريكي باسم AN/GPN-12 ، [ 2 ] خارج الخدمة تمامًا.
ASR-8
يُعدّ رادار ASR 8 النسخة التناظرية السابقة لرادار ASR 9. ويُعرف عسكريًا باسم AN/GPN-20 . وهو نظام رادار قديم عفا عليه الزمن، ولا يحظى بدعم لوجستي، ولا يُوفّر مدخلات رقمية لأنظمة التشغيل الآلي الحديثة، كما لا يُقدّم بيانات مُعايرة لشدة الهطول أو أي معلومات عن حركة العواصف. [ 3 ] وهو رادار قابل للنقل، يعمل بتقنية الحالة الصلبة، ويعمل في جميع الأحوال الجوية، ويتميز بقناتين، وتنوع التردد، وإمكانية التحكم عن بُعد، وهوائي ثنائي الحزمة مُثبّت على برج. يُزوّد الرادار المُتحكّمين الجويين بمعلومات عن مدى واتجاه الطائرات ضمن دائرة نصف قطرها 60 ميلًا بحريًا . استخدم رادار ASR 8 مُضخّم طاقة كليسترون في جهاز الإرسال، بحمل 79 كيلو فولت و40 أمبير. ويبلغ الحد الأدنى للفصل بين الترددين التشغيليين 60 ميجاهرتز.
يشير رمز الجيش/البحرية الأمريكي AN/GPN-20 إلى نسخة معدلة من جهاز ASR 8 المستخدم من قبل القوات الجوية الأمريكية، والتي تحتوي على أنبوب مغنطروني كجهاز إرسال. ولتحسين استقرار تردد المغنطرون، يتم ضبط تردده بواسطة وحدة التحكم التلقائي في التردد (AFC).
ASR-9
يُعدّ رادار ASR-9 الجيل الحالي من الرادارات ، وقد طوّرته شركة وستنجهاوس إلكتريك، وتمّ تركيبه لأول مرة عام 1989، واكتمل تركيبه عام 1995. ويُعرف عسكريًا باسم AN/GPN-27 . ويعمل حاليًا في 135 موقعًا، ومن المقرر أن يستمر استخدامه حتى عام 2025 على الأقل. وكان ASR-9 أول رادار مراقبة مطارات يرصد الأحوال الجوية والطائرات باستخدام نفس الحزمة، ويعرضها على شاشة واحدة. ويحتوي على معالج رقمي لكشف الأهداف المتحركة (MTD) يستخدم رادار دوبلر وخريطة تشويش، مما يمنحه قدرة متقدمة على إزالة التشويش الأرضي والجوي وتتبع الأهداف. وهو قادر نظريًا على تتبع 700 طائرة كحد أقصى في وقت واحد.
يعمل جهاز إرسال أنبوب الكليسترون في النطاق S بين 2.5 و2.9 جيجاهرتز باستقطاب دائري ، بقدرة ذروة تبلغ 1.3 ميجاواط، ومدة نبضة 1 ميكروثانية، وتردد تكرار نبضات يتراوح بين 325 و1200 نبضة في الثانية. ويمكن تحويله إلى تردد احتياطي ثانٍ في حال حدوث تداخل على التردد الأساسي. يتمتع جهاز الاستقبال بحساسية كافية لكشف مقطع عرضي راداري يبلغ 1 متر مربع على مسافة 111 كيلومترًا، ودقة تحديد مدى تبلغ 450 قدمًا. يغطي الهوائي زاوية ارتفاع 40 درجة من الأفق، مزودًا ببوقين تغذية يشكلان فصين رأسيين متداخلين متراصين يفصل بينهما 4 درجات؛ ينقل الشعاع السفلي النبضة الصادرة ويُستخدم لكشف الأهداف البعيدة القريبة من الأفق، بينما يستقبل الشعاع العلوي فقط النبضات لكشف الطائرات الأقرب والأعلى ارتفاعًا مع تشويش أرضي أقل. يبلغ كسب الهوائي 34 ديسيبل، وعرض حزمة يبلغ 5 درجات في الارتفاع و1.4 درجة في السمت . ويدور بمعدل 12.5 دورة في الدقيقة، بحيث يتم مسح المجال الجوي كل 4.8 ثانية.
تتميز هذه الأجهزة الإلكترونية بنظام ثنائي القنوات ومقاومة للأعطال. كما أنها مزودة بنظام فرعي للمراقبة والصيانة عن بُعد؛ ففي حال حدوث عطل، يقوم اختبار مدمج بالكشف عن المشكلة وعزلها. ومثل جميع رادارات مراقبة المطارات، فهي مزودة بمولد ديزل احتياطي لضمان استمرار التشغيل أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
ASR-11 أو رادار المراقبة الرقمي للمطارات (DASR)
يُعدّ رادار المراقبة الرقمية للمطارات (DASR) الجيل الجديد من الرادارات الرقمية بالكامل، ويجري تطويره ليحل محل الأنظمة التناظرية الحالية. وقد حصل مركز أنظمة الإلكترونيات التابع للقوات الجوية الأمريكية ، وإدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية ، والجيش الأمريكي ، والبحرية الأمريكية على أنظمة DASR لتحديث مرافق الرادار الحالية التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية والمطارات المدنية. يكشف نظام DASR عن مواقع الطائرات والظروف الجوية في محيط المطارات المدنية والعسكرية. يُعرف هذا الرادار في المجال المدني باسم ASR-11 ، وسيحل محل معظم رادارات ASR-7 وبعض رادارات ASR-8. أما في المجال العسكري، فيُعرف باسم AN/GPN-30 . ويجري استبدال الرادارات القديمة، التي يصل عمر بعضها إلى 20 عامًا، لتحسين موثوقيتها، وتوفير بيانات جوية إضافية، وخفض تكاليف الصيانة، وتحسين الأداء، وتوفير بيانات رقمية لأنظمة الأتمتة الرقمية الجديدة لعرضها على شاشات مراقبة الحركة الجوية. [ 4 ] وقد تسلّمت القوات الجوية العراقية نظام DASR. [ 5 ]
أنظمة العرض
يتم عرض بيانات نظام التعرف التلقائي على الرادار (ASR) على شاشات نظام استبدال أتمتة المحطة الطرفية القياسي (STARS) في أبراج المراقبة وغرف مراقبة الاقتراب الراداري الطرفية (TRACON)، والتي عادة ما توجد في المطارات.
يُعد نظام استبدال أتمتة المحطة الطرفية القياسي ( STARS) برنامجًا مشتركًا بين إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) ووزارة الدفاع (DoD) وقد حل محل أنظمة الرادار الطرفية الآلية (ARTS) وأنظمة التكنولوجيا القديمة الأخرى ذات القدرة المحدودة في 172 منشأة تابعة لإدارة الطيران الفيدرالية وما يصل إلى 199 منشأة تابعة لوزارة الدفاع لمراقبة الاقتراب الراداري الطرفية والأبراج المرتبطة بها.
يستخدم نظام STARS من قبل المراقبين الجويين في جميع مرافق الرادار الطرفية في الولايات المتحدة لتوفير خدمات مراقبة الحركة الجوية للطائرات في المناطق الطرفية. وتُعرَّف خدمات مراقبة الحركة الجوية النموذجية في المناطق الطرفية بأنها المنطقة المحيطة بالمطارات التي تُخدَم فيها حركة الطائرات المغادرة والقادمة. وتشمل وظائف النظام فصل الطائرات، وتقديم التنبيهات الجوية، ومراقبة الحركة الجوية على المستويات الدنيا. وقد صُمِّم النظام لاستيعاب نمو حركة الطيران وإدخال وظائف أتمتة جديدة من شأنها تحسين سلامة وكفاءة نظام المجال الجوي الوطني الأمريكي . [ 6 ]
بدأ استخدام نظام البث التلقائي للمراقبة المعتمدة (ADS-B ) في الولايات المتحدة ومناطق أخرى من العالم، لدعم أنظمة الرادار المستخدمة في مراقبة المطارات. اعتبارًا من ربيع 2011، أصبح نظام ADS-B يعمل في معظم مرافق مراقبة الحركة الجوية في الولايات المتحدة. يعتمد نظام ADS-B على تقنية GPS، مما يسمح للطائرات بإرسال موقعها المحدد بواسطة GPS إلى أنظمة العرض بمعدل مرة واحدة في الثانية، مقارنةً بمرة كل 5-6 ثوانٍ للرادار قصير المدى، أو مرة كل 12-13 ثانية للرادار طويل المدى الأبطأ دورانًا. تشترط إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) أن يكون نظام ADS-B جاهزًا للعمل بشكل كامل ومتاحًا لنظام المجال الجوي الوطني (NAS) بحلول عام 2020. سيتيح ذلك إمكانية إيقاف تشغيل الرادارات القديمة لتعزيز السلامة وخفض التكاليف. حتى عام 2011، لم تُصدر قائمة نهائية بالرادارات التي سيتم إيقاف تشغيلها نتيجة لتطبيق نظام ADS-B.
انظر أيضاً
- الاختصارات والمصطلحات في إلكترونيات الطيران
- نظام منارات رادار مراقبة الحركة الجوية
- مراقبة الحركة الجوية § تغطية الرادار
القوائم
مراجع
- 1 2 "رادار مراقبة المطارات" . التكنولوجيا . موقع إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية (FAA). 2014. تم الاطلاع عليه في 23 أبريل 2017 .
- ↑ وولف، كريستيان. "ASR-7" . RadarTutorial.eu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أكتوبر 2024 .
- ↑ "أساسيات الرادار - ASR 8" . www.radartutorial.eu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أغسطس 2019 .
- ↑ موقع إدارة الطيران الفيدرالية ASR-11
- ↑ رادار متطور يحسن المراقبة الجوية العراقية مؤرشف في 30-09-2017 في Wayback Machine خدمة الصحافة للقوات الأمريكية (30 أكتوبر 2009).
- ↑ موقع FAA STARS مؤرشف بتاريخ 7 يونيو 2011 على موقع Wayback Machine
روابط خارجية
- مراقبة الحركة الجوية
- البنية التحتية للمطار
- الرادارات الأرضية
- الإلكترونيات العسكرية للولايات المتحدة