Radar de surveillance secondaire - Secondary surveillance radar

Antenne SSR de la Deutsche Flugsicherung à Neubrandenburg, dans le Mecklembourg/Poméranie occidentale

Transpondeur dans un avion privé criant 2000

Le radar de surveillance secondaire ( SSR ) est un système radar utilisé dans le contrôle du trafic aérien (ATC), qui, contrairement aux systèmes radar primaires qui mesurent le relèvement et la distance des cibles à l'aide des réflexions détectées des signaux radio, repose sur des cibles équipées d'un transpondeur radar , qui répondre à chaque signal d'interrogation en transmettant des données codées telles qu'un code d'identité, l'altitude de l'aéronef et d'autres informations selon son mode choisi. SSR est basé sur la technologie d' identification militaire ami ou ennemi (IFF) développée à l'origine pendant la Seconde Guerre mondiale , les deux systèmes sont donc toujours compatibles. Le radar de surveillance secondaire monopulse ( MSSR ), le mode S , le TCAS et l' ADS-B sont des méthodes modernes similaires de surveillance secondaire.

Aperçu

Radar primaire

Le développement rapide du radar en temps de guerre a eu des applications évidentes pour le contrôle du trafic aérien (ATC) comme moyen de fournir une surveillance continue de la disposition du trafic aérien. Une connaissance précise des positions des aéronefs permettrait une réduction des normes normales de séparation procédurale, ce qui promettait à son tour des augmentations considérables de l'efficacité du système de voies aériennes. Ce type de radar (maintenant appelé radar primaire ) peut détecter et signaler la position de tout ce qui reflète ses signaux radio transmis, y compris, selon sa conception, les aéronefs, les oiseaux, la météo et les caractéristiques terrestres. Pour le contrôle du trafic aérien, c'est à la fois un avantage et un inconvénient. Ses cibles n'ont pas à coopérer, elles doivent seulement être dans sa couverture et pouvoir réfléchir les ondes radio, mais il indique seulement la position des cibles, il ne les identifie pas. Lorsque le radar primaire était le seul type de radar disponible, la corrélation des échos radar individuels avec un aéronef spécifique était généralement réalisée par le contrôleur observant un virage dirigé par l'aéronef. Le radar primaire est encore utilisé aujourd'hui par l'ATC comme système de secours/complémentaire au radar secondaire, bien que sa couverture et ses informations soient plus limitées.

Radar secondaire

Antenne radar de surveillance secondaire (rectangle plat, en haut) montée sur une antenne radar de surveillance d'aéroport primaire ASR-9 (rectangle incurvé, en bas) .

Le besoin de pouvoir identifier les avions plus facilement et de manière plus fiable a conduit à un autre développement de radar en temps de guerre, le système d' identification ami ou ennemi (IFF), qui avait été créé pour identifier de manière positive les avions amis à partir d'inconnus. Ce système, qui est devenu connu dans l'usage civil sous le nom de radar secondaire de surveillance (SSR), ou aux États-Unis sous le nom de système de balise radar de contrôle du trafic aérien (ATCRBS), repose sur un équipement à bord de l'avion appelé « transpondeur ». Le transpondeur est un couple récepteur radio et émetteur qui reçoit sur 1030 MHz et émet sur 1090 MHz. Le transpondeur de l'avion cible répond aux signaux d'un interrogateur (habituellement, mais pas nécessairement, une station au sol colocalisée avec un radar primaire) en transmettant un signal de réponse codé contenant les informations demandées.

Radar de surveillance secondaire indépendant (ISSR), désignation YMT, au nord de Chibougamau, Québec, Canada

Tant le SSR civil que l'IFF militaire sont devenus beaucoup plus complexes que leurs ancêtres du temps de guerre, mais restent compatibles l'un avec l'autre, notamment pour permettre aux avions militaires d'opérer dans l'espace aérien civil. Le SSR d'aujourd'hui peut fournir des informations beaucoup plus détaillées, par exemple, l'altitude de l'avion, ainsi que permettre l'échange direct de données entre les avions pour éviter les collisions. La plupart des systèmes SSR reposent sur des transpondeurs Mode C , qui signalent l' altitude-pression de l'avion . L'altitude pression est indépendante du calage altimétrique du pilote , évitant ainsi les fausses transmissions d'altitude si l'altimètre est mal réglé. Les systèmes de contrôle du trafic aérien recalculent les altitudes-pression signalées en altitudes réelles en fonction de leurs propres références de pression, si nécessaire.

Compte tenu de son rôle militaire principal consistant à identifier de manière fiable les amis, IFF a des messages beaucoup plus sécurisés (cryptés) pour empêcher "l'usurpation d'identité" par l'ennemi, et est utilisé sur de nombreux types de plates-formes militaires, y compris les véhicules aériens, maritimes et terrestres.

Normes et spécifications

L' Organisation de l'aviation civile internationale (OACI) est une branche des Nations Unies et son siège est à Montréal, Québec , Canada. Il publie des annexes à la Convention et l'annexe 10 traite des normes et pratiques recommandées pour les télécommunications aéronautiques. L'objectif est de s'assurer que les aéronefs franchissant les frontières internationales sont compatibles avec les systèmes de contrôle du trafic aérien dans tous les pays pouvant être visités. Le volume III, partie 1 concerne les systèmes de communication de données numériques, y compris les fonctions de liaison de données du mode S, tandis que le volume IV définit son fonctionnement et ses signaux dans l'espace.

La Commission technique radio américaine pour l'aéronautique (RTCA) et l'Organisation européenne pour l'équipement de l'aviation civile (Eurocae) produisent des normes minimales de performance opérationnelle pour les équipements au sol et aéroportés conformément aux normes spécifiées dans l'annexe 10 de l'OACI. Les deux organisations travaillent fréquemment ensemble et produisent documents communs.

ARINC (Aeronautical Radio, Incorporated) est une organisation gérée par une compagnie aérienne qui s'occupe de la forme, de l'ajustement et de la fonction de l'équipement transporté dans les aéronefs. Son objectif principal est d'assurer la concurrence entre les constructeurs en spécifiant la taille, les besoins en puissance, les interfaces et les performances des équipements à installer dans la baie d'équipement de l'avion.

Opération

Le but du SSR est d'améliorer la capacité de détecter et d'identifier les aéronefs tout en fournissant automatiquement le niveau de vol (altitude-pression) d'un aéronef. Une station au sol SSR émet des impulsions d'interrogation sur 1030 MHz (en continu dans les modes A, C et sélectivement, dans le mode S) lorsque son antenne tourne ou est balayée électroniquement dans l'espace. Un transpondeur d' avion à portée de vue « écoute » le signal d'interrogation SSR et transmet une réponse sur 1090 MHz qui fournit des informations sur l'avion. La réponse envoyée dépend du mode d'interrogation. L'avion est affiché sous la forme d'une icône marquée sur l'écran radar du contrôleur au relèvement et à la distance mesurés. Un aéronef sans transpondeur en fonctionnement peut toujours être observé par le radar primaire, mais serait affiché au contrôleur sans bénéficier des données dérivées du SSR. Il est généralement nécessaire d'avoir un transpondeur fonctionnel pour voler dans un espace aérien contrôlé et de nombreux aéronefs ont un transpondeur de secours pour s'assurer que cette condition est remplie.

Modes d'interrogation

Il existe plusieurs modes d'interrogation, chacun indiqué par la différence d'espacement entre deux impulsions d'émetteur, appelées P1 et P3. Chaque mode produit une réponse différente de l'avion. Une troisième impulsion, P2, est destinée à la suppression des lobes latéraux et est décrite plus loin. Ne sont pas inclus les modes militaires (ou IFF) supplémentaires, qui sont décrits dans Identification Friend or Foe .

Format d'interrogation mode A et C

Somme et contrôle des faisceaux d'antenne

Une interrogation en mode A provoque une réponse à 12 impulsions, indiquant un numéro d'identité associé à cet aéronef. Les 12 impulsions de données sont encadrées par deux impulsions de cadrage, F1 et F2. L'impulsion X n'est pas utilisée. Une interrogation en mode C produit une réponse à 11 impulsions (l'impulsion D1 n'est pas utilisée), indiquant l'altitude de l'avion indiquée par son altimètre par incréments de 100 pieds. Le mode B a donné une réponse similaire au mode A et a été utilisé à un moment donné en Australie. Le mode D n'a jamais été utilisé de manière opérationnelle.

Le nouveau mode, le Mode S, a des caractéristiques d'interrogation différentes. Il comprend des impulsions P1 et P2 du faisceau principal de l'antenne pour s'assurer que les transpondeurs Mode-A et Mode-C ne répondent pas, suivies d'une longue impulsion modulée en phase.

L'antenne au sol est hautement directionnelle mais ne peut pas être conçue sans lobes latéraux. Les aéronefs pourraient également détecter des interrogations provenant de ces lobes secondaires et répondre de manière appropriée. Cependant ces réponses ne peuvent être différenciées des réponses prévues du faisceau principal et peuvent donner lieu à une fausse indication d'aéronef à un relèvement erroné. Pour surmonter ce problème, l'antenne au sol est pourvue d'un deuxième faisceau, principalement omnidirectionnel, avec un gain qui dépasse celui des lobes secondaires mais pas celui du faisceau principal. Une troisième impulsion, P2, est émise à partir de ce deuxième faisceau 2 µs après P1. Un aéronef détectant P2 plus fort que P1 (donc dans le lobe latéral et au mauvais relèvement du lobe principal), ne répond pas.

Carences

Un certain nombre de problèmes sont décrits dans une publication de l'OACI de 1983 intitulée Secondary Surveillance Radar Mode S Advisory Circular .

Mode A

Format de réponse en mode A et C

Bien que 4 096 codes d'identité différents disponibles dans une réponse en mode A puissent sembler suffisants, une fois que des codes particuliers ont été réservés à des fins d'urgence et autres, le nombre est considérablement réduit. Idéalement, un avion conserverait le même code du décollage jusqu'à l'atterrissage, même lorsqu'il franchit les frontières internationales, car il est utilisé au centre de contrôle du trafic aérien pour afficher l'indicatif de l'avion à l'aide d'un processus connu sous le nom de conversion code/indicatif. Il est clair que le même code mode A ne doit pas être donné à deux aéronefs en même temps, car le contrôleur au sol pourrait recevoir le mauvais indicatif avec lequel communiquer avec l'aéronef.

Mode C

La réponse en mode C fournit des incréments de hauteur de 100 pieds, ce qui était initialement adéquat pour surveiller les aéronefs séparés d'au moins 1000 pieds. Cependant, à mesure que l'espace aérien devenait de plus en plus encombré, il devenait important de surveiller si les aéronefs ne sortaient pas du niveau de vol qui leur avait été assigné. Un léger changement de quelques pieds pourrait franchir un seuil et être indiqué comme la prochaine augmentation et un changement de 100 pieds. Des augmentations plus petites étaient souhaitables.

FRUIT

Étant donné que tous les aéronefs répondent sur la même fréquence de 1090 MHz, une station au sol recevra également les réponses des aéronefs provenant des réponses d'autres stations au sol. Ces réponses indésirables sont appelées FRUIT (False Replies Unsynchronized with Interrogator Transmissions ou encore False Replies Unsynchronized In Time). Plusieurs réponses FRUIT successives peuvent se combiner et sembler indiquer un aéronef qui n'existe pas. À mesure que le transport aérien se développe et que de plus en plus d'avions occupent l'espace aérien, la quantité de FRUITS générés augmentera également.

Brouillage

Les réponses FRUIT peuvent chevaucher les réponses souhaitées au niveau d'un récepteur au sol, provoquant ainsi des erreurs dans l'extraction des données incluses. Une solution consiste à augmenter le taux d'interrogation afin de recevoir plus de réponses, dans l'espoir que certaines soient à l'abri des interférences. Le processus est voué à l'échec car l'augmentation du taux de réponse ne fait qu'augmenter les interférences avec les autres utilisateurs et vice versa.

brouillage synchrone

Si deux trajectoires d'avion se croisent à moins de deux milles de distance oblique de l'interrogateur au sol, leurs réponses se chevaucheront et les interférences causées rendront leur détection difficile. En règle générale, le contrôleur perdra l'avion à plus long rayon d'action, juste au moment où le contrôleur peut être le plus intéressé à les surveiller de près.

Capturer

Lorsqu'un aéronef répond à une interrogation au sol, il est incapable de répondre à une autre interrogation, ce qui réduit l'efficacité de la détection. Pour une interrogation en Mode A ou C, la réponse du transpondeur peut prendre jusqu'à 120 µs avant de pouvoir répondre à une autre interrogation.

Antenne

Antenne SSR d'origine fournissant un faisceau horizontal étroit et un faisceau vertical large

Régions de faible signal dues à la réflexion au sol

L'antenne au sol a une largeur de faisceau horizontale typique de 3 dB de 2,5°, ce qui limite la précision de la détermination du relèvement de l'avion. La précision peut être améliorée en effectuant de nombreuses interrogations pendant que le faisceau d'antenne balaie un avion et une meilleure estimation peut être obtenue en notant où les réponses ont commencé et où se sont arrêtées et en prenant le centre des réponses comme direction de l'avion. C'est ce qu'on appelle un processus de fenêtre glissante.

Le premier système utilisait une antenne connue sous le nom d' auge . Cela a une grande dimension horizontale pour produire un faisceau horizontal étroit et une petite dimension verticale pour fournir une couverture de près de l'horizon à presque au-dessus. Il y avait deux problèmes avec cette antenne. Premièrement, près de la moitié de l'énergie est dirigée vers le sol où elle est réfléchie et interfère avec l'énergie ascendante, provoquant des zéros profonds à certains angles d'élévation et une perte de contact avec l'avion. Deuxièmement, si le sol environnant est en pente, alors l'énergie réfléchie est partiellement décalée horizontalement, déformant la forme du faisceau et le relèvement indiqué de l'avion. Ceci était particulièrement important dans un système monopulse avec sa précision de mesure de roulement bien améliorée.

Des développements pour combler les lacunes

Les lacunes des modes A et C ont été reconnues assez tôt dans l'utilisation du SSR et en 1967, Ullyatt a publié un article et en 1969 un article développé, qui proposait des améliorations au SSR pour résoudre les problèmes. L'essence des propositions était de nouveaux formats d'interrogation et de réponse. L'identité et l'altitude de l'aéronef devaient être incluses dans une seule réponse, de sorte que la compilation des deux éléments de données ne serait pas nécessaire. Pour se protéger contre les erreurs, un système de parité simple a été proposé – voir Radar de surveillance secondaire – Aujourd'hui et demain . Monopulse serait utilisé pour déterminer le relèvement de l'avion réduisant ainsi à un le nombre d'interrogations/réponses par avion à chaque balayage de l'antenne. De plus, chaque interrogation serait précédée d'impulsions de faisceau principal P1 et P2 séparées de 2 µs de sorte que les transpondeurs fonctionnant sur les modes A et C la considéreraient comme provenant du lobe latéral de l'antenne et ne répondraient pas et ne causeraient pas de FRUIT inutile.

La FAA envisageait également des problèmes similaires, mais supposait qu'une nouvelle paire de fréquences serait nécessaire. Ullyatt a montré que les fréquences existantes de 1030 MHz et 1090 MHz pouvaient être conservées et que les interrogateurs au sol et les transpondeurs aéroportés existants, avec des modifications appropriées, pouvaient être utilisés. Le résultat a été un protocole d'accord entre les États-Unis et le Royaume-Uni pour développer un système commun. Aux États-Unis, le programme s'appelait DABS (Discrete Address Beacon System) et au Royaume-Uni Adsel (Address sélective).

Monopulse, qui signifie impulsion unique, avait été utilisé dans les systèmes militaires de suivi et de suivi dans lesquels l'antenne était dirigée pour suivre une cible particulière en maintenant la cible au centre du faisceau. Ullyatt a proposé l'utilisation d'un faisceau à rotation continue avec mesure de relèvement effectuée partout où l'impulsion peut arriver dans le faisceau.

La FAA a engagé le Lincoln Laboratory du MIT pour poursuivre la conception du système et a produit une série de rapports ATC définissant tous les aspects du nouveau développement conjoint. Des ajouts notables au concept proposé par Ullyatt étaient l'utilisation d'un système de parité 24 bits plus puissant utilisant un code de redondance cyclique , qui non seulement assurait l'exactitude des données reçues sans avoir besoin de répétition, mais permettait également des erreurs causées par un chevauchement des FRUITS. réponse à corriger. En outre, le code d'identification de l'avion proposé comprenait également 24 bits avec 16 millions de permutations. Cela a permis à chaque avion d'être câblé avec sa propre adresse unique. Des blocs d'adresses sont attribués à différents pays et en outre attribués à des compagnies aériennes particulières afin que la connaissance de l'adresse puisse identifier un aéronef particulier. Le rapport du laboratoire Lincoln ATC 42 intitulé Mode S Beacon System: Functional Description a donné des détails sur le nouveau système proposé.

Les deux pays ont rendu compte des résultats de leur développement dans un document conjoint, ADSEL/DABS – A Selective Address Secondary Surveillance Radar . Cela a été suivi lors d'une conférence au siège de l'OACI à Montréal, au cours de laquelle une interrogation à faible puissance construite par le laboratoire Lincoln a réussi à communiquer avec un transpondeur SSR commercial amélioré de fabrication britannique.

Comparaison des formes de faisceaux verticaux des anciennes et des nouvelles antennes

La seule chose nécessaire était un nom international. On avait beaucoup parlé des nouvelles fonctionnalités proposées, mais les interrogateurs SSR au sol existants seraient toujours utilisés, bien qu'avec des modifications, et les transpondeurs aériens existants, encore une fois avec des modifications. La meilleure façon de montrer qu'il s'agissait d'une évolution et non d'une révolution était de l'appeler encore SSR mais avec une nouvelle lettre de mode. Le mode S était le choix évident, le S signifiant select. En 1983, l'OACI a publié une circulaire consultative décrivant le nouveau système.

Antenne améliorée

Le problème avec l'antenne "hogtough" standard existante était causé par l'énergie rayonnée vers le sol, qui était réfléchie et interférait avec l'énergie dirigée vers le haut. La réponse était de façonner le faisceau vertical. Cela nécessitait un réseau vertical de dipôles convenablement alimentés pour produire la forme souhaitée. Une dimension verticale de cinq pieds s'est avérée optimale et est devenue la norme internationale.

Radar de surveillance secondaire monopulse

Faisceau principal d'antenne avec faisceau différentiel

Le nouveau système Mode S était destiné à fonctionner avec une seule réponse d'un avion, un système connu sous le nom de monopulse. Le schéma ci-joint montre un faisceau conventionnel principal ou "somme" d'une antenne SSR auquel a été ajouté un faisceau "différence". Pour produire le faisceau somme, le signal est distribué horizontalement à travers l'ouverture de l'antenne. Ce système d'alimentation est divisé en deux moitiés égales et les deux parties sont à nouveau additionnées pour produire le faisceau de somme d'origine. Cependant, les deux moitiés sont également soustraites pour produire une sortie de différence. Un signal arrivant exactement normalement, ou ligne de visée, à l'antenne produira une sortie maximale dans le faisceau de somme mais un signal nul dans le faisceau de différence. Loin de la ligne de visée, le signal dans le faisceau de somme sera moindre mais il y aura un signal non nul dans le faisceau de différence. L'angle d'arrivée du signal peut être déterminé en mesurant le rapport des signaux entre les faisceaux somme et différence. L'ambiguïté sur la ligne de visée peut être résolue car il y a un changement de phase de 180° dans le signal de différence de chaque côté de la ligne de visée. Les mesures de relèvement peuvent être effectuées sur une seule impulsion, donc monopulse, mais la précision peut être améliorée en faisant la moyenne des mesures effectuées sur plusieurs ou toutes les impulsions reçues dans une réponse d'un aéronef. Un récepteur monopulse a été développé au début du programme britannique Adsel et cette conception est encore largement utilisée aujourd'hui. Les impulsions de réponse en mode S sont délibérément conçues pour être similaires aux réponses en mode A et C, de sorte que le même récepteur peut être utilisé pour fournir une mesure de relèvement améliorée pour le système SSR en mode A et C avec l'avantage que le taux d'interrogation peut être considérablement réduit, réduisant ainsi le interférences causées à d'autres utilisateurs du système.

Le laboratoire Lincoln a exploité la disponibilité d'une mesure de relèvement distincte sur chaque impulsion de réponse pour surmonter certains des problèmes de brouillage où deux réponses se chevauchent, ce qui permet d'associer les impulsions aux deux réponses. Étant donné que chaque impulsion est étiquetée séparément avec la direction, cette information peut être utilisée pour déchiffrer deux réponses en mode A ou C qui se chevauchent. Le processus est présenté dans l'ATC-65 "Le mode ATCRBS du DABS". L'approche peut être poussée plus loin en mesurant également la force de chaque impulsion de réponse et en l'utilisant également comme discriminant. Le tableau suivant compare les performances du relais statique conventionnel, du relais statique monopulse (MSSR) et du mode S.

Le MSSR a remplacé la plupart des SSR existants dans les années 1990 et sa précision a permis de réduire les minimums de séparation dans l' ATC en route de 10 milles nautiques (19 km; 12 mi) à 5 milles nautiques (9,3 km; 5,8 mi)

Le MSSR a résolu de nombreux problèmes de système du SSR, car seuls des changements au système au sol étaient nécessaires. Les transpondeurs existants installés dans les avions n'ont pas été affectés. Cela a sans aucun doute entraîné le retard du Mode S.

Mode S

Interrogation mode S, courte et longue

Réponse Mode S, courte et longue

Une description plus détaillée du mode S est donnée dans la publication d'Eurocontrol Principles of Mode S and Interrogator Codes et dans la circulaire OACI 174-AN/110 Secondary Surveillance Radar Mode S Advisory Circular . Les 16 millions de permutations des codes d'adresse des aéronefs à 24 bits ont été attribuées par blocs à des États individuels et l'attribution est donnée dans l'Annexe 10 de l'OACI, Volume III, Chapitre 9.

Une interrogation en mode S comprend deux impulsions de 0,8 µs de large, qui sont interprétées par un transpondeur en mode A et C comme provenant d'un lobe latéral d'antenne et donc une réponse n'est pas requise. L'impulsion longue P6 suivante est modulée en phase avec la première inversion de phase, après 1,25 µs, synchronisant le détecteur de phase du transpondeur. Les inversions de phase ultérieures indiquent un bit de données de 1, sans inversion de phase indiquant un bit de valeur 0. Cette forme de modulation offre une certaine résistance à la corruption par une impulsion de chevauchement fortuite provenant d'un autre interrogateur au sol. L'interrogation peut être courte avec P6 = 16,125 µs, principalement utilisée pour obtenir une mise à jour de position, ou longue, P6 = 30,25 µs, si 56 bits de données supplémentaires sont inclus. Les 24 derniers bits contiennent à la fois la parité et l'adresse de l'avion. A la réception d'une interrogation, un avion décodera les données et calculera la parité. Si le reste n'est pas l'adresse de l'avion alors soit l'interrogation ne lui était pas destinée, soit elle a été corrompue. Dans les deux cas, il ne répondra pas. Si la station au sol attendait une réponse et n'en a pas reçu, elle réinterrogera.

La réponse de l'avion est constituée d'un préambule de quatre impulsions espacées de sorte qu'elles ne puissent pas être formées par erreur à partir de réponses chevauchantes en mode A ou C. Les impulsions restantes contiennent des données utilisant la modulation d'amplitude de position d'impulsion . Chaque intervalle de 1 µs est divisé en deux parties. Si une impulsion de 0,5 µs occupe la première moitié et qu'il n'y a pas d'impulsion dans la seconde moitié, alors un 1 binaire est indiqué. Si c'est l'inverse, cela représente un 0 binaire. En effet, les données sont transmises deux fois, la deuxième fois sous forme inversée. Ce format est très résistant aux erreurs dues à une réponse brouillée d'un autre aéronef. Pour provoquer une erreur matérielle, une impulsion doit être annulée et une seconde impulsion insérée dans l'autre moitié de la période binaire. Il est beaucoup plus probable que les deux moitiés soient confondues et que le bit décodé soit marqué comme "faible confiance".

La réponse a également la parité et l'adresse dans les 24 derniers bits. La station au sol suit l'avion et utilise la position prédite pour indiquer la distance et le relèvement de l'avion afin qu'il puisse interroger à nouveau et obtenir une mise à jour de sa position. S'il attend une réponse et s'il en reçoit une, il vérifie le reste du contrôle de parité par rapport à l'adresse de l'aéronef attendu. Si ce n'est pas le même alors soit c'est le mauvais avion et une ré-interrogation est nécessaire, soit la réponse a été corrompue par des interférences en étant brouillée par une autre réponse. Le système de parité a le pouvoir de corriger les erreurs tant qu'elles ne dépassent pas 24 µs, ce qui englobe la durée d'une réponse en mode A ou C, la source d'interférence la plus attendue au début du Mode S. Les impulsions de la réponse ont des mesures d'angle monopulse individuelles disponibles, et dans certaines mises en œuvre également des mesures de force de signal, qui peuvent indiquer des bits qui sont incohérents avec la majorité des autres bits, indiquant ainsi une éventuelle corruption. Un test est effectué en inversant l'état de certains ou de tous ces bits (un 0 changé en 1 ou vice versa) et si le contrôle de parité réussit maintenant, les changements sont rendus permanents et la réponse acceptée. En cas d'échec, une nouvelle interrogation est nécessaire.

Le mode S fonctionne sur le principe que les interrogations sont dirigées vers un aéronef spécifique en utilisant l'adresse unique de cet aéronef. Il en résulte une réponse unique avec une portée de l'avion déterminée par le temps nécessaire pour recevoir la réponse et une monoimpulsion fournissant une mesure de relèvement précise. Pour interroger un aéronef, son adresse doit être connue. Pour répondre à cette exigence, l'interrogateur au sol diffuse également des interrogations All-Call, qui se présentent sous deux formes.

Interrogation d'appels en mode A/C/S

Sous une forme, l'appel général en mode A/C/S ressemble au début à une interrogation en mode A ou C classique et un transpondeur lancera le processus de réponse à la réception de l'impulsion P3. Cependant, un transpondeur Mode S interrompra cette procédure lors de la détection de l'impulsion P4, et répondra à la place avec une courte réponse Mode S contenant son adresse 24 bits. Cette forme d'interrogation All-Call est aujourd'hui peu utilisée car elle continuera à obtenir des réponses d'avions déjà connus et engendrera des interférences inutiles. La forme alternative de All-Call utilise une courte interrogation Mode S avec un bloc de données de 16,125 µs. Cela peut inclure une indication de l'interrogateur transmettant l'appel général avec la demande que si l'aéronef a déjà répondu à cet interrogateur, ne plus répondre car l'aéronef est déjà connu et une réponse inutile.

L'interrogation Mode S peut prendre trois formes :

Les cinq premiers bits, appelés champ de liaison montante (UF) dans le bloc de données, indiquent le type d'interrogation. Les 24 derniers bits dans chaque cas sont l'adresse et la parité combinées de l'avion. Toutes les permutations n'ont pas encore été attribuées, mais celles qui l'ont été sont affichées :

De même la réponse Mode S peut prendre trois formes :

Les cinq premiers bits, appelés champ de liaison descendante (DF) dans le bloc de données, indiquent le type de réponse. Les 24 derniers bits dans chaque cas sont l'adresse et la parité combinées de l'avion. Onze permutations ont été attribuées.

Un transpondeur équipé pour transmettre des réponses Comm-B est équipé de 256 registres de données de 56 bits chacun. Le contenu de ces registres est rempli et maintenu à partir de sources de données embarquées. Si le système sol a besoin de ces données, il les demande par une interrogation de Surveillance ou Comm-A.

L'Annexe 10 de l'OACI, Volume III, Chapitre 5 énumère le contenu de tous ceux actuellement attribués. Un nombre réduit est requis pour une utilisation opérationnelle courante. D'autres registres sont destinés à être utilisés avec le TCAS et l'ADS-B. Les numéros du sélecteur de données Comm-B (BDS) sont en notation hexadécimale.

Squitter allongé

À partir de 2009, l'OACI a défini un mode d'exploitation « squitter étendu » ; il complète les exigences contenues dans l'Annexe 10 de l'OACI, Volumes III et IV. La première édition spécifiait les versions antérieures des messages de squitter étendu :

Version 0

Étend le mode S pour traiter les échanges ADS-B de base, pour ajouter des informations de format de diffusion d'informations sur le trafic (TIS-B), ainsi que des informations de protocole de diffusion de liaison montante et descendante.

Version 1

Décrit mieux les informations sur la précision et l'intégrité de la surveillance (catégorie de précision de la navigation, catégorie d'intégrité de la navigation, niveau d'intégrité de la surveillance) et des paramètres supplémentaires pour la rediffusion TIS-B et ADS-B (ADS-R).

Version 2

La deuxième édition a introduit une nouvelle version des formats et des protocoles de squitter étendus pour :

• améliorer l'intégrité et l'exactitude des rapports
• ajouter un certain nombre de paramètres supplémentaires pour prendre en charge les besoins opérationnels identifiés pour l'utilisation de l' ADS-B non couverts par la version 1 (y compris les capacités pour prendre en charge les applications de surface des aéroports)
• modifier plusieurs paramètres et supprimer un certain nombre de paramètres, qui ne sont plus nécessaires pour prendre en charge les applications ADS-B

Voir également

• Système de balise radar de contrôle du trafic aérien , description globale
• Surveillance dépendante automatique-diffusion , amélioration du vol libre
• Système d'évitement des collisions routières
• Système d'atterrissage à transpondeur
• Code de Gilham

Les références

Lectures complémentaires

Spécifications de l'industrie

• Annexe 10 - Volume IV - Radar de surveillance et systèmes anticollision ; 4e édition ; OACI ; 280 pages ; 2007.
• DO-181E Normes minimales de performance opérationnelle pour les équipements aéroportés ATCRBS/mode S ; Rév. E ; RTCA ; 2011.

Liens externes

• Système avancé de contrôle au sol et de mouvement de surface Eurocontrol (A-SMGCS)
• Référence Eurocontrol Page d'accueil Mode S
• Notions de base sur les radars
• "ATCRBS" un article de 1961 Flight sur SSR