BR102020014406A2

BR102020014406A2 - Radar secundário com controle de feixe adaptativo de modo s para cada aeronave

Info

Publication number: BR102020014406A2
Application number: BR102020014406-5A
Authority: BR
Inventors: Billaud Philippe; Colin Sylvain
Original assignee: Thales
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2021-02-09
Also published as: CN112305532A; JP2021021726A; CA3087908A1; EP3771926B1; JP7465732B2; FR3099585A1; ES2912029T3; US20210033721A1; KR20210014082A; US11366215B2; FR3099585B1; EP3771926A1

Abstract

o radar compreende uma antena tendo um padrão de radiação formando um canal de soma, chamado sum, um padrão de radiação formando um canal de diferença chamado diff e um padrão formando um canal de controle chamado cont, meios para gerar pelo menos mensagens de interrogação no canal sum e mensagens de interrogação de isls no canal cont, meios para transmitir essas mensagens pelo canal sum e pelo canal cont, respectivamente, e meios para receber e processar sinais recebidos através dos canais sum, diff e cont, configurados para detectar as respostas dos alvos nos sinais recebidos através dos canais sum e diff e realizando o processamento de monopulso e o processamento de rsls nessas respostas. os meios de transmissão são configurados de modo que, para cada alvo, a largura do feixe para transmitir interrogações e receber respostas seletivas de modo s seja controlada com base na janela de movimento do referido alvo e na posição do eixo da referida antena na referida janela, a fim de fornecer a detecção do referido alvo por reduzir o número de interrogações seletivas por uma subinterrogação seletiva do referido alvo, enquanto garantindo o seu posicionamento preciso no azimute: - por pré-localizar o referido alvo na borda do lóbulo de recepção principal da referida antena por medição de desvio entre os sinais recebidos nos canais diff e sum; - re-interrogar seletivamente o referido alvo pré-localizado no modo s por cálculo do sinal de chamada mais próximo do centro do referido lóbulo principal para garantir precisão no azimute, sem qualquer outra interrogação suplementar desnecessária.

Description

RADAR SECUNDÁRIO COM CONTROLE DE FEIXE ADAPTATIVO DE MODO S PARA CADA AERONAVE

[001] A presente invenção refere-se a um radar secundário (Radar de Vigilância Secundário, SSR) com controle de feixe adaptativo de modo S para cada aeronave, principalmente no controle de alvos móveis muito próximos ao radar, de altas cargas de trabalho setoriais em termos de aeronaves a serem processadas, e de alvos de longa distância, sendo esse controle particularmente adaptado ao tipo de alvo (curto, médio e longo alcance).

[002] Um campo preferido da invenção é o controle de tráfego aéreo (ATC), para o qual o desempenho dos radares usados é fundamental, especialmente no que diz respeito à detecção de aeronaves. Além disso, novos padrões exigem desempenho mínimo para cada trajetória na cobertura do radar, o que é particularmente difícil de fornecer para alvos distantes, onde o nível de RF é baixo com alta sensibilidade a alvos indesejados do tipo FRUIT (“Resposta Falsa Não Sincronizada no Tempo”) notavelmente, e cargas de trabalho setoriais muito altas em termos de aeronaves, enquanto realiza uma pluralidade de transações de EHS (“Vigilância Aprimorada”) por rotação para cada aeronave, com um requisito adicionado para uma taxa de re-interrogação muito baixa.

[003] O controle de tráfego aéreo baseia-se principalmente no radar de modo S, cuja confiabilidade em termos de detecção e decodificação é reconhecida.

[004] O desempenho de um radar de modo S é, portanto, diretamente determinado pela disponibilidade da aeronave com a qual interage. Especificamente, um radar secundário, diferentemente de um radar primário, se distingue pelo fato de estabelecer uma interação baseada em:

- uma interrogação seletiva mirada em um alvo preciso através do seu endereço de modo S a 1030 MHz;
- uma resposta do transponder da aeronave codificada com o seu endereço de modo S a 1090 MHz.

[005] Um radar secundário de ATC é projetado para detectar e localizar com precisão alvos em longas distâncias, geralmente excedendo 470 km ou 250 Nm. Sua antena mecânica, que geralmente gira, possui um alto ganho e um feixe de azimute muito estreito de cerca de 2,4 °, relacionado à largura física da antena, que geralmente é de 9 m. O tempo de iluminação de alvo é, portanto, relativamente curto, sendo convencionalmente de 30 a 100 milissegundos, dependendo da velocidade de rotação do radar. Consequentemente, qualquer perda de tempo de iluminação é um limite real para o desempenho do radar.

[006] O transponder de uma aeronave interage com todos os radares secundários ao seu redor. Sua capacidade de interação é fisicamente limitada, mas deve estar em conformidade com os mínimos especificados no Anexo 10 da ICAO. Além desses limites, que são basicamente muito baixos, com 16 respostas longas de modo S por segundo, como as exigidas para a vigilância de EHS, atualmente o modo operacional exigido na Europa, o transponder pode não responder à interrogação seletiva de radares. No entanto, a probabilidade de detecção de um radar é definida com base na disponibilidade de 90% do transponder na largura de lóbulo efetiva (EBW, largura de feixe efetiva), correspondendo a uma duração entre 30 e 100 ms.

[007] Além disso, se uma interrogação for recebida, mesmo que não se relacione com a aeronave, esta será bloqueada por um determinado período de tempo (o valor máximo é especificado no Anexo X da ICAO, vol. IV). Isso reduz a disponibilidade do transponder, uma vez que este último não responde às interrogações que recebe nesse período e até reduz o alcance efetivo do radar.

[008] No caso típico de um radar de aeroporto, embora isso também seja aplicável ao radar em rota, onde muitas vezes há menos alvos envolvidos, alvos perto (geralmente a uma distância inferior a 5 NM, mas possivelmente até várias dezenas de NM) possuem janelas de movimento da posição prevista com um grande azimute, de até 20 °, por exemplo (na abordagem, a trajetória de uma aeronave alvo pode de fato variar de tal maneira que sua posição possa ser melhor prevista apenas nessas janelas seguindo o possível movimento de trajetória da aeronave durante manobras em torno de um aeroporto, esse fenômeno obviamente sendo mais pronunciado no caso de uma aeronave militar que é inerentemente mais manobrável). Um radar de ATC com uma antena mecânica rotativa geralmente possui um feixe único com uma EBW (largura de banda equivalente) da ordem do lóbulo a 3 dB, ou seja, 2,4 °. Ao caçar um alvo próximo, o radar mostra a janela de movimento com seu feixe estreito, o que resulta convencionalmente (para a maioria dos alvos na prática que não estão se movendo, mas que podem se mover potencialmente, em um padrão de pista de corrida, por exemplo) em mais de 15 interrogações seletivas, a maioria é frequentemente desnecessária (geralmente 13 em 15) porque na maioria dos casos a aeronave não realizou nenhuma manobra (trajetória reta) e, portanto, está na posição prevista, sujeita a qualquer movimento potencial.

[009] Portanto, essas interrogações levam a:

- perda de tempo de radar, uma vez que substituem o período de iluminação dos outros alvos, reduzindo assim a potência de extração de dados de modo S do radar (registrador de dados de BDS (Seletor de Dados de CommB) exigido no EHS), e até o número máximo de alvos que ele pode detectar em um setor;
- poluição dos outros alvos que são momentaneamente bloqueados para interrogações que não estão relacionadas a eles, resultando na geração de novas interrogações pelos outros radares para esses outros alvos.

[0010] Um objetivo da invenção é, notavelmente, reduzir os inconvenientes acima mencionados.

[0011] Para esse fim, a invenção propõe um radar secundário que compreende uma antena tendo um padrão de radiação formando um canal de soma, chamado SUM, um padrão de radiação formando um canal de diferença chamado DIFF e um padrão formando um canal de controle chamado CONT, meios para gerar pelo menos mensagens de interrogação no canal SUM e sinais ISLS no canal CONT, meios para transmitir essas mensagens pelo canal SUM e pelo canal CONT, respectivamente, e meios para receber e processar os sinais recebidos pelos canais SUM, DIFF e CONT, configurados para detectar as respostas dos alvos nos sinais recebidos pelos canais SUM e / ou DIFF e realizar processamento de medição de desvio e processamento RSLS nessas respostas, o meio de transmissão sendo configurado de modo que, para cada alvo independentemente, a largura do feixe para transmitir interrogações e receber respostas seletivas de modo S é controlada dinamicamente com base na janela de movimento de referido alvo e a posição do eixo da referida antena na referida janela, a fim de fornecer a detecção do referido alvo, enquanto reduzindo o número de interrogações seletivas por uma subinterrogação seletiva do referido alvo e, ao mesmo tempo, garantindo seu posicionamento preciso no azimute:

- por pré-localizar o referido alvo na borda do lóbulo de recepção principal da referida antena por medição de desvio entre os sinais recebidos nos canais DIFF e SUM;
- por re-interrogar seletivamente o referido alvo prélocalizado no modo S por cálculo do período de chamada mais próximo do centro do referido lóbulo principal para garantir precisão no azimute.

[0012] Em uma modalidade específica, os meios de transmissão são configurados de modo que, para cada alvo, a largura do feixe para transmitir interrogações e receber respostas seletivas de modo S é controlada com base no número pré-avaliado de transações a serem processadas em um determinado azimute, o referido feixe sendo ampliado independentemente para cada alvo, se o número for maior que o número alcançável potencial de transações seletivas em um feixe padrão:

- por distribuir o que é conhecido como transações de "enlace de dados" fora do referido feixe padrão, que é então dedicado principalmente à vigilância;
- por pré-localizar o alvo na borda do referido lóbulo principal por medição de desvio estendida, usando as respostas recebidas nos canais DIFF e SUM;
- por reter uma transação, de um “enlace de dados” ou outro tipo, e re-interrogar seletivamente o referido alvo pré-localizado no modo S por cálculo do sinal de chamada mais próximo ao centro do referido lóbulo principal para garantir a precisão no azimute.

[0013] O aumento na largura do referido feixe de transmissão de interrogação seletiva de modo S é alcançado, por exemplo, pela atenuação do campo irradiado pelo padrão CONT.

[0014] Os meios para gerar mensagens de interrogação também estão sendo configurados para gerar adicionalmente mensagens de interrogação no canal DIFF, e os meios de transmissão também estão sendo configurados para serem capazes de transmitir essas mensagens através do canal DIFF da antena, o referido radar pré-localiza, por exemplo, o alvo na borda do referido lóbulo principal por medição de desvio, usando as respostas recebidas nos padrões DIFF e CONT.

[0015] Em uma modalidade particular, os meios de transmissão são configurados de modo que, para cada alvo, a largura do feixe para transmitir interrogações e receber respostas seletivas de modo S é controlada com base no número pré-avaliado de transações a serem processadas em um determinado azimute, o referido feixe sendo ampliado se o número for maior que o número alcançável potencial de transações seletivas em um feixe padrão:

- por distribuir o que é conhecido como transações de "enlace de dados" fora do referido feixe padrão, que é totalmente alocado para vigilância;
- por pré-localizar o alvo na borda do referido lóbulo principal por medição de desvio altamente estendida, usando as respostas recebidas nos padrões DIFF e CONT;
- por reter uma transação, de um “enlace de dados” ou outro tipo, e re-interrogar seletivamente o referido alvo pré-localizado no modo S por cálculo do sinal de chamada mais próximo ao centro do referido lóbulo principal para garantir a precisão no azimute.

[0016] O aumento na largura do referido feixe de transmissão de interrogação seletiva de modo S é alcançado, por exemplo, usando o canal DIFF para transmitir as referidas interrogações e reduzir o campo irradiado (34) pelo padrão CONT.

[0017] Os meios de transmissão são, por exemplo, configurados de modo que, para cada alvo, a largura do feixe para transmitir interrogações e receber respostas seletivas de modo S é controlada com base na taxa de detecção das respostas de aeronave para as quais o número de interrogações é assim potencialmente dobrado por interrogar seletivamente cada alvo desse tipo sucessivamente em DIFF, depois SUM e, finalmente, em DIFF, se ainda for necessário.

[0018] O radar secundário é, por exemplo, do tipo ATC ou IFF.

[0019] Outras características e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir, que se refere aos desenhos anexos nos quais:

[0020] [Figura 1] mostra uma ilustração dos padrões de transmissão / recepção de uma antena ATC usada a título de exemplo, a invenção sendo igualmente aplicável a outros tipos de antena;

[0021] [Figura 2] mostra uma ilustração da potência (em dBm) de um conjunto de gráficos recebidos pelo radar na detecção como uma função da distância ao alvo;

[0022] [Figura 3a], [Figura 3b] e [Figura 3c] mostram diferentes configurações possíveis do feixe de transmissão, do tipo “feixe padrão”, “feixe largo” e “feixe largo aprimorado”, respectivamente;

[0023] [Figura 4a] e [Figura 4b] mostram, respectivamente, uma ilustração na recepção de uma configuração de feixe convencional e uma ilustração de configurações de feixe de recepção de acordo com a invenção;

[0024] [Figura 5] mostra uma ilustração do princípio do controle dinâmico de um feixe de acordo com a posição do eixo de antena (em azimute) em relação à possível janela de posição de um alvo em movimento;

[0025] [Figura 6a] e [Figura 6b] mostram uma ilustração de sequências de interrogação para um alvo não móvel, do tipo padrão e de acordo com a invenção, respectivamente;

[0026] [Figura 7a] e [Figura 7b] mostram uma ilustração de sequências de interrogação para um alvo em movimento (em azimute aumentando de rotação para rotação), do tipo padrão e de acordo com a invenção, respectivamente;

[0027] [Figura 8a], [Figura 8b] e [Figura 8c] mostram uma ilustração das transações de modo S em função da distância a um alvo, no modo padrão, com um feixe alargado do tipo "Feixe Largo" e com um feixe alargado do tipo "Feixe Largo Aprimorado", respectivamente;

[0028] [Figura 9a] e [Figura 9b] mostram uma ilustração das transações de modo S para um alvo a uma distância muito longa.

[0029] Como é mostrado em mais detalhes na descrição a seguir, a solução fornecida pela invenção consiste no controle otimizado da largura de feixe efetiva de um radar de ATC, ou um radar de IFF, dependendo da aplicação, por adaptá-lo em uma maneira dinâmica às características do alvo em questão e às tarefas a serem executadas pelo radar com o alvo.

[0030] Quando um alvo está próximo, ou mesmo a uma distância média, ambos os resultados de enlace ascendente (transmissão a 1030 MHz) e do enlace descendente (recepção a 1090 MHz) são muito bons para a maioria das aeronaves, porque não estão em altitudes muito altas (~<40 °). Portanto, é possível aumentar a largura de feixe efetiva (denotada EBW) por ajustar de forma dinâmica e independente, pelas transações de modo S (interrogações e respostas) de cada alvo, a largura de feixe usada em transmissão e em coerência em recepção.

[0031] Antes de continuar com a descrição da invenção, os princípios básicos bem conhecidos, na transmissão e recepção, de um radar secundário serão resumidos com a ajuda da Figura 1. Por convenção, nesta figura, os padrões usados na transmissão e recepção estão em linhas sólidas e os padrões em linhas tracejadas são normalmente usados apenas na recepção.

[0032] Um radar secundário transmite interrogações na frequência de 1030 MHz através do padrão de soma (SUM) da antena, consistindo em um lóbulo de transmissão delimitado em azimute pelo pulso de ISLS ("Supressão de Lóbulo Lateral de Interrogação") transmitido através do padrão de controle (CONT) a partir do mesmo painel frontal e a partir da parte traseira da antena. Recebe as respostas transmitidas na frequência de 1090 MHz pelos diferentes alvos na recepção no padrão de soma (SUM) e no padrão de diferença (DIFF) consistindo em dois lóbulos simétricos, o último canal permitindo que os alvos sejam localizados no azimute por medições de desvio dentro da SUM de lóbulo principal. Esses padrões de recepção são acompanhados por lóbulos laterais, em um nível mais baixo, mas suficientemente alto para permitir a recepção indesejada de um alvo próximo fora do eixo de antena. Portanto, é fornecido um canal de controle de recepção (CONT) em um nível superior ao dos lóbulos laterais, para neutralizar as detecções nos lóbulos laterais.

[0033] Para este efeito, na transmissão, a fim de evitar respostas de transponder fora do lóbulo principal da antena:

- quando o nível de sinal de ISLS irradiado por CONT está acima do nível da interrogação irradiada por SUM, o transponder do alvo não responde;
- quando os níveis irradiados são tais que CONT + 9 dB > SUM ≥ CONT, o transponder pode ou não responder;
- e, finalmente, quando os níveis irradiados são tais que SUM ≥ CONT + 9 dB, o transponder deve responder.

[0034] Na recepção, se o nível do sinal recebido através do canal CONT aumentado por um valor parametrizável sinalizado "RSLS" ("Supressão de Lóbulo Lateral de Receptor”) estiver acima do nível recebido pelo canal SUM, o radar não processa a resposta. O canal de controle filtra em certa medida os sinais transmitidos ou capturados pelos lóbulos laterais processando apenas os sinais cujo nível de sinal em uma detecção via SUM em vez de CONT corresponde a um alvo presente no lóbulo principal.

[0035] Na prática, geralmente, para exibir a EBW mínima garantida em um padrão de antena, o nível do canal CONT é geralmente aumentado por ISLS = RSLS = 9 dB. Em outras palavras, o nível em SUM é comparado com o nível no CONT aumentado em 9 dB. Este aumento permite que a largura efetiva garantida do lóbulo principal do canal de soma seja exibida, sendo essa largura efetiva a largura EBW acima mencionada. O canal de controle geralmente consiste em dois canais, a saber, um canal na frente da antena (CONT_Front) e um canal na parte traseira da antena (CONT_Back). Nesse caso, é usado o canal CONT_Front, referido abaixo como o canal CONT.

[0036] As linhas das Figuras 3a, 3b e 3c (descritas abaixo) ilustram três configurações possíveis dos transponders para a decisão de responder:

- CONT + 0 dB: limite de não resposta do transponder (linha sólida em negrito: o transponder não responde abaixo disso);
- CONT + 9 dB: Limite da resposta garantida do transponder (grandes traços em negrito: o transponder deve responder acima disso);
- CONT + 5 dB: resposta média de um transponder típico, ou seja, a maioria dos alvos (pequenos traços em negrito: o transponder típico responde acima disso).

[0037] Note que o azimute representa a posição de um alvo ou do eixo no quadro de referência absoluto, enquanto o rolamento representa o ângulo relativo à posição da antena. A rigor, os padrões da Figura 1 dependem do rolamento. Os termos azimute e rolamento são usados de forma intercambiável abaixo.

[0038] A Figura 2 ilustra a potência de um conjunto de blips de detecção (em dBm) em função da distância ao alvo expressa em NM (milhas náuticas), para um exemplo de aeronave com boa sensibilidade a interrogações de radar e um bom nível de potência em suas respostas. Essa linha mostra, no caso de um limiar de cerca de -86 dBm para o processamento das respostas pelo radar, a possibilidade de aumentar o lóbulo efetivo em 35 dB até 30 NM ou mesmo em 25 dB até 120 NM.

[0039] A invenção utiliza, notadamente, essa margem de sinal em dois casos típicos encontrados por um radar secundário, a saber, o controle de modo S de alvos próximos e o controle de uma sobrecarga de pico localizada no azimute, embora a invenção seja evidentemente aplicável a outros casos.

[0040] No caso do controle de modo S de alvos próximos, o radar calcula a posição possível de um alvo durante o encontro da antena na rotação subsequente para realizar uma interrogação seletiva com o endereço do modo S deste alvo. De acordo com as missões do radar, a taxa de manobra de um alvo a ser seguido pode ser importante, principalmente se o alvo estiver próximo e, portanto, leva a uma dimensão muito maior no azimute da janela de movimento (a possível localização do alvo na próxima rotação) que o lóbulo efetivo padrão do radar.

[0041] De acordo com a invenção, o radar modifica dinamicamente sua configuração na transmissão e na recepção para aumentar seu feixe efetivo de acordo com a dimensão da janela de movimento, apenas para as transações seletivas a serem realizadas com esse objetivo. O objetivo é duplo:

- reduzir a taxa de interrogação para limitar a contaminação;
- e assim limitar a perda de tempo de iluminação do radar a fim de processar outros alvos no mesmo azimute.

[0042] No caso do controle de uma sobrecarga de pico de aeronaves localizadas em azimute, mais particularmente no caso de um setor de azimute (geralmente requer 3,5 °), altamente carregado com alvos com uma alta taxa de transações seletivas de modo S a serem realizadas (extração de N "BDS" por rotação por alvo, frequentemente N ≥ 2), o período de iluminação produzida pelo feixe efetivo padrão (particularmente se o radar estiver girando rapidamente como um radar de aeroporto, normalmente a 4 segundos por rotação) pode não permitir o fornecimento de todas as transações seletivas de modo S exigidas em todos os alvos. De acordo com a invenção, o radar modifica dinamicamente sua configuração na transmissão e na recepção para aumentar seu feixe efetivo de acordo com a distância do alvo, com o objetivo de:

- desviar todas as transações seletivas de modo S do enlace de dados, exceto uma, fora do lóbulo efetivo padrão;
- manter uma transação seletiva de modo S, seja um enlace de dados ou não, no lóbulo efetivo padrão para garantir a localização precisa do alvo, que é a principal missão de vigilância de ATC do radar.

[0043] São considerados dois novos tipos de configuração da largura de feixe efetiva:

- A configuração chamada "Feixe Largo", sendo essa configuração realizada sempre por transmitir as interrogações seletivas de modo S no padrão de soma (SUM) e ouvindo as respostas no padrão SUM e / ou no padrão de diferença (DIFF) com um feixe alargado (até 6 °), por atuar nas configurações para suprimir os lóbulos laterais na interrogação (ISLS) na transmissão por reduzir a potência dos sinais transmitidos em CONT em 20 dB, e na recepção por reduzir o nível de RSLS e TVBC ("Recorte de Base Variável no Tempo", ou seja, a adaptação do limiar de detecção de radar com base na distância do alvo) por -20 dB, por exemplo;
- A configuração chamada “Feixe Largo Aprimorado”, essa configuração sendo realizada transmitindo as interrogações seletivas no padrão SUM e / ou DIFF e ouvindo as respostas em SUM e / ou DIFF com um feixe muito mais amplo (até 8 °) e atuando também nas configurações de ISLS na transmissão por reduzir a potência dos sinais transmitidos no CONT em 20 dB, e na recepção por reduzir o nível de RSLS e TVBC em -20 dB, por exemplo.

[0044] O canal de controle permite que a função de RSLS da supressão de lóbulo lateral de caminho de resposta seja fornecida na recepção; para esse fim, filtra os sinais capturados pelos lóbulos laterais por processar apenas os sinais cujo nível de sinal recebido em uma detecção via SUM ou DIFF, em vez de CONT, corresponde realmente a um alvo presente no lóbulo principal alargado.

[0045] Na recepção, se o nível do sinal recebido pelo canal CONT, aumentado em um valor parametrizável "RSLS_SUM", estiver acima do nível recebido pelo canal SUM, o radar não processa a resposta recebida em SUM. Da mesma forma, se o nível do sinal recebido pelo canal CONT, aumentado em um valor parametrizável "RSLS_DIFF", estiver acima do nível recebido pelo canal DIFF, o radar não processa a resposta recebida no DIFF. No caso da presente invenção, os limiares RSLS_SUM e RSLS_DIFF podem ser reduzidos para -20 dB.

[0046] Para o mesmo objetivo, em cada transação de modo S, é possível mover constantemente entre as três configurações propostas: Padrão, Feixe Largo e Feixe Largo Aprimorado, ou mesmo entre elas, por ajustar com mais precisão (de 0 a -20 dB), mas sempre de maneira coerente, entre:

- transmissão: o nível de potência no ISLS;
- recepção: o limite RSLS_SUM ou RSLS_DIFF ao mesmo tempo que TVBC.

[0047] Essas configurações estão resumidas na tabela abaixo, e são então ilustradas em relação às Figuras 3a a 3c e Figuras 4a a 4b.

[0048] Em ambos os casos, a configuração parametrizada de ISLS, RSLS e TVBC permite que a largura de feixe EBW seja ajustada com um passo melhor que 0,25 graus.

[0049] Portanto, a tabela abaixo resume essas configurações para um radar secundário de acordo com a invenção, em uma aplicação de ATC ou IFF (os valores fornecidos a título de exemplo correspondem a uma antena ATC comum).

[0050] [Tabela 1]

[0051] Convencionalmente, quando a largura de lóbulo efetiva está em torno de +/- 2 ° no alcance próximo, os radares existentes usam principalmente a parte da medição de desvio que é útil no modo S para vigilância, ou seja, +/- 1,2 ° em todo o alcance, resultando na largura de 2,4 ° mostrada na tabela acima.

[0052] A tabela também mostra a configuração padrão (“Feixe padrão”), transmitindo interrogações seletivas no canal SUM e ouvindo as respostas no canal SUM com o feixe padrão com uma largura substancialmente igual ao lóbulo de vigilância, ou seja, digamos 2,4 °, para fornecer uma medição de desvio de alta qualidade usável f (DIFF / SUM) para a precisão de azimute do radar dos 4 ° possíveis da EBW de feixe efetiva.

[0053] Ao usar essas configurações nos dois exemplos de controle acima mencionados (“Feixe Largo e Feixe Largo Aprimorado”), é possível, na fase de caça (a busca pela posição do alvo na janela de movimento), com base na posição da antena em relação à posição prevista, para amostrar a janela de movimento (por meio de interrogações seletivas) com as diferentes configurações de feixe: “Feixe Largo” (~6 °) e “Feixe Largo Aprimorado” (~8 °), significa dizer, portanto, com um passo a partir de agora mais de 2 a 3 vezes o passo do feixe padrão denotado “Feixe Padrão” (~2,4 °), reduzindo assim o número de interrogações na mesma proporção.

[0054] Pode ser notado que a mudança de um feixe para outro é parametrizável pelo operador a priori com base na probabilidade de movimento dos alvos e nas taxas de resposta; assim, os azimutes cobertos por diferentes interrogações podem se sobrepor para se adaptar às aeronaves com uma baixa taxa de resposta em detrimento do número de interrogações transmitidas.

[0055] Em uma detecção, a posição de um alvo é prélocalizada em azimute, usando as características da antena e os níveis recebidos (ou não recebidos) nos três padrões SUM, DIFF e controle frontal (CONT_front).

[0056] Então, durante a fase de interação com o alvo, todas as transações restantes do enlace de dados (extração de BDS ou outras) são executadas, exceto uma, a priori, fora do lóbulo de vigilância (~2,4 °). Para melhorar ainda mais a precisão de azimute do radar e evitar o excesso de interrogação, o período de RC (Chamada) pelo qual o alvo está mais próximo do eixo de antena (ganho mínimo em DIFF e ganho máximo em SUM) é calculado para realizar a interrogação final (apenas para vigilância ou possivelmente para um enlace de dados), usando a posição pré-localizada em azimute estabelecida com precisão suficiente durante a detecção na fase de caça.

[0057] A invenção propõe o controle otimizado do feixe efetivo (EBW) de um radar secundário de ATC / IFF, usando os componentes aéreos existentes (antena, junta rotativa, cabos), graças a uma adaptação dinâmica às características de cada alvo em questão. Isso é feito controlando, para cada transação de modo S (interrogação e resposta) para cada alvo do modo S, independentemente dos outros alvos de modo S, para pelo menos os três tipos diferentes de feixes abaixo (valor ajustável entre eles com um passo que pode ser tão pequeno quanto 0,25 °, dependendo da velocidade de rotação de radar):

- "Feixe Largo Aprimorado" (EBW máxima ≥ 8 °);
- "Feixe Largo" (EBW máxima ≥ 6 °);
- "Feixe Padrão" (EBW típica ≥ 2,4 °).

[0058] Para os alvos próximos ao modo S, a adaptação dinâmica é realizada pela varredura da janela de movimento desses alvos:

- na fase de caça, usando um feixe mais largo (“Feixe Largo” ou “Feixe Largo Aprimorado”) para reduzir drasticamente a taxa de interrogação seletiva (duas a três vezes menor do que atualmente);
- na fase de localização, após a detecção, por retornar a um feixe padrão (“Feixe Padrão”) e melhorar a precisão de azimute do radar nesse tipo de alvo por manter uma interrogação no centro do lóbulo.

[0059] No modo S, até uma distância média, a adaptação dinâmica é realizada distribuindo as transações por tipo no feixe:

- por executar todas as transações de enlace de dados exceto uma na borda de lóbulo do feixe padrão, portanto, dentro de cerca de ± 1,2 ° e o lóbulo alargado ("Feixe Largo" dentro de cerca de ± 3 ° ou "Feixe Largo Aprimorado" dentro de cerca de ± 4 °);
- por reter uma transação (enlace de dados ou outro) para localização no azimute o mais próximo possível do centro do lóbulo.

[0060] As Figuras 3a, 3b e 3c ilustram as diferentes configurações do feixe de transmissão, para uma antena LVA, resultando no feixe do tipo "Feixe Padrão" (Figura 3a), o feixe do tipo "Feixe Largo" (figura 3b) e o feixe do tipo “Feixe Largo Aprimorado” (Figura 3c). A antena é uma antena ATC.

[0061] A antena compreende:

- um padrão SUM para as interrogações;
- um padrão CONT para bloquear os transponders fora do lóbulo principal;
- um padrão DIFF, geralmente não usado para transmissão, para localizar os alvos no lóbulo na recepção.

[0062] Por convenção, nessas figuras e nas figuras a seguir em azimute, as linhas em negrito, sólidas ou tracejadas, correspondem à decisão de processamento do receptor com base na energia irradiada no padrão CONT e em seus parâmetros internos:

- ou a partir do transponder, para as Figuras 3a, 3b e 3c:
- ou a partir do radar, para as Figuras 4a e 4b.

[0063] As Figuras 3a, 3b e 3c mostram os padrões de SUM, DIFF e CONT no plano de azimute, para transmissão. Os padrões da antena permanecem fixos; é a energia irradiada que é modulada em potência para permitir as diferentes configurações da EBW_TX.

[0064] A configuração do lóbulo efetivo na transmissão é realizada através do nível de sinal de ISLS, cuja função essencial é bloquear os transponders fora do feixe principal, que podem ser interrogados involuntariamente pelas interrogações irradiadas pelos lóbulos laterais.

[0065] As antenas ATC são muito grandes, para serem de alta qualidade, com lóbulos laterais muito baixos, que possibilitam a interrogação por um lóbulo lateral sem riscos, principalmente no modo S, que é naturalmente seletivo.

[0066] O nível de energia irradiada pelo padrão CONT varia, portanto, permitindo aumentar a largura efetiva do feixe de transmissão (EBW_TX), a largura efetiva sendo definida entre os dois pontos de interseção entre o padrão SUM (em oposição a DIFF) e o padrão ISLS (normalmente, padrão CONT + diferença de potência entre interrogação seletiva em SUM_vs DIFF e o sinal em CONT, que é uma configuração intrínseca do transponder) em uma determinada posição em azimute do alvo em relação ao eixo de antena. A Figura 3a ilustra o caso da configuração padrão (“Feixe Padrão” - primeira configuração na tabela):

- A curva 31 representa o limiar de um transponder definido em 0 dB, ou seja, o padrão irradiado por CONT, uma vez que a potência de ISLS transmitida é igual à da interrogação em SUM: a que fornece a maior EBW_TX;
- As curvas 32, 33 em linhas tracejadas correspondem a aumentos no padrão CONT de acordo com as outras duas configurações possíveis de um transponder:
- A curva 33 ilustra a configuração em +9 dB, convencionalmente usada para definir a EBW_TX garantida de um transponder;
- enquanto a curva 32 ilustra a configuração em +5 dB, normalmente fornecendo a EBW_TX média de um transponder.

[0067] Os pontos da interseção A, A' entre as curvas SUM e CONT delimitam a largura de lóbulo efetiva garantida disponível nos transponders, essencialmente abaixo de 4 °. Os pontos A” e A”‘ delimitam a largura de lóbulo efetiva máxima na configuração de “Feixe Padrão”.

[0068] A Figura 3b corresponde a um primeiro alargamento do lóbulo efetivo, correspondendo à configuração de “Feixe Largo” (segunda configuração na tabela).

[0069] A largura de feixe efetiva é obtida aqui, reduzindo a energia irradiada pelo padrão CONT em 20 dB, ilustrada pela curva 34, delimitada pelos pontos de interseção B, B'. A EBW de feixe efetiva garantida é substancialmente igual a 6 °. Os pontos B” e B”‘ delimitam a largura de lóbulo máxima efetiva na configuração “Feixe Largo”.

[0070] Deve ser especificado que a invenção é, principalmente, aplicável apenas à configuração de “Feixe Largo”.

[0071] A Figura 3c ilustra um alargamento adicional, o maior alargamento correspondendo à configuração de "Feixe Largo Aprimorado" (a terceira configuração na tabela). Nesta configuração, a mesma redução do padrão CONT é mantida, como ilustrado pela curva 34, mas as interrogações seletivas de modo S são transmitidas principalmente no padrão DIFF. A largura de feixe efetiva garantida é assim delimitada pelos pontos de interseção C, C 'entre o padrão CONT e o padrão DIFF. A largura de feixe efetiva garantida é aqui substancialmente igual a 8 °. Os pontos C” e C”‘ delimitam a largura de lóbulo máxima efetiva na configuração de “Feixe Largo Aprimorado”.

[0072] A transmissão no padrão DIFF é realizada pelo método descrito no pedido de patente francesa publicado sob o número 2.965.063.

[0073] Em termos de hardware, o radar secundário compreende, portanto, uma antena tendo um padrão de radiação formando o canal SUM, um padrão de radiação formando o canal DIFF, e um padrão de radiação formando o canal CONT, e meios para gerar mensagens de interrogação de modo S no canal SUM e meios para gerar sinais ISLS no canal CONT, juntamente com meios para transmitir essas mensagens pelos canais SUM e CONT. Também compreende meios para fornecer a recepção e o processamento dos sinais recebidos pelos canais SUM, DIFF e CONT, configurados para detectar as respostas dos alvos (aeronaves) nos sinais recebidos pelo canal SUM e executar processamento de monopulso e o processamento de SLS nesses respostas, usando os sinais recebidos pelo canal DIFF (para a medição de desvio) e pelo canal CONT (para a supressão dos lóbulos laterais - RSLS) da antena.

[0074] Para implementar a transmissão no padrão DIFF e, portanto, obter um feixe alargado do tipo “Feixe Largo Aprimorado”, os meios para gerar mensagens de interrogação também são configurados para gerar adicionalmente mensagens de interrogação no canal DIFF, e os meios de transmissão também são configurados para serem capazes de transmitir essas mensagens através do canal DIFF da antena.

[0075] As Figuras 4a e 4b mostram as configurações na recepção a 1090 MHz. Na recepção, o canal SUM é usado para a detecção das respostas, o canal CONT é usado para filtrar as respostas fora do lóbulo principal, e o canal DIFF é usado convencionalmente para localizar as respostas por medição de desvio, mas também pode ser usado para detecção.

[0076] A Figura 4a ilustra uma configuração convencional. Os limites padrão da função de medição de desvio convencional, que usa os padrões DIFF e SUM praticamente entre os pontos em que SUM = DIFF, são definidos pelas linhas 41, 42, correspondentes às interseções entre os padrões SUM e DIFF. Os limites angulares da transmissão são definidos pelas linhas 43, 44, correspondentes às interseções entre os padrões SUM e CONT levantados pelo RSLS a 9 dB.

[0077] A Figura 4b ilustra uma configuração de acordo com a invenção. Nesta configuração, a invenção usa um lóbulo máximo efetivo na detecção (transmissão), delimitado:

- ou pelas linhas retas 45', 46' correspondentes à interseção do padrão SUM e do padrão CONT na posição reduzida pela quantidade máxima típica de 20 dB, curva 49;
- ou pelas linhas retas 43', 44' correspondentes à interseção do padrão DIFF e do padrão CONT na posição reduzida pela quantidade máxima típica de 20 dB, curva 49;

[0078] Dentro deste limite, o lóbulo consiste em três partes:

- uma primeira área de azimute A1 delimitada pelas linhas retas 41', 42' correspondentes às interseções dos padrões SUM e DIFF, para vigilância na medição de desvio centrada f (DIFF / SUM) com a precisão requerida para a missão do radar, geralmente até cerca de ± 1,2 °;
- uma segunda área A2 delimitada pelas linhas retas simétricas 45', 46', fora das linhas retas anteriores 41’, 42', para vigilância na medição de desvio estendida f (DIFF / SUM) para localização menos precisa de um alvo no lóbulo com o objetivo de reinterrogá-lo na primeira área, tipicamente de cerca de ± 1,2 ° a cerca de ± 3 °;
- uma terceira área A3, correspondente ao lóbulo máximo, delimitada pelas linhas retas acima mencionadas 43’, 44', para pré-localizar menos precisamente na medição de desvio de acordo com a invenção f (DIFF / CONT) um alvo no lóbulo para o objetivo de reinterrogá-lo na primeira área, tipicamente de cerca de ± 2,5 ° a cerca de ± 4,5 °; de fato, a medição de desvio de acordo com a invenção f (DIFF / CONT) também pode ser vantajosamente usada na área A2, especialmente quando a potência recebida em CONT se torna maior que a recebida na SUM, ou seja, de +/- 2,5 °.

[0079] Deve ser notado que a configuração do lóbulo efetivo na recepção é realizada através do nível do sinal RSLS, cuja função essencial é suprimir as respostas de transponder fora do feixe principal, uma vez que geralmente são FRUITs ou respostas síncronas refletidas em obstáculos.

[0080] A configuração do lóbulo efetivo na recepção também é realizada pela supressão da lei TVBC que convencionalmente limita a dinâmica das respostas processadas a não mais de 15 dB abaixo do máximo de SUM no lóbulo. Novamente, no modo S, o aspecto seletivo da resposta esperada com bastante precisão no azimute e na distância torna possível reduzir o limiar de RSLS e o nível de sinal requerido pelo TVBC sem risco de falsa detecção ou mesmo para suprimi-lo.

[0081] De acordo com a invenção, é realizada uma prélocalização:

- pela medição de desvio estendida (uma função dos níveis em SUM e em DIFF) para detecção de borda de lóbulo, tipicamente até cerca de +/- 2,5 °;
- por uma nova medição de desvio (em função dos níveis em DIFF e em CONT) para detecção de borda de lóbulo, normalmente de +/- 2,5 ° a +/- 4,5 °; para complementar a medição de desvio precisa f (DIFF / SUM) aplicável no lóbulo principal.

[0082] O objetivo dessa pré-localização no azimute é permitir que o próximo RC mais próximo do centro do lóbulo principal seja escolhido para interrogar seletivamente esse alvo novamente, a fim de fornecer detecção subsequente com o local de vigilância de azimute mais preciso (uma vez que a maior precisão em medição de desvio é encontrada no centro do lóbulo).

[0083] Aeronaves que se deslocam a uma curta e média distância do radar mostram um comportamento altamente dinâmico em relação às interrogações do radar e às respostas do transponder, possibilitando fornecer um nível superior ao limiar de detecção do transponder e do radar, apesar de uma atenuação de quase 35 dB causada pela modulação de lóbulo. Isso vantajosamente permite que a largura de lóbulo efetiva EBW seja aumentada por ajuste.

[0084] No entanto, como os sinais na borda de um lóbulo alargado estão em um nível mais baixo do que aqueles no centro do lóbulo, eles são mais "frágeis" e, portanto, feixes alargados são usados apenas quando contribuem funcionalmente para o sequenciamento do radar, mas não apenas para os dois casos de aplicação citados.

[0085] As EBW de feixes irradiados efetivos levam em consideração as combinações de:

- os padrões de transmissão com as configurações de transmissão;
- os padrões de recepção com as configurações de recepção,

[0086] Para formar:

- o feixe indicado como "feixe padrão” (a configuração padrão no radar secundário):
- Transmissão de interrogações em SUM com configuração do lóbulo de resposta de transponder por ISLS máximo em CONT ( + 9 dB) : reduzido para a área de recepção próxima da vigilância;
- Recepção das respostas em SUM com configuração do lóbulo de processamento de resposta de transponder por RSLS (9 dB, por exemplo, adaptado ao transponder com o ISLS mínimo) e uma lei TVBC para limitar alarmes falsos, principalmente úteis em um protocolo SSR;
- o feixe indicado como "feixe largo":
- Transmissão de interrogações em SUM com alargamento de lóbulo de resposta de transponder pelo ISLS em CONT que é atenuado (-20 dB, por exemplo);
- Recepção das respostas em SUM e / ou DIFF com alargamento do lóbulo de processamento de resposta de transponder por RSLS atenuado (- 20 dB, por exemplo) e uma lei TVBC atenuada por 20 dB ou eliminada;
- o feixe indicado como "feixe largo aprimorado":
- Transmissão de interrogações em DIFF com alargamento do lóbulo de resposta de transponder pelo ISLS em CONT que é atenuado (-20 dB, por exemplo), sendo esta transmissão descrita abaixo;
- Recepção das respostas em DIFF e SUM e com ampliação do lóbulo de processamento de resposta de transponder por RSLS atenuado (-20 dB, por exemplo) e uma lei TVBC atenuada por 20 dB ou eliminada.

[0087] O controle otimizado dos alvos de modo S próximos será agora descrito.

[0088] Um objetivo deste uso da invenção é reduzir a taxa de interrogação do radar para um alvo, principalmente a uma curta distância a partir do radar. Especificamente, para este tipo de alvo, o movimento potencial do alvo, após uma possível manobra, entre duas detecções, torna necessário que a janela de caça do radar na próxima rotação seja ampliada bem além da EBW de feixe, por causa da incerteza da trajetória do alvo (a janela de movimento do alvo entre as rotações), com base em:

- ambos o período de rotação da antena de radar;
- e a possível taxa de manobra dos alvos a serem rastreados (taxa de amplitude da incerteza da trajetória).

[0089] O princípio da invenção consiste em modificar dinamicamente a EBW de feixe efetiva de modo S para o alvo em questão de acordo com a posição do eixo de antena em relação à posição prevista do alvo. A posição prevista é aquela que corresponde a uma continuidade no voo do alvo desde as rotações anteriores da antena. Na prática, é a posição mais provável.

[0090] A adaptação da EBW de lóbulo efetiva é realizada à medida que o eixo de antena e a posição prevista se aproximam, de acordo com o nível do equipamento do radar, equipamento completo que permite o processamento por feixes dos tipos “Feixe Largo Aprimorado”, “Feixe Largo" e "Feixe Padrão", enquanto o equipamento comum permite o processamento por feixes dos tipos "Feixe Largo" e "Feixe Padrão".

[0091] Os momentos de comutação a partir de um lóbulo efetivo para o outro são completamente parametrizáveis por um operador, de acordo com:

- a missão do radar;
- o tipo de alvo a ser detectado (sua taxa de resposta, sua capacidade de movimentação, etc.);
- as restrições à taxa de re-interrogação na área do alvo, que podem depender, nomeadamente, do azimute do alvo;
- o número de transações de modo S a serem realizadas por aeronave e por rotação, especialmente neste azimute.

[0092] A Figura 5 ilustra o princípio do controle dinâmico de um feixe de acordo com a posição do eixo de antena (em azimute) em relação à possível janela de posição de um alvo em movimento, para um radar com equipamento completo. Mais precisamente, a Figura 5 ilustra os diferentes feixes ("Feixe Largo Aprimorado", "Feixe Largo Aprimorado" e "Feixe Padrão") em relação à posição de azimute prevista do alvo, sendo os próprios feixes representados como uma função do eixo de antena (desalinhamento) em relação ao azimute (posição prevista) do alvo.

[0093] Na janela de movimento de um alvo, com base no desalinhamento do eixo de antena em relação à posição prevista (este último representando a posição mais provável do alvo em vista de seu voo anterior nas rotações anteriores), o controle de radar adapta a largura de feixe (“Feixe Largo Aprimorado”, “Feixe Largo” ou “Feixe Padrão”) durante uma interrogação seletiva de forma independente para cada alvo.

[0094] No caso de uma janela de movimento que é larga em relação ao feixe padrão, o uso de um feixe alargado permite reduzir a taxa de interrogação do radar, ao mesmo tempo em que garante segurança na detecção do alvo, convencionalmente, adotando-se um passo de interrogação. graus da ordem de um meio feixe, por exemplo, em outras palavras:

- em "Feixe Padrão": 1,2 °;
- em "Feixe Largo": 3 °;
- em "Feixe Largo Aprimorado": 4 °.

[0095] Quando o alvo está localizado, o radar adapta o feixe usado de acordo com a tarefa restante a ser executada com esse alvo e sua posição no feixe no momento de sua detecção:

- retenção do feixe alargado para finalizar o enlace de dados (veja o exemplo abaixo);
- comutar para o feixe padrão (Feixe Padrão) para um local de vigilância preciso.

[0096] As Figuras 6a e 6b ilustram sequências de interrogações para um alvo não em movimento. Nesse caso, a posição real do alvo coincide com a posição prevista do alvo. Para essas figuras, as setas nas linhas tracejadas correspondem às interrogações (TX) que falharam, e as setas nas linhas sólidas correspondem às interrogações (TX) que obtiveram uma resposta. Os comprimentos das setas correspondem à largura do lóbulo processada pelo radar. A mesma codificação é usada posteriormente para as Figuras 7a e 7b.

[0097] A Figura 6a corresponde a uma sequência padrão e a Figura 6b corresponde a uma sequência de acordo com a invenção. A posição prevista do alvo e os feixes são mostradas no mesmo modo de representação que o da Figura 5, complementado da seguinte forma:

- os períodos todo Call_AC (para a vigilância de transponders SSR e interrogações de modo S não seletivas) são representados por pequenos quadrados;
- os períodos Roll Call_RC (para vigilância de modo S seletiva) são representados por retângulos maiores (convencionalmente, um RC dura ~2 vezes mais que um AC);
- um período de RC para interrogações seletivas é, por exemplo, de cerca de 0,7 °, dependendo da velocidade de rotação da antena de radar.

[0098] A posição da antena é representada por círculos em relação ao desalinhamento do eixo de antena em relação à posição prevista do alvo, sendo as transmissões de interrogações para esse alvo identificadas pelo símbolo "tx" nos RCs.

[0099] No caso da Figura 6a (sequenciação padrão), a estreiteza do feixe ("Feixe Padrão") torna necessário transmitir muitas interrogações, principalmente quanto mais o feixe é aproximado, porque a probabilidade da presença do alvo aumenta ali na prática.

[00100] No caso da Figura 6b, de acordo com a invenção, a EBW de feixe efetiva para o alvo é modificada dinamicamente, de acordo com a Figura 5, com base na posição do eixo de antena em relação à posição prevista do alvo. O número de interrogações é então adaptado à largura efetiva do feixe. Por exemplo, nas Figuras 6a, 6b, 7a e 7b, a sobreposição de lóbulos entre duas interrogações sucessivas é escolhida para ser constante em um meio-lóbulo, para permitir que outras transações de modo S sejam realizadas com o mesmo alvo, uma vez que este último tenha sido detectado. Em particular, o número de interrogações pode ser reduzido quando a largura do feixe é aumentada (“Feixe Largo” e depois “Feixe Largo Aprimorado”), reduzindo assim o número de interrogações desnecessárias durante a busca após o movimento do alvo como um resultado.

[00101] As Figuras 7a e 7b ilustram sequências de interrogações para um alvo em movimento. Nesse caso, a posição real do alvo difere da posição prevista do alvo, uma vez que se moveu com um azimute crescente, sendo este o pior caso de interrogações seletivas desnecessárias.

[00102] A Figura 7a corresponde a uma sequência padrão e a Figura 7b corresponde a uma sequência de acordo com a invenção. A posição prevista do alvo, juntamente com sua posição real, e os feixes são mostrados no mesmo modo de representação que o da Figura 5. No caso da Figura 7a, a estreiteza do feixe torna necessário transmitir um grande número de interrogações. No caso da Figura 7b, a adaptação do número de interrogações à largura do feixe, modificada dinamicamente com base no desalinhamento da antena em relação à posição prevista ou real do alvo, novamente neste caso, permite que o número total de interrogações seja reduzido significativamente.

[00103] A comparação entre as Figuras 6a e 6b, por um lado, e entre as Figuras 7a e 7b, por outro lado, mostra que a invenção pode fornecer uma economia de 50% a 60% na taxa de interrogações desnecessárias causadas naturalmente pelo movimento dos alvos. Isso ocorre porque, no caso do alvo sem movimento, existem 4 interrogações desnecessárias (Figura 6b) em vez de 10 (Figura 6a) e, no caso de um alvo em movimento, existem 10 interrogações desnecessárias (Figura 7b) em vez de 21 (Figura 7a).

[00104] As Figuras 8a, 8b e 8c ilustram transações de modo S em função da distância para um alvo, mais particularmente o controle das transações de modo S de acordo com seu tipo no feixe. Nestas figuras, a ordenada representa a largura de feixe em azimute e a abcissa representa a distância.

[00105] A Figura 8a ilustra o caso padrão (“Feixe Padrão”) onde as transações (vigilância e dados) são todas realizadas em um feixe central, tendo uma determinada largura, delimitada pelas linhas 81, 82, essa largura sendo normalmente igual a cerca de 3 °, de acordo com certos requisitos operacionais, que podem até reduzir o lóbulo efetivo para 2,4 ° para garantir a localização de qualquer transação de modo S em vigilância.

[00106] As Figuras 8b e 8c ilustram formas de controle de acordo com a invenção para um caso “Feixe Largo” e para um caso “Feixe Largo Aprimorado”, respectivamente.

[00107] Um objetivo deste controle de acordo com a invenção é, notavelmente, para processar uma carga de trabalho local mais alta de transações de modo S em azimute, tipicamente 3,5 ° de acordo com os requisitos operacionais do Eurocontrol, por distribuir essa carga de trabalho em um feixe ampliado do tipo “Feixe Largo” ou “Feixe Largo Ampliado”, dependendo do nível de equipamento de radar.

[00108] Para este fim, o método de acordo com a invenção também utiliza vantajosamente a adaptação dos feixes com base no número de transações de modo S a serem realizadas, proporcionando assim um controle ótimo dessas transações.

[00109] O radar estabelece, assim, o número de transações de modo S a serem executadas em uma determinada largura de feixe, por exemplo, 3,5 °, na próxima seção de azimute, por exemplo, nos próximos 5 graus.

[00110] Se esse número de transações exceder a capacidade de transação de modo S para um lóbulo padrão ("Feixe Padrão") para a configuração de radar (velocidade de rotação, tipo de antena, modo de interrogação a ser realizado, alcance de radar instrumentado etc.), o radar amplia dinamicamente 83, 84 a EBW de feixe efetiva de modo S para o tipo "Feixe Largo" para cada alvo nesse feixe, de acordo com o número N de transações a serem realizadas com esse alvo.

[00111] Para posicionar as N-1 transações por alvo fora do lóbulo principal, o radar:

- pré-localiza o alvo na borda do lóbulo principal por medição de desvio entre os sinais dos padrões DIFF e SUM, ou DIFF e CONT;
- retém uma transação, seja um enlace de dados ou outro, no centro do lóbulo, a fim de posicionar o alvo precisamente em azimute, cumprindo assim a tarefa de vigilância.

[00112] A Figura 8b ilustra esse caso. A carga de trabalho (vigilância e enlace de dados) é então distribuída por 6 ° até a metade da distância de um radar de longo alcance (cerca de 170 NM no exemplo da figura). Isso permite, com vantagem, economizar mais de 50% do tempo de iluminação, dependendo da distribuição dos alvos em termos de distância, em relação ao lóbulo padrão ("Feixe Padrão").

[00113] A Figura 8c ilustra o caso em que é feito uso do feixe denominado “Feixe Largo Aprimorado”, que o radar pode implementar se tiver o equipamento necessário. Neste caso, o alargamento do feixe 85, 86 permite que as transações de enlace de dados sejam distribuídas ainda mais, para praticamente todas as aeronaves, acima de 8 ° até a meia distância e acima de 5 ° em longa distância. A Figura 8c mostra que os dados podem ser vantajosamente transmitidos (enlace de dados) nas bordas do feixe, e em um número maior em geral.

[00114] As Figuras 8b e 8c mostram que a invenção fornece vantajosamente controle dinâmico das transações, por adaptação dinâmica dos feixes irradiados, principalmente com base na proximidade dos alvos (aeronave), com base no número de aeronaves a serem controladas em azimute, ou seja, em última análise, com base na distribuição de carga de trabalho e no número de aeronaves em azimute.

[00115] O controle dinâmico e adaptativo do feixe também pode ser aplicado a alvos de longo alcance tendo uma baixa taxa de resposta, devido, por exemplo, à presença em uma área geográfica com uma alta taxa de interrogação por outros sensores. Para aumentar o número de interrogações seletivas sobre esse alvo, requeridas para detectá-lo, apesar de sua baixa taxa de resposta, o radar interroga em DIFF, depois em SUM, e finalmente continua em DIFF, se necessário, até que o radar obtenha as respostas necessárias do alvo. No caso de um alvo em longa distância, a janela de movimento é muito pequena, sendo na prática reduzida à janela de ruído do radar e, portanto, o alvo é completamente conhecido em termos de posição e, portanto, o radar pode usar o padrão SUM ou DIFF com certeza a fim de interrogar de acordo com o desvio em azimute entre o eixo de antena e a posição prevista do alvo.

[00116] A Figura 9a mostra o lóbulo efetivo típico com uma antena ATC de um alvo a uma distância muito longa, convencionalmente visualizada pelo radar em elevação zero, para a qual a imagem do radar convencionalmente permite apenas uma modulação de lóbulo de cerca de 4 dB, resultando em um fim de EBW de lóbulo efetiva de alcance de cerca de +/- 1,25 °.

[00117] A Figura 9b mostra, em etapas, o controle dinâmico do feixe para um alvo em longo alcance, respectivamente:

- quando o azimute 91 do eixo de antena é inferior a 2,5 ° do azimute da posição prevista do alvo, representada por uma linha 92, o radar não interroga esse alvo;
- quando o azimute do eixo de antena é menor, entre 1,2 ° e 2,5 ° do azimute da posição prevista do alvo, o radar interroga seletivamente esse alvo, usando o padrão DIFF;
- quando o azimute do eixo de antena estiver entre -1,2 ° e 1,2 ° do azimute da posição prevista do alvo, o radar interroga seletivamente esse alvo, usando o padrão SUM;
- quando o azimute do eixo de antena for maior, entre 1,2 ° e 2,5 ° do azimute da posição prevista do alvo, o radar interroga seletivamente esse alvo, usando o padrão DIFF;
- quando o azimute do eixo de antena for maior que 2,5 ° do azimute da posição prevista do alvo, o radar não interroga mais esse alvo.

[00118] Ao usar essa abordagem para alvos com baixa taxa de detecção devido a um ambiente poluído, é possível dobrar o lóbulo efetivo e, assim, por dobrar (a EBW muda de ~2,5 ° para 5 °) o número de interrogações seletivas sobre esse alvo, para melhorar sua detecção pelo radar.

[00119] A invenção foi descrita para uso por um radar secundário de ATC. Também é aplicável a um radar de IFF que precisa resolver os mesmos problemas.

Claims

Radar secundário compreendendo uma antena tendo um padrão de radiação formando um canal de soma, chamado SUM, um padrão de radiação formando um canal de diferença chamado DIFF e um padrão formando um canal de controle chamado CONT, meios para gerar pelo menos mensagens de interrogação no canal SUM e nos sinais ISLS no canal CONT, meios para transmitir essas mensagens pelo canal SUM e pelo canal CONT, respectivamente, e meios para receber e processar sinais recebidos pelos canais SUM, DIFF e CONT, configurados para detectar as respostas dos alvos nos sinais recebidos via os canais SUM e / ou DIFF e realizar o processamento de medição de desvio e o processamento de RSLS nessas respostas, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de transmissão são configurados de modo que, para cada alvo independentemente, a largura do feixe para transmissão de interrogações e recepção de respostas seletivas de modo S é controlada dinamicamente com base na janela de movimento do referido alvo e na posição do eixo da referida antena na referida janela, a fim de fornecer a detecção do referido alvo enquanto reduzindo o número de interrogações seletivas por uma subinterrogação seletiva do referido alvo e, ao mesmo tempo, garantir seu posicionamento preciso no azimute:
- - por pré-localizar o referido alvo na borda do lóbulo de recepção principal da referida antena por medição de desvio entre os sinais recebidos nos canais DIFF e SUM;
- - por re-interrogar seletivamente o referido alvo prélocalizado no modo S por cálculo do período de chamada mais próximo do centro do referido lóbulo principal para garantir precisão no azimute.
Radar secundário, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de transmissão são configurados de modo que, para cada alvo, a largura do feixe para transmitir interrogações e receber respostas seletivas de modo S seja controlada com base no número pré-avaliado de transações seletivas a serem processadas em um determinado azimute, o referido feixe sendo alargado independentemente para cada alvo, se o número for maior que o número alcançável potencial de transações seletivas em um feixe padrão (81, 82):
- - por distribuir o que é conhecido como transações de “enlace de dados” fora (81, 83, 82, 84) do referido feixe padrão, que é então dedicado principalmente à vigilância;
- - por pré-localizar o alvo na borda do referido lóbulo principal por medição de desvio estendida, usando as respostas recebidas nos canais DIFF e SUM;
- - por reter uma transação, de um “enlace de dados” ou outro tipo, e re-interrogar seletivamente o referido alvo pré-localizado no modo S por cálculo do sinal de chamada mais próximo ao centro do referido lóbulo principal para garantir a precisão no azimute.
Radar secundário, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o aumento na largura (B, B’, 43, 44) do referido feixe de transmissão de interrogação seletiva de modo S é alcançado pela atenuação do campo irradiado (34) pelo padrão CONT.
Radar secundário, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios para gerar mensagens de interrogação também são configurados para gerar adicionalmente mensagens de interrogação no canal DIFF, e os meios de transmissão também são configurados para serem capazes de transmitir essas mensagens via o canal DIFF da antena, o referido radar prélocaliza o alvo na borda do referido lóbulo principal por medição de desvio, usando as respostas recebidas nos padrões DIFF e CONT.
Radar secundário, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de transmissão são configurados de modo que, para cada alvo, a largura do feixe para transmitir interrogações e receber respostas seletivas de modo S seja controlada com base no número pré-avaliado de transações seletivas a serem processadas em um determinado azimute, o referido feixe sendo ampliado se o referido número for maior que o número alcançável potencial de transações seletivas em um feixe padrão (81, 82):
- - por distribuir o que é conhecido como transações de "enlace de dados" fora (81, 85, 82, 86) do referido feixe padrão, totalmente alocado para vigilância;
- - por pré-localizar o alvo na borda do referido lóbulo principal por medição de desvio altamente estendida, usando as respostas recebidas nos padrões DIFF e CONT;
- - por reter uma transação, de um “enlace de dados” ou outro tipo, e re-interrogar seletivamente o referido alvo pré-localizado no modo S por cálculo do sinal de chamada mais próximo ao centro do referido lóbulo principal para garantir a precisão no azimute.
Radar secundário, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o aumento na largura (C, C’, 43', 44') do referido feixe de transmissão de interrogação seletiva de modo S é alcançado usando o canal DIFF para transmitir as referidas interrogações e reduzir o campo irradiado (34) pelo padrão CONT.
Radar secundário, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de transmissão são configurados de modo que, para cada alvo, a largura do feixe para transmitir interrogações e receber respostas seletivas de modo S é controlada com base em uma taxa de detecção das respostas de aeronave para a qual o número de interrogações é assim potencialmente dobrado por interrogar seletivamente cada alvo desse tipo sucessivamente em DIFF, depois SUM e, finalmente em DIFF se ainda for necessário.
Radar secundário, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que é do tipo ATC.
Radar secundário, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que é do tipo IFF.