BR102020021746A2 - método para detectar conflitos no código de identificação ii / si de um radar de modo s com radares próximos, e radar secundário implementando tal método - Google Patents

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Abstract

A invenção refere-se a um método para detectar conflitos no código de identificação II / SI de radares próximos a um radar de modo S secundário, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos:
- um primeiro passo (31) em que o referido radar detecta respostas não solicitadas não sincronizadas, ou seja, frutas ("fruit"), em uma região de cobertura de radar estendida;
- um segundo passo (32) em que o referido radar detecta um conflito no código II / SI analisando regiões geográficas de cobertura de radar comum ao referido radar e a pelo menos um radar próximo, um conflito sendo detectado se o referido radar:
  • - detecta, na referida região de cobertura estendida, a presença de frutas que tenham como fonte o referido radar próximo;
  • - observa a ausência de frutas causadas pelo referido radar próximo naquela região de cobertura de radar do referido radar que não se sobrepõe à região de cobertura de radar do referido radar próximo;
a região de sobreposição entre a cobertura de radar do referido radar e a cobertura de radar do referido radar próximo formando uma região de conflito no código II / SI.

Description

MÉTODO PARA DETECTAR CONFLITOS NO CÓDIGO DE IDENTIFICAÇÃO II / SI DE UM RADAR DE MODO S COM RADARES PRÓXIMOS, E RADAR SECUNDÁRIO IMPLEMENTANDO TAL MÉTODO
[001] A invenção refere-se ao campo de controle de tráfego aéreo (ATC) em que o desempenho do radar, mais particularmente no que diz respeito à detecção de aeronaves no modo S, é de suma importância, sendo esperada uma taxa de sucesso de cerca de 99%.
[002] O controle de tráfego aéreo é baseado principalmente no radar de modo S, cuja confiabilidade de detecção e decodificação é amplamente reconhecida. O desempenho obtido com os radares de modo S está especialmente relacionado ao fato de que os radares são identificados pelas aeronaves por meio de seu código II / SI (sendo II a sigla de identificador de interrogador). Para limitar a interferência eletromagnética e, assim, aumentar a confiabilidade das transações de um radar, os radares de modo S travam os alvos que estão gerenciando, em sua região de cobertura e responsabilidade, à sua identidade II / SI, evitando que esses alvos respondam a interrogações não seletivas de modo S.
[003] O que segue é, em particular, um problema técnico a ser abordado. Em caso de sobreposição da cobertura de radares próximos, é necessário que os radares tenham identidades II / SI diferentes. No caso contrário, ou seja, no caso em que dois radares próximos compartilham o mesmo código II / SI, cada um dos dois radares é incapaz de ver os alvos que já foram travados ados pelo outro radar. Uma falha grave em termos de resultados de segurança.
[004] No estado da técnica, foram propostas várias maneiras de detectar a presença, na cobertura de um radar, de aeronaves que não respondiam às interrogações de chamada geral deste radar porque estavam travadas por um radar próximo usando o mesmo código II / SI. Uma primeira solução é divulgada no documento GB201000946. Por projeto, esta solução funciona apenas com aeronaves equipadas para ADS-B Out. Ela exige que o radar a ser equipado ou associado a um receptor de ADS-B_in local com o qual ele se comunica.
[005] Outra solução é proposta no documento GB201316553. Consiste em detectar um conflito no código II / SI entre interrogadores próximos por comparar os alcances de detecção de entrada e saída do radar. Especificamente, um avião de saída saindo da cobertura de um radar A é gerenciado em modo seletivo e, portanto, até o limite da cobertura operacional do radar A, enquanto um avião de entrada entrando na cobertura de radar A (vindo da cobertura de um radar B) é visto pela estação do radar A somente quando o outro radar, o radar B, para de travá-lo. Se houver sobreposição de cobertura entre os radares A e B, ela ocorre, portanto, dentro da cobertura do radar A e, portanto, a uma distância menor que o limite de sua cobertura.
[006] A detecção de regiões de conflito no código II / SI é, portanto, limitada na técnica anterior:
  • - ou pelo equipamento (ADS-B_out) que as aeronaves requerem para serem avistadas;
  • - ou pela observação post factum da discrepância entre a cobertura de entrada e de saída; e
  • - finalmente, a técnica anterior não fornece quaisquer meios para contornar conflitos em códigos II / SI para detectar aeronaves.
Outra abordagem padronizada usada com estações de modo S consiste em coordenar radares usando os mesmos identificadores II / SI em agrupamentos SCN (SCN sendo a sigla de rede de coordenação de vigilância) , o que requer infraestrutura terrestre transfronteiriça para que os radares possam trocar à vontade as posições dos alvos em suas regiões comuns, por meio de uma rede terrestre de alta confiabilidade. Além da desvantagem do uso de uma estrutura complexa, o problema dos erros humanos não é abordado.
[007] Um objetivo da invenção é, em particular, mitigar os problemas associados aos códigos II / SI compartilhados entre radares próximos, sem as desvantagens da técnica anterior. Para este fim, um assunto da invenção é um método para detectar conflitos no código de identificação II / SI de radares próximos a um radar de modo S secundário, o referido método compreendendo pelo menos:
- um primeiro passo em que o referido radar detecta respostas não solicitadas não sincronizadas, ou seja, frutas ("fruit"), em uma região de cobertura de radar estendida;
- um segundo passo em que o referido radar detecta um conflito no código II / SI analisando regiões geográficas de cobertura de radar comum ao referido radar e a pelo menos um radar próximo, um conflito sendo detectado se o referido radar:
  • • detecta, nas referidas sub-regiões de cobertura estendida, a presença de frutas ("fruit") DF11 do mesmo código II / SI do referido radar, tendo como fonte o referido radar próximo;
  • • observa a ausência de frutas ("fruit") DF11 causada pelo referido radar próximo naquela região de cobertura de radar do referido radar que não se sobrepõe com a região de cobertura de radar do referido radar próximo;
a região de sobreposição entre a cobertura de radar do referido radar e a cobertura de radar do referido radar próximo formando uma região de conflito no código II / SI.
[008] Em um modo particular de implementação, o referido método compreende um terceiro passo na qual o referido radar detecta alvos travados pelo referido radar próximo na referida região de conflito, a detecção de frutas ("fruit") DF4, DF5, DF20 ou DF21 causada pelo referido radar próximo na referida região de conflito indicando a presença de um alvo na referida região de conflito.
[009] No referido primeiro passo, em resposta às interrogações de chamada geral UF11 do referido radar, ouvir respostas DF11 sincronizadas após o período de chamada geral ("all-call") e durante o período de chamada específica ("roll-call") fornecer, por exemplo, respostas sincronizadas adicionais na referida região estendida, referidas respostas adicionais assim obtidas sendo processadas como outras respostas sincronizadas no período de chamada geral ("allcall") para construir ocorrências DF11 tendo os atributos de uma ocorrência convencional de modo S.
[0010] O referido alvo é pré-localizado em uma região azimutal dentro da referida região de conflito, por exemplo, explorando o valor absoluto da diferença de tempo entre as frutas ("fruit") do referido alvo e cada uma das frutas ("fruit") dos alvos da referida região estendida gerando frutas ("fruit") DF11 que são causadas pelo referido radar próximo, sendo conhecida a posição azimutal de cada um dos referidos alvos.
[0011] Outro objetivo da invenção é um radar capaz de implementar o referido método.
[0012] O referido radar, por exemplo, inclui meios para processar continuamente respostas não sincronizadas em modo S, independentemente dos períodos de escuta associados às interrogações transmitidas pelo referido radar.
[0013] Os referidas meios de processamento, por exemplo, detectam e decodificam as referidas respostas não sincronizadas por explorar os padrões de radiação da antena do referido radar separadamente:
  • - detectar todas as respostas não sincronizadas e sincronizadas recebidas através da referida antena;
  • - decodificar respostas de qualquer tipo, os dados das mensagens e extrair o endereço de modo S delas;
  • - enriquecer cada resposta decodificada com suas características, referidas características sendo pelo menos o tempo de detecção, o azimute do lóbulo principal da antena na detecção e a potência recebida através dos padrões de radiação de antena.
[0014] O referido radar compreende, por exemplo, um extrator de acertos DF11 na referida região de cobertura estendida, os acertos DF11 sendo extraídos além do alcance operacional apenas com vista à localização e identificação de alvos por meio de seu endereço de modo S.
[0015] O referido radar compreende, por exemplo, meios de processamento para detectar conflitos em códigos II / SI e para detectar e localizar alvos travados pelo referido radar próximo em quaisquer regiões de conflito no código II / SI, os referidos meios:
  • - associando frutas ("fruit") com acertos sincronizados;
  • - analisando geograficamente as fontes de frutas ("fruit") DF11_R2, DF11_R2 significando que a fruta DF11 é uma resposta não sincronizada cuja fonte é um radar R2 próximo;
  • - isolando a presença de alvos não detectados pelo referido radar na referida região de conflito;
  • - avaliando a pré-localização azimutal dos referidos alvos em relação ao referido radar na referida região de conflito;
  • - detectar e localizar os referidos alvos em termos de distância e azimutalmente a fim de permitir que o referido radar continue a sua função de vigilância como para todos os outros alvos.
[0016] Outros recursos e vantagens da invenção ser tornarão evidentes a partir da seguinte descrição, que é dada com referência aos desenhos anexos, que mostram:
[Figura 1] Figura 1, uma visão geral exemplar em um radar de modo S da técnica anterior;
[Figura 2] Figura 2, uma visão geral exemplar de um radar de modo S capaz de implementar a invenção;
[Figura 3] Figura 3, uma ilustração dos passos que podem ser usados para implementar o método de acordo com a invenção;
[Figura 4] Figura 4, uma ilustração do alcance operacional e do alcance estendido de um radar secundário a uma dada altitude;
[Figura 5] Figura 5, uma ilustração da sobreposição de alcances de dois radares secundários;
[Figura 6a] Figura 6a, uma ilustração de colisão eletromagnética de um radar próximo em um radar de referência;
[Figura 6b] Figura 6b, inversamente, uma ilustração da colisão eletromagnética do radar de referência no radar próximo;
[Figura 7] Figura 7, uma ilustração da divisão de uma região de sobreposição em uma pluralidade de sub-regiões dependendo das respostas que os alvos geram com os 2 radares;
[Figura 8] Figura 8, uma apresentação das respostas enviadas pelos alvos aos radares R1 e R2 na região de sobreposição por sub-região;
[Figura 9] Figura 9, uma apresentação da região azimutal de conflito no código II / SI do radar R1 dependendo das respostas enviadas na região de sobreposição por sub-região;
[Figura 10a] Figura 10a, uma ilustração da detecção de acertos DF11 fora da cobertura operacional do radar de referência, obtida pelo aumento da duração dos períodos de chamada geral ("all-call") (AC);
[Figura 10b] Figura 10b, uma ilustração da detecção de acertos DF11 fora da cobertura operacional do radar de referência, em paralelo com o período seguinte, e conseguida sem aumentar a duração dos períodos AC;
[Figura 11] Figura 11, uma ilustração da natureza não sincronizada de frutas ("fruit") devido a um radar próximo;
[Figura 12] Figura 12, uma ilustração da pesquisa e pré-localização de alvos em uma região de conflito no código II / SI via análise temporal e azimutal das frutas ("fruit") causada pelo radar próximo;
[Figura 13] Figura 13, uma ilustração da detecção de alvos travados sem interrupção da operação do radar de referência;
[Figura 14] Figura 14, outra ilustração do método de acordo com a invenção.
[0017] Com referência à Figura 1, que mostra uma visão geral exemplar de um radar de modo S, o princípio de tal radar será lembrado. O princípio dos radares secundários de modo S (as interfaces dos quais com o transponder são definidas em detalhes pela ICAO no Anexo 10 do Vol. 4) consiste em:
- transmitir interrogações seletivas:
  • • ou indicar o destinatário pretendido: um único alvo designado por seu endereço de modo S;
  • • ou indicar o identificador do remetente;
- receber respostas seletivas:
  • • ou indicar o identificador do remetente: o mesmo endereço de modo S do alvo;
  • • ou indicar o destinatário pretendido: o identificador do interrogador;
- cujo conteúdo principal depende da mensagem:
○ em fase de aquisição (temporária, no limiar da pista)
  • •DF11: endereço de modo S do alvo;
○ em ELS (ELS é a sigla de vigilância elementar)
  • •DF4: altitude;
  • •DF5: identidade (modo A);
○ em EHS (EHS sendo a sigla de vigilância reforçada)
  • •DF20: altitude + registrador BDS, cujo número é conhecido, inter alia, através da interrogação que o chamou;
  • •DF21: identidade (modo A) + registrador BDS, cujo número é conhecido, inter alia, através da interrogação que o chamou.
[0018] Quando utilizado da forma convencional, o radar secundário opera em modo sincronizado, ou seja, transmite uma interrogação e aguarda uma resposta que seja consistente com ela, permitindo que o alvo seja localizado por meio de medição (de azimute e distância) e identificado (por meio de seu endereço de modo S).
[0019] Para executar esta tarefa de forma eficaz, o radar é equipado com uma antena 1 (Figura 1) tendo uma pluralidade de padrões de radiação 11, 12, 14, 15, cujas funções são convencionalmente:
  • - um padrão de soma 11, denotado SUM abaixo, para interrogar e detectar a resposta sincronizada do alvo;
  • - um padrão de diferença 12, denotado DIFF, para localizar precisamente o alvo no feixe SUM;
  • - um primeiro padrão de controle 15, denotado CONT_Front, para travar e rejeitar respostas de alvos voltados para a antena, mas não presentes no feixe SUM principal;
  • - um segundo padrão de controle 14, denotado CONT_back, para travar e rejeitar respostas de alvos atrás da antena (e, portanto, necessariamente não presentes no feixe SUM principal).
[0020] Dependendo da missão e, portanto, do nivel de desempenho esperado do radar, a antena pode ter:
- uma pluralidade de padrões de radiação:
  • • 4 padrões: SUM, DIFF, CONT_Front & CONT_Back;
  • • 3 padrões: SUM, DIFF, CONT (CONT_Front e CONT_Back agrupados na antena);
  • • 2 padrões: SUM, DIFF / CONT (DIFF, CONT_Front e CONT_Back agrupados na antena);
- as dimensões dos quais os padrões são definidos:
.• em termos de largura:
  • o de modo a obter um feixe principal fino que é de grande largura, fornece um alto ganho e que é seletivo e preciso azimutalmente,·
• em termos de altura:
  • o de modo a obter uma grande altura (antena LVA, LVA sendo a sigla para grande abertura vertical) e para fornecer ganho e proteção contra reflexos no solo (ATC principalmente)· ou
  • o de modo a obter uma pequena altura (antena de matriz aberta proporcionando mobilidade) (usada principalmente para IFF).
Considerando que os padrões SUM e DIFF são convencionalmente estreitos com lóbulos de 3 dB entre 2,4 ° e 10 °, é desejável que os padrões CONT_Front e CONT_Back cada um cubra praticamente 180 °.
A antena também pode ser:
  • - de padrão de radiação fixo, ou seja, um padrão rotativo "mecânico"; ou
  • - ter um padrão escaneado eletronicamente variável fixo ou rotativo, ou seja, ser um AESA.
[0021] No resto da descrição, a configuração de antena mais completa, ou seja, uma antena rotativa com 4 padrões de radiação, será descrita, as outras configurações sendo tratadas de forma semelhante, qualquer que seja o número de padrões de radiação de antena empregados e se a antena gira ou é fixa. No entanto, para simplificar a descrição, será possivel usar a configuração de 3 padrões com agrupamento CONT CONT_Front e CONT_Back.
[0022] A antena 1 transmite a radiação das interrogações a 1030 MHz e recebe respostas em retorno a 1090 MHz, através dos quatro padrões de radiação: SUM, DIFF, CONT_Front e CONT_Back, ou três padrões de radiação (SUM, DIFF, CONT) ou dois padrões de radiação (SOMA, DIFF / CONT).
[0023] Em uma antena rotativa, uma junta rotativa 2 e condutores de descida da antena garantem:
  • - o acoplamento de RF, entre a parte giratória e a parte fixa do radar, dos sinais transmitidos a 1030 MHz e recebidos a 1090 MHz, independentemente para os quatro padrões de radiação;
  • - transferência da posição azimutal 201 do eixo do lóbulo principal da antena.
[0024] Um estágio de processamento de RF compreende:
- um duplexer ou circulador 3 que garante o acoplamento RF entre os sinais transmitidos em 1030 MHz e recebidos em 1090 MHz, independentemente para os quatro padrões de radiação;
- um transmissor 4 que:
  • • transmite interrogações a 1030 MHz por meio do padrão SUM;
  • • trava os transponders fora do lóbulo SUM a 1030 MHz através dos padrões CONT_Front e CONT_Back;
  • • transmissor fazendo isso para todos os vários protocolos secundários: IFF, SSR e modo S;
- um receptor 5 que recebe respostas a 1090 MHz através dos quatro padrões SUM, DIFF, CONT_Front e CONT_Back e calcula o erro de ângulo para os vários protocolos secundários: IFF, SSR e modo S.
[0025] Um estágio de processamento em tempo real compreende:
- um gerenciador espaço-temporal 6 que gere em tempo real os períodos de interrogação e os períodos de escuta associados, para os vários protocolos secundários: IFF, SSR e modo S;
- um processador de sinal 7 que:
•processa as respostas nos períodos de escuta associados às interrogações, para os vários protocolos secundários: IFF, SSR e modo S;
• detecta e decodifica respostas sincronizadas no lóbulo principal da antena, explorando os quatro padrões de radiação:
  • o SUM: para detectar as respostas recebidas no lóbulo principal;
  • o DIFF: para localizar com precisão azimutalmente as respostas recebidas no lóbulo SUM principal e potencialmente degradar as respostas truncadas;
  • o CONT_Front e CONT_Back: para rejeitar as respostas recebidas através dos lóbulos SUM e DIFF laterais no caso de detecção no lóbulo SUM principal.
[0026] Um passo de processamento do lóbulo principal da antena compreende:
- um gerenciador 8 de alvos presentes no lóbulo, que:
  • •prepara (interrogação-resposta) transações a serem realizadas no próximo lóbulo, para os vários protocolos secundários: IFF, SSR e modo S;
  • • gerencia os períodos IFF, SSR, modo S de chamada geral e modo S de chamada específica do lóbulo;
  • • coloca dinamicamente interrogações e respostas de modo S seletivas no próximo período de chamada dependendo do estado das transações que acabaram de ser realizadas e de qualquer nova aeronave de entrada entrando no lóbulo;
- extratores 9 que geram acertos para cada um dos vários protocolos secundários: IFF, SSR e modo S, com base nas respostas sincronizadas recebidas no lóbulo e dependendo do protocolo empregado para as interrogações.
[0027] Um estágio de processamento de multi-rotação 10 compreende:
  • - um gerenciador 101 das tarefas de modo S a serem realizadas em relação aos alvos em cobertura, que prevê as posições dos alvos (interseção de antena) e prepara as tarefas a serem realizadas que estão associadas a essas posições devido a solicitações internas, solicitações externas e o estado das transações de rotações anteriores;
  • - associa acertos e rastreamento 102 de alvos em cobertura, garantindo que os alvos sejam rastreados com o objetivo de melhorar o desempenho (especialmente removendo acertos falsos e verificando dados decodificados) e prevendo a posição futura dos mesmos principalmente, mas não apenas, no modo S.
[0028] Uma interface de usuário permite que o radar leve em consideração várias solicitações e que os acertos de alvos e alvos rastreados sejam visualizados.
[0029] Tendo recordado o modo como um radar secundário de modo S opera, e antes da invenção ser descrita em mais detalhes, o princípio de implementação da mesma é descrito abaixo. A solução de acordo com a invenção analisa o ambiente de um radar A explorando as frutas ("fruit") que este radar, radar A, recebe, ou melhor, que não recebe mais em caso de conflito no código II / SI. Frutas (sigla da expressão "falsa resposta não sincronizada no tempo") são respostas dessincronizadas não induzidas pelo radar. Essas frutas ("fruit") são:
  • - ou induzidas por outro interrogador (outro radar, WAM, TCAS, etc.) compartilhando o mesmo espaço;
  • - ou são geradas automaticamente pelo próprio alvo (ADS-B, etc.).
[0030] As frutas ("fruit") são caracterizadas por:
  • - o endereço de modo S do alvo;
  • - a potência recebida através dos padrões de radiação da antena;
  • - o azimute da antena;
  • - a hora de radar da recepção das mesmas.
[0031] As frutas ("fruit") de modo S são mensagens (respostas de modo S de vários formatos de enlace descendente (DF)) que as aeronaves transmitem para outros radares R2, R3, R4, etc. Dependendo do formato da mensagem, esta última fornece informações sobre a identidade da aeronave e, por vezes, dependendo da natureza da resposta, da identidade de outro radar (R2, R3, R4, etc.) com o qual a aeronave está se comunicando. Se a aeronave é referenciada por este radar R1 usando seu endereço de modo S, que também está presente nas frutas ("fruit") , isso permite que uma região espacial em que haja conflito nos códigos II / SI do radar R1 e do radar R2 seja localizada, via análise geográfica, quase em tempo real.
[0032] Especificamente, no caso de uso do mesmo código II / SI por radares próximos R1 e R2 compartilhando uma região de cobertura comum, discrepâncias são observadas na distribuição das frutas ("fruit") no ambiente, em comparação ao caso de operação com diferentes códigos II / SI. Essas discrepâncias são em particular as seguintes:
- nenhum alvo na região comum de RF (a região além da região operacional) gera frutas ("fruit") DF11 porque os dois radares R1 e R2 travam aviões com o mesmo código II / SI;
- alvos em cada região incomum de cobertura de cada radar, R1 ou R2, geram frutas ("fruit") DF11 do mesmo código II / SI;
  • •pois cada radar R1, R2 trava aviões em sua cobertura ao seu código II / SI, que é o mesmo do outro radar, enquanto aviões fora das duas regiões de cobertura dos dois radares R1, R2 geram frutas ("fruit") DF11 com o código II / SI dos dois radares R1, R2;
  • • porque eles não estão mais travados por nenhum dos dois radares, ou seja, nem R1 nem R2.
[0033] Uma análise completa deste tipo permite que uma região na qual um conflito nos códigos II / SI dos radares R1 e R2 esteja presente seja sinalizada e localizada azimutalmente em relação a R1 (e R2, respectivamente).
[0034] Além disso, na região comum, o radar R1 pode detectar as seguintes frutas ("fruit"):
  • - frutas ("fruit") DF4, dando altitude,
  • - frutas ("fruit") DF5, dando identidade (modo A),
  • - frutas ("fruit") DF20, dando altitude e o registrador BDS necessário,
  • - frutas ("fruit") DF21, dando altitude e o registrador BDS necessário,
geradas pelas transações de modo S operacionais ELS (sigla de vigilância elementar) ou EHS (sigla de vigilância aprimorada) do radar R2 com os aviões:
  • - permitir que um alvo de modo S ainda desconhecido para o radar R1 seja detectado.
[0035] A geração quase sincronizada (análise temporal) das frutas ("fruit") DF4/5/20/21 de tal alvo com frutas ("fruit") DF11 de outros alvos com o mesmo radar R2 permite, em algumas rotações:
- as frutas ("fruit") DF4/5/20/21 de cada alvo a serem isoladas com o radar R2;
- um novo alvo ainda não detectado na região de conflito II / SI a ser pré-localizado no azimute do radar A:
  • • seja por análise temporal com base na diferença de tempo entre as frutas ("fruit") DF4/5/20/21 deste alvo e as frutas ("fruit") DF11 geradas por outros alvos cuja posição é conhecida por R1;
  • • ou através da assinatura que o radar R1 atribui a cada fruta DFxx dependendo da energia recebida a partir da fruta através de cada padrão de radiação de antena (SUM, DIFF, CONT) - ver patente FR N ° 1800657 para detalhes deste princípio aplicado ao emissores ADS-B (DF17).
[0036] O conflito no código II / SI na região comum com R2 faz com que escutar a resposta DF11 para uma chamada geral UF11 do radar R1 seja inútil; no entanto, continua útil para a aquisição de novos alvos que estão mais próximos. Assim, para localizar precisamente este alvo em termos de distância (e melhor ainda azimutalmente), o radar R1 irá, unicamente no azimute pré-localizado do alvo, complementar seus períodos de chamada geral com uma 3a interrogação seletiva com o endereço de modo S do alvo, em um alcance de escuta bastante grande (uma vez que as frutas ("fruit") deste alvo não estão sincronizadas, elas não fornecem informações sobre sua distância) . É possível adicionar uma 3a interrogação de modo S (UF4 ou UF5) a um determinado período de chamada geral ("all-call") já contendo uma interrogação de modo S (UF11) não seletiva e uma interrogação de SSR (MA / MC / M1 / M2) porque estas 3 interrogações destinam-se a diferentes alvos e, além disso, as respostas sincronizadas associadas são de diferentes formatos, evitando assim qualquer erro de interpretação.
[0037] Para diminuir o tamanho da janela de escuta seletiva, a distância do alvo pode ser avaliada com base na potência recebida nas frutas ("fruit") do alvo. Para tanto, em cada fruta recebida a partir do alvo, uma vez determinado o azimute deste último, a distância do alvo é estimada por computação, enquanto levando em consideração o ganho de antena no azimute da fruta recebida. Isto permite especialmente, em tempo quase real, que alvos sejam adquiridos e precisamente localizados mesmo que estejam travados para a chamadas gerais UF11 de R1 pelo radar R2, então esses alvos sejam gerenciados, posteriormente, como todos os outros alvos via transações seletivas em períodos de chamada específica (RC).
[0038] Como o resto da descrição irá mostrar, a invenção tem pelo menos as seguintes vantagens:
  • - a invenção é baseada no próprio conceito de usar o código II / SI para determinar por quais alvos de modo S de radar são travados: é, portanto, aplicável desde que um alvo tenha um transponder de modo S, nenhum outro tipo de equipamento a bordo (como, por exemplo, um sistema ADS-B) sendo necessário;
  • - a análise das frutas ("fruit") de todos os alvos na região permite que a região de conflito no código II / SI seja definida com maior precisão geográfica (em virtude da posição de todos esses alvos) e muito rapidamente mesmo que o número de alvos seja alto;
  • - a análise das frutas ("fruit") de um alvo com o radar R2 permite que o referido alvo seja pré-localizado azimutalmente;
  • - interrogação seletiva nas chamadas gerais, com grande tolerância na distância deste alvo no azimute pré-localizado, permite que seja detectado com precisão sem afetar o desempenho de funcionamento do radar R1.
[0039] Deixe a visão geral do radar de modo S apresentada na Figura 1 com as mudanças necessárias para implementar a invenção agora ser reconsiderada. Esta nova visão geral, do radar capaz de implementar a invenção, é mostrada na Figura 2. Os principais componentes e operações de processamento adicionados de acordo com a invenção, aplicados a um radar de modo S tendo uma antena com 4 padrões de radiação, são mostrados em linhas mais espessas na Figura 2.
[0040] Enquanto a operação de um radar de modo S é sincronizada, as operações de processamento adicionadas de acordo com a invenção não estão associadas à transmissão e exploram apenas a posição azimutal do eixo do lóbulo principal da antena. A maioria dos elementos permanece inalterada e, como resultado:
- não apenas a invenção não afeta o funcionamento operacional do radar de modo S;
- mas também, os mesmos elementos são usados como aqueles que o radar emprega:
  • • com respeito à antena no sentido amplo: antena, junta rotativa, condutores de descida da antena, duplexadores;
  • • no que diz respeito ao processamento: o receptor.
[0041] Isso permite especialmente a correlação de respostas sincronizadas e não sincronizadas dos mesmos aviões.
[0042] As principais funções adicionadas são descritas a seguir.
[0043] No estágio de processamento em tempo real e mais particularmente no processamento do sinal:
- adição de processamento contínuo 21 das respostas de modo S não sincronizadas (independentemente dos períodos de escuta associados às interrogações) garantindo a detecção e decodificação de respostas não sincronizadas explorando separadamente, mas também todos os 4 padrões de radiação SUM, DIFF, CONT_Front e CONT_Back:
  • • para detectar todas as respostas recebidas: respostas não sincronizadas e sincronizadas;
  • • decodificar as respostas de qualquer formato (DF4 / 5/11/20/21), os dados da mensagem e sobretudo extrair daí o endereço de modo S;
  • • enriquecer cada resposta decodificada com suas características: tempo de detecção, azimute do lóbulo principal da antena na detecção, potências recebidas via SUM, DIFF, CONT_Front e CONT_Back;
- enriquecimento de respostas sincronizadas com a potência medida via SUM, DIFF e CONT_Front, e o azimute de antena;
- detecção de respostas sincronizadas fora da cobertura operacional do radar.
[0044] No estágio de processamento do lóbulo principal, acrescenta-se o extrator de modo S 22 dos acertos DF11 gerados fora do alcance de operação, os acertos DF11 sendo extraídos além desse alcance para fins de localização e identificação dos alvos por meio de seu endereço de modo S .
[0045] No estágio de processamento de multi-rotação:
- adição do processamento 23 para detectar quaisquer regiões de conflito no código II / SI;
  • • associação de frutas ("fruit") (respostas não sincronizadas) com os acessos sincronizados da cobertura (alcance operacional e além);
  • • análise geográfica das fontes de frutas ("fruit") DF11_R2 (DF11_R2 significa que a fruta DF11 é uma resposta não sincronizada cuja fonte é um radar R2, ou seja, uma resposta não sincronizada não induzida por R1, após uma chamada geral transmitida pelo radar R2);
- adição de detecção precisa e localização 23 de alvos travados por R2 na região de conflito no código II / SI:
  • • isolamento da presença de um alvo não detectado pelo radar R1 na região de conflito por meio da análise das frutas ("fruit") DF4 / 5/20 / 21_R2 (DF4 / 5/20 / 21_R2 significando que a fruta está no formato DF4, ou formato DF5, ou formato DF20, ou formato DF21, e gerada por um alvo gerenciado operacionalmente pelo radar R2);
  • • avaliação de sua pré-localização azimutal em relação a R1 na região de cobertura em conflito;
  • • detecção e localização precisa deste alvo em termos de distância e azimutalmente, a fim de continuar a vigilância do mesmo como para todos os outros alvos.
[0046] A Figura 3 ilustra os vários passos para a implementação da invenção, esses passos sendo realizados por um radar operacional 30. Este último realiza sua missão convencional de vigilância da região de cobertura operacional (ELS ou EHS) pela qual é responsável, ou seja, detectar e localizar todos os alvos de modo S possíveis por meio de suas respostas sincronizadas enriquecidas. As respostas sincronizadas, induzidas pelo radar, são recebidas usando padrões de radiação SUM e DIFF azimutalmente seletivos.
[0047] Os três passos possíveis que a invenção implementa são descritos abaixo.
[0048] O primeiro passo 31 compreende três subpassos SE1, SE2 e SE3. Em um primeiro subpasso SE1, o radar 30 detecta frutas ("fruit"). Estas respostas não sincronizadas não induzidas pelo radar são recebidas através dos quatro padrões de radiação SUM, DIFF, CONT_front e CONT_back. De acordo com a invenção, o processamento efetuado pelo radar, em particular, explora frutas ("fruit") cujo formato é idêntico ao das respostas sincronizadas, tanto em termos de sinal de RF como em termos de estrutura de resposta.
[0049] Para explorar as frutas ("fruit") , ainda no subpasso SE1, um passo de detecção e decodificação dessas respostas não sincronizadas, que um radar convencional geralmente rejeita, é adicionado ao processamento. Essas respostas não sincronizadas são qualificadas com atributos de resposta convencionais, sendo esses atributos especialmente os seguintes:
  • - tempo de detecção;
  • - azimute da antena no momento da fruta;
  • - endereço de modo S do transponder de transmissão;
  • - conteúdo da mensagem;
  • - potência da fruta em cada padrão de radiação da antena.
[0050] Dependendo da distância do alvo ao radar, a fruta pode ser detectada por meio de uma pluralidade de padrões de radiação simultaneamente. Sob essas condições, neste primeiro passo, várias detecções (detectadas ao mesmo tempo) são concatenadas para garantir que haja apenas uma única mensagem de resposta não sincronizada por fruta. Neste ponto, não é possivel distinguir a origem da fruta, que pode ser:
  • - ou induzida por outro interrogador (outro radar, WAM, TCAS, etc.) compartilhando o mesmo espaço;
  • - ou gerada automaticamente pelo próprio alvo (ADS-B, etc.), eventualidade esta não sendo explorada pela invenção.
[0051] No subpasso SE2, a cobertura de detecção do radar é estendida (sabendo que a cobertura operacional é muitas vezes definida pelo usuário para ser menor que seu alcance máximo garantido) para um alcance de detecção sincronizado muito maior, ou mesmo seu máximo, para criar uma região de medição que permita a definição da região de conflito no código II / SI. As respostas sincronizadas adicionais assim obtidas (com as mesmas interrogações operacionais de chamada geral ("all-call") UF11 de radar e, portanto, sem afetar o funcionamento operacional do radar) são processadas, tal como as outras respostas sincronizadas da cobertura de radar em período de chamada geral ("allcall") (AC), com vistas à produção de acertos, que, portanto, possuem os atributos elementares convencionais de um acerto de modo S básico, como em particular:
- tempo de detecção do centro de acerto;
- endereço de modo S do transponder de transmissão;
- azimute do centro de acerto;
- distância do acerto;
- para cada resposta a partir da qual o acerto é formado:
  • • tempo de detecção (convencionalmente da ordem de 50 ns)
  • • azimute da antena;
  • • sucesso ou fracasso da interrogação (resposta recebida ou não);
  • • erro de apontamento no lóbulo;
  • • conteúdo da mensagem;
  • •potência da resposta em cada padrão de radiação da antena (SUM, DIFF e CONT_Front).
[0052] No subpasso SE3, as frutas ("fruit") são associadas aos acertos de modo S da cobertura estendida do radar. Com cada alvo localizado, no espaço estendido ou operacional de cobertura do radar, pelo radar via interrogações seletivas que geraram respostas sincronizadas (DF4 / 5/11/20/21), a invenção associa as frutas ("fruit") que gerou (com base no endereço de modo S exclusivo do transponder usado como identificador de alvo):
  • - ou entre duas detecções sincronizadas sucessivas no modo S (perto de uma rotação);
  • - ou em uma base de rotação, por exemplo.
[0053] Uma vez que a fruta é por natureza não sincronizada, a posição do alvo no momento da detecção da fruta é determinada interpolando a posição do alvo com base em sua trajetória, que é determinada pelo radar, como parte de suas funções operacionais, no momento da recepção da fruta.
[0054] No segundo passo 32, o radar detecta e caracteriza uma região de conflito potencial no código II / SI, analisando várias regiões geográficas entre os dois radares. Esta operação corresponde a um subpasso SE4 em que o radar realiza esta detecção e caracterização por meio da análise, para várias regiões geográficas entre os dois radares:
  • - a presença de frutas ("fruit") DF11 de alvos em duas regiões D1 e D2 flanqueando a região de conflito no código II / SI (regiões D1 e D2 na Figura 7);
  • - a ausência de frutas ("fruit") DF11 de alvos na região não sobreposta A de cobertura operacional do radar R2 (região A na Figura 7);
  • - o código II / SI associado a frutas ("fruit") idênticas às do radar R1 nas regiões D1 e D2;
  • - a ausência de acertos DF11 sincronizados além da cobertura operacional do radar em uma região C (região C da Figura 7).
[0055] Em caso de confirmação de conflito no código II / SI, a região em questão é transmitida pelo radar ao supervisor de ATM para que o problema seja corrigido.
[0056] O terceiro passo 33 compreende pelo menos três subpassos SE5, SE6 e SE7. Neste passo, para garantir a segurança da vigilância do radar (indispensável no ATC), em caso de detecção de quaisquer conflitos no código II / SI, a invenção permite:
  • - a presença de um alvo não detectado pelo radar na região de conflito a ser isolada;
  • - a pré-localização azimutal deste alvo na região de conflito a ser avaliada;
  • - este alvo deve ser detectado e precisamente localizado em termos de distância e azimutalmente, a fim de permitir sua vigilância, assim como para todos os outros alvos.
[0057] No subpasso SE5, o radar isola a presença de um alvo não detectado na região de conflito (em caso de detecção de conflito no código II / SI) . Para tanto, para detectar a presença de um alvo potencialmente travado por outro radar R2 na região de conflito no código II / Si (região B ou C na Figura 7) o radar primeiramente isola, entre todas as frutas ("fruit") capturadas, DF4 / 5 / 20/21 frutas ("fruit") devido ao outro radar R2 (ou seja, frutas ("fruit") causadas por este último durante suas interações operacionais com os alvos), cujo endereço de modo S ainda é desconhecido para R1.
[0058] Portanto, um alvo, referenciado por seu endereço de modo S, alguns das frutas ("fruit") do DF4/5/20/21 são:
  • - temporariamente entre frutas ("fruit") DF11_R2 de alvos conhecidos por R1 nas regiões D1 e D2,
  • - e sincronizadas temporalmente, entre as frutas ("fruit") DF11_R2 das regiões D1 e D2, sobre P rotações de R1 (cerca de dez rotações, por exemplo),
é um alvo potencialmente travado na região B ou C, certas frutas ("fruit") das quais são causadas por este outro radar R2 (essas regiões serão definidas abaixo).
[0059] O critério de sincronização entre as frutas ("fruit") do alvo e as frutas ("fruit") de cada alvo em D1 e D2 leva em consideração uma tolerância com relação à diferença de tempo entre essas frutas ("fruit"), permitindo a variação azimutal conhecida dos alvos em D1 e D2 ao longo das P rotações e a posição desconhecida da interrogação das mesmas no lóbulo de R2.
[0060] Como um alvo gera frutas ("fruit") com diferentes radares, esta seleção temporal permite que apenas aquelas devidas a R2 de um alvo na região B ou C sejam selecionadas.
[0061] No subpasso SE6, o radar pré-localiza o alvo na região de conflito no código II / SI azimutalmente. Mais precisamente, o radar avalia a pré-localização azimutal de um alvo isolado na região de conflito, explorando o valor absoluto da diferença de tempo entre as frutas ("fruit") do alvo em análise e as frutas ("fruit") de alvos conhecidos nas regiões D1 e D2. Considerando que a velocidade de rotação de R2 se mantém estável e os alvos em D1 e D2 estão localizados em azimute e a distância de R1 em cada curva, isso torna possível estimar, em cada rotação, um azimute do alvo por meio de uma análise baseada em interpolação simples, usando o tempo de detecção das frutas ("fruit") por R1, e para fazê-lo sobre as P rotações da análise temporal anterior (ou mais, dependendo da precisão desejada). Em cada rotação, cada par que consiste em uma fruta do alvo e uma fruta de um alvo conhecido de D1 ou D2 permite que o azimute seja estimado. A pré-localização azimutal do alvo é a média dessas estimativas.
[0062] No subpasso SE7, a invenção realiza, via R1, a detecção da posição azimutal e o cálculo da distância do alvo travado por R2, a fim de então continuar a vigilância como com todos os outros alvos. Para este fim, a interrogação seletiva adicional para este endereço de modo S, que é conhecido por meio de suas frutas ("fruit"), é posicionada no período AC (que geralmente é destinado a interrogações não seletivas de chamada geral) e, portanto, os trabalhos de operação da vigilância seletiva de alvos conhecidos por meio das interrogações de chamada específica (RC) específica não são modificados. Especificamente, uma vez que a distância deste alvo ainda não é conhecida com precisão, a janela de escuta associada é grande em tamanho e se fosse empregada em um período RC ocuparia cerca de metade do tempo da sequência, em detrimento, portanto, do outros alvos a serem gerenciados (regiões A e B).
[0063] No processo ilustrado na Figura 3, o subpasso SE4 de detecção de conflito no código II / SI, cujo subpasso é seguido por uma declaração externa 39, do tipo aviso, indicando a região de conflito no código, forma um primeiro estágio de processamento 31 permitindo que a segurança geral da vigilância ATC seja melhorada. Os subpassos SE5, SE6 e SE7 formam um segundo passo de processamento 32 permitindo que a vigilância pelo radar 30 seja garantida mesmo em caso de conflito no código II / SI, sendo essa vigilância garantida através da detecção e localização de aviões na região de conflito no código II / SI.
[0064] O contexto e as fases da invenção, que foram introduzidos acima, serão agora descritos em mais detalhes. Para começar, será lembrado o contexto das frutas ("fruit") recebidas por um radar secundário. Essas frutas ("fruit") são sempre geradas por alvos reais e principalmente aqueles na cobertura eletromagnética do radar secundário.
[0065] A Figura 4 ilustra os vários alcances do radar em um plano XY. Para garantir o seu papel de vigilância em uma determinada região, a região de cobertura 41 de um radar secundário, denotado R1 abaixo, normalmente incorpora uma margem de transmissão para garantir uma probabilidade de detecção superior a 99%. Nesta região 41, um alvo equipado com um transponder nos limites inferiores de sensibilidade em 1030 MHz pode interpretar corretamente a interrogação de modo S, e um transponder nos limites inferiores de potência em 1090 MHz pode ser detectado corretamente pelo radar. Como resultado, os alvos que têm um transponder que está mais centrado nas dispersões de sensibilidade em 1030 MHz e de potência em 1090 MHz, ou que está mesmo na extremidade superior, ainda são capazes de interpretar corretamente (e, portanto, responder) em um alcance máximo muito maior do que esta região 41. Assim, uma região maior 42 na qual a maioria dos alvos ainda são capazes de responder às interrogações é obtida. Além disso, um radar deve detectar respostas sincronizadas em 1090 MHz que ele induziu por meio de suas interrogações em 1030 MHz. Portanto, seu alcance de recepção é muitas vezes na prática muito maior do que o alcance de transmissão máximo, levando a uma região de recepção 43 que abrange as regiões anteriores 41, 42. O alcance de transmissão correspondente ao limite da região 42 e o alcance de recepção correspondente ao limite da região 43 serão denotados Range_TX e Range_RX abaixo, respectivamente. O radar secundário em questão é denominado R1; está localizado no centro da região 41 e seus alcances de transmissão e recepção são denotados por Range_TX1 e Range_RX1 com referência a este radar R1, respectivamente. Além disso, os operadores de radar muitas vezes empregam este último com alcances que são frequentemente menores do que os alcances eletromagnéticos garantidos e, portanto, no que diz respeito a travar alvos, com uma cobertura operacional de um raio menor que 41, principalmente por razões devido aos limites de visibilidade de alvos a partir do local do radar.
[0066] A Figura 5 ilustra uma configuração de dois radares, um segundo radar R2 sendo localizado nas proximidades do radar R1. Mais precisamente, a Figura 5 ilustra a sobreposição das regiões de cobertura entre os dois radares. A análise efetuada no resto da descrição é dada do ponto de vista do radar R1, sendo possível uma análise recíproca do ponto de vista do radar R2. O radar R2 interroga alvos na cobertura de R1 até os limites de seu alcance de transmissão Range_TX2.
[0067] As Figuras 6a e 6b mostram as regiões de colisão entre os dois radares R1, R2. A Figura 6a mostra o volume de colisão de R2 em R1 correspondente à região 61. A Figura 6b mostra a colisão de R1 em R2 correspondendo à região 62.
[0068] Como mostra a Figura 7, a região de sobreposição entre dois radares (aqui no caso de colisão de R2 em R1) é dividida em várias sub-regiões A, B, C, D1 / D2, E, F1 / F2 dependendo do tipo de mensagem que cada radar troca com os alvos da sub-região. O princípio da invenção consiste em analisar detalhadamente a presença ou ausência deste tipo de mensagem para definir azimutalmente essas sub-regiões, como acontece com o dispositivo descrito no pedido de patente FR 1800914. Na presente invenção, o objetivo é detectar os conflitos no código II / SI. Os formatos das respostas trocadas entre um radar e o transponder de um avião são conhecidos dos especialistas na técnica. O tipo de resposta depende tanto do radar como da tarefa que lhe foi atribuída na região do radar em que o alvo está localizado.
[0069] A região em questão em caso de conflito no código II / SI é a região B na qual, se um alvo for de entrada em direção a R1 a partir da cobertura de R2 (regiões E, C, B), não será detectado por R1 antes da região A porque, na região B, estando travado por R2, não responde à chamadas gerais (DF11) de R1, que portanto não o vê.
[0070] A Tabela 1 abaixo agrupa, para um exemplo de operação usual de radares de modo S com diferentes códigos II / SI (II1 para R1 e II2 para R2), as respectivas tarefas de R1 e R2 em uma determinada região.
[Tabela 1]
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[0071] A Figura 8 mostra, para diferentes códigos II / SI, os tipos de resposta por sub-região. Mais particularmente, mostra as mensagens trocadas na região de sobreposição dependendo da sub-região em relação à Tabela 1 acima. As respostas sincronizadas com R1 foram reforçadas e as respostas não sincronizadas com R1 não foram reforçadas, sendo as últimas frutas ("fruit") devido a R2. Além disso, se uma resposta é sincronizada ou uma fruta foi indicada pelas extensões S e F, respectivamente.
[0072] A Tabela 2 abaixo agrupa as respectivas tarefas de R1 e R2 para alvos pertencentes a determinadas sub-regiões no caso de uso do mesmo código II / SI por ambos os radares, sendo este código denominado IIc.
[Tabela 2]
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[0073] A Figura 9 mostra, para o mesmo código II / SI, os tipos de respostas por sub-região. Mais particularmente, mostra as mensagens trocadas na região de sobreposição dependendo da sub-região em relação à Tabela 2. Os caracteres em negrito indicam frutas ("fruit") DF11 que desaparecem no caso do mesmo código II / SI (IIc) . Os caracteres que não estão em negrito indicam respostas sincronizadas e não sincronizadas que ainda estão presentes. A distribuição das respostas de DF11 para as chamadas gerais de cada radar mudou em relação à Figura 8, em decorrência da utilização do mesmo código II / SI (IIc) pelos radares R1 e R2 :
  • - nas sub-regiões D1 e D2, as respostas sincronizadas com R1 e não sincronizadas com R2 ainda estão presentes; além disso, usam o mesmo código IIc;
  • - na sub-região A, alvos na cobertura ou R1 não geram nenhuma fruta DF11 com R2;
  • - na sub-região C, os alvos de saída a partir da cobertura (sub-região B) de R1 não respondem mais a chamadas gerais de R1, embora R1 não os esteja mais travando.
[0074] A Tabela 3 abaixo agrupa, para R1, as diferenças entre as sub-regiões no caso de conflito no código II / SI e na ausência de conflito.
[Tabela 3]
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Figure img0008
[0075] Dependendo da distribuição espacial dos aviões entre as quatro sub-regiões 1 a 4, os critérios podem ser atendidos:
  • - regiões D1 e D2: presença de acertos R1 gerando frutas ("fruit") do mesmo código IIc com R2;
  • - região C: ocorrências de saída de R1 a partir da região B não respondem a chamadas gerais (UF11) de R1;
  • - região A; os acertos de R1 não geram fruta do código IIc, que é o identificador de R2;
  • - acertos de entrada não são vistos por R1 na região B, eles aparecem em AC apenas na região A: alcance de saída > alcance de entrada.
[0076] Seguindo esta análise, o radar R1 considera haver uma presunção de conflito no código II / SI em uma região azimutal compreendida entre as duas regiões D1 e D2, esta região sendo esquematicamente delimitada pelas duas linhas retas 91 e 92 na Figura 9. Na prática, a posição dessas linhas retas é obtida traçando uma linha reta através do radar R1 e:
  • - em D1: o alvo de R1 gerando frutas ("fruit") do mesmo código IIc tendo, visto de R1, o maior azimute;
  • - em D2: o alvo de R1 gerando frutas ("fruit") do mesmo código IIc tendo, visto de R1, o menor azimute.
[0077] Com referência à Figura 10a ou Figura 10b, que ilustram a detecção de acertos DF11 fora da cobertura operacional do radar, o processamento específico das frutas ("fruit"), realizado para confirmar o azimute do conflito no código II / SI, será agora descrito. Para detectar e definir o azimute do conflito em código II / SI, é necessário, no radar R1, processar as suas respostas sincronizadas das duas regiões D1 e D2 sem interferir no funcionamento operacional do radar.
[0078] Em seu funcionamento operacional, o radar gerencia dois tipos de períodos para os aviões em sua cobertura (regiões A e B):
- períodos de chamada geral (AC), para detectar aviões de entrada no modo S:
  • • gerenciamento de feixe de radar de modo S faz uma chamada de interrogação UF11 geral em cada CA;
  • • processamento de resposta em modo S detecta respostas DF11 no alcance operacional do radar;
  • • extrator de modo S constrói um acerto de modo S DF11 novamente no alcance operacional do radar;
- períodos de chamada específica (RC), para garantir a vigilância (ELS ou EHS) de aviões no modo S:
  • • gerenciamento de feixe de radar de modo S interroga seletivamente, por sua vez, os aviões previamente detectados em AC via solicitações UF4/5/20/21;
  • • processamento de resposta de modo S detecta respostas DF4/5/20/21 no alcance operacional do radar;
  • • extrator de modo S constrói um acerto de modo S enriquecido novamente no alcance operacional do radar;
  • • em seguida, o radar trava o alvo assim adquirido na RC de forma que este deixe de responder a chamadas gerais deste radar e, consequentemente, ao seu identificador, ou seja o seu código II / SI.
[0079] Na presente invenção, a função de modo S no processamento 21 das respostas não sincronizadas faz referência a todas as frutas ("fruit") DF11 com o código II1 de R1 que são recebidas após a última interrogação UF11 dos períodos de AC do radar de R1 mesmo que venham a partir de além do alcance operacional do radar. Duas abordagens são possíveis, conforme mostrado:
  • - na Figura 10a (aumento da duração dos períodos de AC);
  • - e na Figura 10b (o período em que as respostas DF11 sincronizadas são ouvidas está localizado fora do período de AC, no período RC).
[0080] Ambas as soluções permitem que a função 22 de extração DF11 construa ocorrências DF11 sincronizadas fora da cobertura operacional (fora da fase de escuta convencional do período AC) e, portanto, para as regiões D1, C e D2. As Figuras 10a e 10b apresentam, portanto, uma fase de escuta adicional 110 fora do período de escuta AC operacional (este não é um requisito operacional de radares da técnica anterior) e esta fase, portanto, não interrompe o funcionamento operacional do radar no caso da Figura 10b. Esta fase de escuta adicional é realizada para a região 42 (ver Figura 4). Note, portanto, que as respostas DF11 sincronizadas na cobertura operacional do radar não são processadas por esta nova função 22, uma vez que já são exploradas pelos funcionamentos operacionais do radar em AC.
[0081] A duração desta fase adicional de escuta de respostas DF11 é, de fato, limitada apenas pela duração do período RC, uma vez que ocorre em paralelo a este período antes do próximo período AC no caso da Figura 10b. Na prática, uma vez que a duração de um período RC é cerca de 1,5 a 2 vezes a de um período de AC, é, portanto, possível ouvir respostas de uma distância maior que o dobro do alcance operacional. Portanto, o alcance máximo de escuta é, na prática, limitado apenas pelo alcance eletromagnético.
[0082] Com referência à Figura 11, a pesquisa por alvos na região B por meio de uma abordagem temporal para os alvos será agora descrita. Para esta abordagem temporal, os radares serão assumidos como antenas giradas mecanicamente, esta suposição sendo verdadeira para a grande maioria dos radares ATC. A Figura 11 mostra, a título de exemplo, na forma de um diagrama simplificado, o caso para os radares anteriores R1 e R2 quando todos os alvos na região de cobertura de RF comum são:
  • - a nordeste do radar R1;
  • - a sudoeste do radar R2.
[0083] A suposição adicional também sendo feita (neste exemplo) de um período de rotação da antena de R2 de cerca de % daquele de R1.
[0084] A Figura 11 mostra as respostas 111 sincronizadas com R1 e as respostas 112 sincronizadas com R2, e as respostas 113 não sincronizadas com R1 (as frutas ("fruit")) de alvos nesta região comum. Por causa do movimento natural entre as rotações de duas antenas, pode ser visto que as frutas ("fruit") devido a R2 também não são sincronizadas azimutalmente em relação a R1, o que pode, no entanto, marcar o tempo das frutas ("fruit") com precisão com o objetivo de computar seu azimute posteriormente.
[0085] O princípio que a invenção utiliza para detectar a presença de um alvo travado por R2 potencialmente na região B requer, em primeiro lugar, entre todas as frutas ("fruit") capturadas por R1, as frutas ("fruit") DF4/5/20/21 devido ao radar R2, que o último induz durante suas interações operacionais com alvos, incluindo aqueles na região B ou C, a serem isolados. Deve ser notado que as mensagens DF4/5/20/21 não contêm o identificador de R2, mas apenas o endereço de modo S do alvo, e que, portanto, elas próprias não identificam o radar que as induziu: elas apenas permitem o alvo ser identificado.
[0086] Para conseguir este isolamento, como mostrado na Figura 12, a invenção explora o fato de que as frutas ("fruit") de R2 são quase síncronas entre si a partir de uma rotação da antena R2 para a próxima.
[0087] A análise anterior permitiu que R1 localizasse alvos gerando frutas ("fruit") DF11 devido a R2 (de acordo com seu identificador) nas regiões D1, sudeste de R1 (sudoeste de R2) e D2, nordeste de R1 (oeste de R2), no exemplo da Figura 9.
[0088] O passo seguinte da análise consiste em procurar frutas ("fruit") DF4/5/20/21 síncronas com estas frutas ("fruit") DF11 de R2 por analisar, ao longo de uma pluralidade de rotações, aquelas frutas ("fruit") cuja diferença de tempo, em relação às frutas ("fruit") dos alvos ou regiões D1 e D2, permanece quase constante quando o movimento desses alvos é levado em consideração (R1 pode computar esse movimento, uma vez que esses alvos geram acertos sincronizados com R1 fora da cobertura operacional).
[0089] Portanto, essas frutas ("fruit") DF4/5/20/21, que são:
  • - temporariamente entre frutas ("fruit") DF11_R2 de alvos conhecidos por R1 nas regiões D1 e D2 a partir de uma rotação para a próxima,
  • - e temporalmente síncronas, entre as frutas ("fruit") DF11_R2 das regiões D1 e D2, sobre as P rotações de R1 (cerca de dez rotações - parâmetro da invenção), são devidos a alvos potencialmente nas regiões B e C e são induzidos por R2.
[0090] A Figura 12 ilustra, ao longo do eixo do tempo e no azimute de R1, as varreduras sucessivas pela antena de R2, começando com uma varredura N (scan_N referenciado), a figura ilustrando ampliações temporais sucessivas na passagem da antena de R2 da região ”D1 sudoeste de R2” para a região ”D2 oeste de R2” e, portanto, através das regiões B e C. As linhas tracejadas ilustram o resto da rotação da antena de R2 para os outros azimutes de R2 em uma escala de tempo que foi diminuída intencionalmente para destacar as partes ampliadas.
[0091] Nas regiões "D1 sudoeste de R2" e "D2 oeste de R2", apenas os alvos que transmitem frutas ("fruit") DF11_R2 induzidas por R2 foram mostrados (por círculos sólidos).
[0092] No período de tempo central entre as regiões D1 e D2, as frutas ("fruit") DF4/5/20/21 que R1 captura são de dois tipos. O radar de acordo com a invenção analisa essas frutas ("fruit") alvo a alvo (endereço de modo S disponível nas mensagens DF4/5/20/21) para determinar, em cada rotação, sua diferença de tempo em relação às frutas ("fruit") DF11_R2 das duas regiões D1 e D2:
  • - frutas ("fruit") induzidas por R2 para alvos na região B ou C permanecem quase estáveis em relação às frutas ("fruit") DF11 de R2, uma vez que são induzidas pelo mesmo radar (frutas ("fruit") representadas por círculos em destaque);
  • - frutas ("fruit") induzidas por outros radares, para alvos em qualquer azimute, que R1 irá, no entanto, detectar através de sua antena omnidirecional (padrão de radiação CONT), não são estáveis em função do tempo em relação às frutas ("fruit") de R2 após diferenças na rotação das antenas desses radares e R2 serem permitidas (frutas ("fruit") representadas por círculos que não foram realçados).
[0093] Na Figura 12, o alvo representado pelos círculos destacados, do endereço de modo S MS1 (@ MS1), que permanece estável (com uma tolerância temporal parametrizável ΔΤ) em relação às frutas ("fruit") DF11_R2 (@MSa de D1 e @MSb de D2) para uma análise sobre uma profundidade de P rotações (parâmetro), é considerado estar na região B ou C. A análise da Figura 12, portanto, permite que as frutas ("fruit") sejam posicionadas umas em relação às outras.
[0094] Para pré-localizar um alvo potencialmente travado azimutalmente como estando na região B, sem responder às chamadas gerais UF11 de R1, pelo menos dois métodos podem ser usados: pré-localização azimutal via diferença de tempo ou pré-localização azimutal via uso de padrão de radiação de antena.
[0095] Para a pré-localização azimutal, será notado que, no passo anterior, a estabilidade da diferença de tempo entre as frutas ("fruit") do alvo do endereço MS1 (@MS1) e as frutas ("fruit") DF11_R2 das regiões D1 e D2 é usada para isolar se pertence à região B ou C. Agora, o radar R1 conhece a posição azimutal, em seu quadro de referência, dos alvos nas regiões D1 e D2 que geraram frutas ("fruit") DF11_R2.
[0096] O valor absoluto da diferença de tempo do alvo em análise (@ MS1) em relação a cada alvo (@MSa e @MSb) das regiões D permite que um azimute do alvo @MS1 seja estimado em cada rotação das P rotações da análise anterior (ou mais dependendo da precisão desejada). A pré-localização azimutal do alvo @MS1 em uma dada rotação é a média dessas estimativas. Uma regressão linear sobre P rotações permite que o azimute seja refinado e, além disso, uma velocidade angular do alvo em relação a R1 seja avaliada.
[0097] O princípio da outra maneira em que uma pré-localização azimutal pode ser determinada, isto é, usando o padrão de radiação da antena, é especialmente descrito no pedido de patente FR1800657.
[0098] Uma vez que um alvo travado potencialmente na região B tenha sido localizado azimutalmente, resta localizá-lo em termos de distância. No restante do exemplo anterior, o alvo @MS1 será considerado. Este alvo @MS1 deve ser localizado em termos de distância em relação a R1:
  • - não está na região A porque, se estivesse, teria respondido à interrogação UF11 de R1;
  • - está potencialmente na região B e, portanto, na região pela qual R1 é responsável (neste caso, deve ser detectado);
  • - está potencialmente na região C e, portanto, fora da região pela qual R1 é responsável (neste caso, não é necessário detectá-lo).
[0099] É necessário pesquisar o alvo @MS1 além da distância máxima da região A e abaixo da distância mínima da região B. O alvo @MS1 pode ser detectado e posicionado com precisão usando pelo menos dois métodos:
  • - ou por explorar uma funcionalidade do protocolo de modo S;
  • - ou por explorar uma interrogação seletiva do alvo da região B.
[00100] O protocolo de modo S prevê, em caso de conflito no código II / SI, forçar o desbloqueio de alvos que recebem uma interrogação de chamadas UF11, forçando um transponder travado a responder ao código II / SI da solicitação UF11. Essa abordagem não apenas:
- cria muita desordem, uma vez que todos os alvos na região A e na região B que o radar R1 já conhece e que estão no azimute da transmissão da chamada UF11 ou cobertos pela largura azimutal do lóbulo da antena transmissora (EBW_TX próximo a 6 °) responderão;
- mas também nem sempre é eficaz, porque todas essas respostas de modo S também se sobrepõem:
  • • se o número de alvos for alto nesta direção azimutal;
  • • ou mesmo simplesmente se um alvo estiver próximo a @MS1, portanto, @MS1 terá uma alta probabilidade de não ser detectado na primeira tentativa e várias tentativas em várias rotações, cada vez induzindo uma série de respostas desnecessárias de alvos já conhecidos, serão necessárias.
[00101] No outro método, ilustrado na Figura 13, para evitar respostas de alvos na região A ou na região B que já são conhecidos, o alvo @MS1 é interrogado seletivamente em seu azimute pré-localizado. Como mostra a Figura 13, a interrogação seletiva, que é seletiva para o alvo do endereço de modo S MS1, está posicionada no período AC (que geralmente se destina a interrogações não seletivas para chamadas gerais) e, portanto, o funcionamento operacional da vigilância seletiva de alvos conhecidos por meio de chamadas não precisam ser modificados. No exemplo da Figura 13, no período AC, no azimute do alvo, uma interrogação UF4 que é seletiva para o endereço MS1 é adicionada ao período ACm + 2 (ou seja, é em adição às chamada geral UF11).
[00102] À luz da descrição da implementação da invenção que acaba de ser dada, a Figura 14 ilustra o princípio da invenção em um caso envolvendo três radares, e mais particularmente o segundo passo 32 e o terceiro passo 33 (ver Figura 3). O radar secundário considerado ainda é o radar R1, mas aqui existem dois radares próximos, o radar R2 e um radar R3. O princípio descrito em relação a R2 é aplicável a R3. O radar R1 detecta portanto alvos que não respondem a chamadas gerais potencialmente presentes na sua região de cobertura, estando esses alvos travados pelo radar R2 devido a um conflito no código II / SI. No primeiro passo 31, o radar R1 tendo previamente estendido seu alcance para uma região estendida 42 e tendo detectado frutas ("fruit") nesta região 42, a detecção procede da seguinte forma:
  • - o radar R1 detecta 141 frutas ("fruit") DF11_R2 (cuja fonte é o radar R2) em uma região estendida 42 além da região de cobertura 41 e do mesmo código II / SI de R1 (detecção nas sub-regiões D);
  • - o radar R1 observa a ausência 142 de frutas ("fruit") DF11_R2 na região de cobertura de R1 que não se sobrepõe à região de cobertura de R2 (sub-região A);
  • - o radar R1 observa a ausência de resposta sincronizada DF11_R1 dos aviões que saem de sua cobertura operacional (sub-região C).
[00103] Nestas condições, o radar R1 deduz do acima exposto que existe um conflito no código II / SI entre os dois radares R1 e R2 (respostas de bloqueio R2), isso correspondendo ao subpasso SE4.
[00104] Da presença das frutas ("fruit") DF4, DF5, DF20 ou DF21 cuja origem é R2 na região B ou C de sobreposição entre as coberturas dos dois radares R1 e R2, o radar R1 deduz 143 que um avião está presente nesta região B ou C. O azimute e a distância deste alvo invisível são então determinados conforme descrito acima.

Claims (8)

  1. Método de detecção de conflitos no código de identificação II / SI de radares próximos a um radar de modo S secundário (R1), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende pelo menos:
    - um primeiro passo (31) em que:
    • - a cobertura do referido radar (R1) é estendida (SE2) para obter respostas sincronizadas em uma cobertura de radar estendida;
    • - o referido radar (R1) detecta (SE1) respostas não sincronizadas não solicitadas, isto é, frutas ("fruit"), em uma região (42) de cobertura de radar estendida;
    • - as frutas são associadas (SE3) aos alvos modo S da referida cobertura de radar estendida, a posição das referidas frutas sendo determinada por interpolação com as detecções sincronizadas dos referidos alvos, com base no seu endereço de modo S;
    - um segundo passo (32) em que o referido radar (R1) detecta um conflito no código II / SI analisando regiões geográficas de cobertura de radar (A, B, C, D1 e D2) comuns ao referido radar (R1) e em pelo menos um radar próximo (R2), um conflito sendo detectado se o referido radar (R1) :
    • - detecta (141), em sub-regiões da referida cobertura de radar estendida (42, região_D1, região_D2), a presença de frutas DF11 do mesmo código II / SI do referido radar (R1), tendo como fonte o referido radar próximo (R2);
    • - observa (142) a ausência de frutas DF11 causados pelo referido radar próximo (R2) naquela região de cobertura de radar (41, região B) do referido radar (R1) que não se sobrepõe com a região de cobertura de radar do referido radar próximo (R2);
    a região de sobreposição (região_B) na cobertura de radar do referido radar (R1) e a cobertura de radar do referido radar próximo (R2) formando uma região de conflito no código II / SI;
    - um terceiro passo (33) em que o referido radar (R1) detecta (SE5) alvos travados pelo referido radar próximo (R2) na referida região de conflito (região_B, região_C) com base na detecção (143) de frutas DF4, DF5, DF20 ou DF21 causadas pelo referido radar próximo (R2) na referida região de conflito (região_B, região_C), indicando a presença de um alvo na referida região de conflito;
    os referidos alvos sendo pré-localizados (SE6) em uma região azimutal dentro da referida região de conflito (região_B, região_C), explorando o valor absoluto da diferença de tempo entre cada uma de suas frutas DF4, DF5, DF20 ou DF21 dos referidos alvos devido ao referido radar próximo (R2) e cada uma das frutas DF11 dos outros alvos da referida região de cobertura de radar estendida (região_D1, região_D2) que são causadas pelo referido radar próximo (R2), a posição azimutal de cada um dos referidos outros alvos sendo conhecida.
  2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma localização precisa em termos de distância e azimutal de um alvo é obtida pelo posicionamento de interrogações UF4 ou UF5 seletivas (131, SE7) na referida região azimutal de pré-localização do referido alvo, associadas a uma janela de escuta, em que a resposta é escutada, levando em conta a incerteza na distância do referido alvo, que é estimada com base na potência das frutas deste alvo e nas características do radar, referidas interrogações seletivos sendo transmitidas ao referido alvo durante o período de chamada geral ("all-call"), ou durante o período de chamada geral, além ou em vez da interrogação de modo S de chamada geral UF11.
  3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido radar transmite as chamadas interrogações de chamada geral UF11, no referido primeiro passo (31, SE2), em resposta às referidas interrogações de chamada geral UF11 do referido radar, escuta respostas DF11 sincronizadas após o período de chamada geral e durante o período de chamada específica fornece respostas sincronizadas adicionais (110) na referida região de cobertura de radar estendida (42), as referidas respostas adicionais assim obtidas sendo processadas como as outras respostas sincronizadas no período de chamada geral para construir acertos DF11 tendo os atributos de um acerto de modo S convencional.
  4. Radar secundário, CARACTERIZADO pelo fato de que é configurado para implementar o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 3.
  5. Radar, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende períodos de escuta associados às interrogações transmitidas pelo referido radar, inclui meios (21) para processar continuamente as respostas de modo S não sincronizadas, independentemente dos referidos períodos de escuta.
  6. Radar, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido radar compreende uma antena (1) tendo padrões de radiação de antena (11, 12, 14, 15), as referidas mídias de processamento detectam e decodificam as referidas respostas não sincronizadas, explorando os referidos padrões de radiação da antena do referido radar separadamente:
    • - para detectar todas as respostas não sincronizadas e sincronizadas recebidas através da referida antena;
    • - para decodificar respostas de qualquer tipo, os dados das mensagens e extrair o endereço de modo S delas;
    • - para enriquecer cada resposta decodificada com suas características, referidas características sendo pelo menos o tempo de detecção, o azimute do lóbulo principal da antena na detecção e a potência recebida através dos padrões de radiação de antena.
  7. Radar, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um extrator (22) de acertos DF11 na referida região de cobertura estendida (42), os acertos DF11 sendo extraídos além do alcance operacional do referido radar apenas com um objetivo de localização e identificação de alvos por meio de seu endereço de modo S.
  8. Radar, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende meios de processamento (23) para detecção de conflitos em códigos II / SI e para detecção e localização de alvos travados pelo referido radar próximo em quaisquer regiões de conflito em código II / SI, referidos meios (23):
    • - associando frutas com acertos sincronizados;
    • - analisando geograficamente as fontes de frutas DF11 que são respostas não sincronizadas cuja causa é um radar próximo (R2);
    • - isolando a presença de alvos não detectados pelo referido radar na referida região de conflito;
    • - avaliando a pré-localização azimutal dos referidos alvos em relação ao referido radar na referida região de conflito;
    • - detectando e localizando os referidos alvos em termos de distância e azimutalmente, a fim de permitir que o referido radar continue a sua função de vigilância como para todos os outros alvos.
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