ES2912029T3

ES2912029T3 - Radar secundario con gestión adaptativa del haz en modo S por aeronave

Info

Publication number: ES2912029T3
Application number: ES20182254T
Authority: ES
Inventors: Philippe Billaud; Sylvain Colin
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2040-06-25
Also published as: US11366215B2; CN112305532A; CA3087908A1; BR102020014406A2; KR20210014082A; FR3099585A1; US20210033721A1; JP7465732B2; EP3771926B1; EP3771926A1; JP2021021726A; FR3099585B1

Abstract

Radar secundario que comprende una antena que tiene un diagrama de radiación que forma el llamado canal de suma SUM, un diagrama de radiación que forma un canal de diferencia conocido como DIFF y un diagrama que forma un canal de control conocido como CONT, medios para generar al menos mensajes de interrogación en el canal SUM y señales ISLS en el canal CONT, medios para transmitir estos mensajes, respectivamente, a través del canal SUM y del canal CONT, medios para recibir y procesar las señales recibidas a través de los canales SUM, DIFF y CONT, configurados para detectar las respuestas del objetivo en las señales recibidas a través del canal SUM y/o DIFF y para realizar el procesamiento de la medida de la desviación y el procesamiento RSLS en estas respuestas, caracterizado porque los medios de transmisión están configurados de manera que, para cada objetivo independientemente, la anchura del haz de transmisión de las interrogaciones y de recepción de las respuestas selectivas en modo S se controla dinámicamente en función de la ventana de evolución de dicho objetivo y de la posición del eje de dicha antena en de dicha ventana, con el fin de asegurar la detección de dicho objetivo reduciendo el número de interrogaciones selectivas mediante una sub-interrogación selectiva de dicho objetivo, garantizando al mismo tiempo su posicionamiento preciso en acimut: - mediante la pre-localización de dicho objetivo en el borde del lóbulo principal de recepción de dicha antena por medida de la desviación entre las señales recibidas en los canales DIFF y SUM; - volviendo a interrogar selectivamente en modo S dicho objetivo pre-localizado, mediante el cálculo del período "Roll Call" más cercano al centro de dicho lóbulo principal para garantizar la precisión en acimut.

Description

DESCRIPCIÓN

Radar secundario con gestión adaptativa del haz en modo S por aeronave

La presente invención se refiere a un radar secundario (SSR Secondary Surveillance Radar) con gestión adaptativa del haz en modo S por parte de las aeronaves, en particular cuando se gestionan objetivos evolutivos muy cercanos al radar, una gran carga sectorizada de aeronaves a procesar y objetivos a grandes distancias, estando esta gestión particularmente adaptada al tipo de objetivo (corto, medio y largo alcance).

Un campo privilegiado de la invención es el control del tráfico aéreo (ATC), en el que el rendimiento de los radares utilizados es fundamental, especialmente en lo que respecta a la detección de aeronaves. Además, las nuevas normas exigen tanto un rendimiento mínimo por trayectoria en la cobertura del radar, que es particularmente difícil de garantizar para los objetivos lejanos donde el nivel de RF es bajo con una alta sensibilidad a los objetivos no solicitados, de tipo Fruit (”False Reply Unsynchronized in Time” falsa respuesta no sincronizada en el tiempo) particularmente, cargas de aeronaves sectorizadas muy altas, garantizando al mismo tiempo varias transacciones EHS (”Enhanced Surveillance” vigilancia reforzada) en cada turno con cada aeronave, y esto además con una tasa de re-interrogación muy baja.

El control del tráfico aéreo se basa principalmente en el radar en modo S, cuya fiabilidad en la detección y descodificación es bien conocida.

Por lo tanto, el rendimiento de un radar en modo S está directamente relacionado con la disponibilidad de la aeronave con la que interactúa. En efecto, un radar secundario, a diferencia de un radar primario, se distingue por establecer un diálogo basado en:

- una interrogación selectiva dirigida a un objetivo específico a través de su dirección en modo S a 1030MHz; - una respuesta del transpondedor de la aeronave codificada con su dirección en modo S a 1090MHz.

Un radar secundario ATC está dimensionado para detectar y localizar con precisión objetivos a muy largo alcance, normalmente superior a 470 km o 250 Nm. Su antena mecánica, a menudo giratoria, tiene una alta ganancia y un haz acimutal muy estrecho, del orden de 2,4° en relación con la anchura física de la antena, que suele ser de 9 m. Como resultado, el tiempo de iluminación de los objetivos es relativamente corto: normalmente de 30 a 100 milisegundos, dependiendo de la velocidad de rotación del radar. En consecuencia, cualquier pérdida de tiempo de iluminación es una limitación real para el rendimiento del radar.

El transpondedor de una aeronave está en diálogo con todos los radares secundarios que la rodean. Su capacidad de diálogo está limitada físicamente pero debe cumplir los mínimos definidos por el Anexo 10 de la OACI. Más allá de estos límites, que en última instancia son muy bajos con 16 respuestas largas en modo S por segundo, como las requeridas en la vigilancia EHS que es el modo de funcionamiento que se exige ahora en Europa, el transpondedor puede no responder a las interrogaciones selectivas de los radares. Sin embargo, la probabilidad de detección de un radar se define sobre la base de una disponibilidad del 90% del transpondedor en la anchura efectiva del lóbulo, denominada EBW (Effective Beam Width), correspondiente a una duración entre 30 y 100 ms.

Además, si se recibe una interrogación, aunque no se refiera a la aeronave, ésta se bloquea durante un tiempo determinado (valor máximo impuesto en el Anexo X de la OACI vol. IV). Esto reduce la disponibilidad del transpondedor, ya que éste no responde a las interrogaciones que recibe en este periodo de tiempo, o incluso reduce el alcance efectivo del radar.

En el caso típico de los radares de aeropuerto, pero también aplicable a los radares “En ruta” con un número a menudo menor de objetivos, los objetivos cercanos (a menudo a una distancia inferior a 5 Nm, pero también hasta varias decenas de Nm) tienen grandes ventanas de evolución de la posición en acimut prevista, hasta 20°, por ejemplo (en la aproximación, la trayectoria de un avión objetivo puede efectivamente variar de tal manera que su posición sólo puede predecirse, en el mejor de los casos, dentro de estas ventanas, siguiendo la posible evolución de la trayectoria de los aviones en la fase de maniobra alrededor de un aeropuerto, fenómeno que, por supuesto, se acentúa en el caso de un avión militar que es, por naturaleza, más maniobrable). Un radar ATC con antena mecánica giratoria suele tener un único haz con un EBW (Equivalent BandWidth, ancho de banda equivalente) del orden del lóbulo de 3 dB, es decir, 2,4°. Durante la fase de búsqueda de un objetivo cercano, el radar muestrea la ventana de evolución con su haz estrecho, lo que conduce clásicamente (para la mayoría de los objetivos en la práctica sin evolución pero potencialmente evolutivos en una pista, por ejemplo) a más de 15 interrogaciones selectivas, la mayoría de las cuales son a menudo inútiles (típicamente 13 de 15) ya que el avión, la mayoría de las veces, no ha realizado ninguna maniobra (trayectoria recta) y se encuentra por tanto en la posición prevista sin evolución potencial.

Estas interrogaciones conducen, por tanto, a:

- una pérdida de tiempo de radar al sustituir el tiempo de iluminación de otros objetivos, reduciendo así la potencia de recuperación de datos en Modo S del radar (registro de datos BDS (selector de datos commB necesario en EHS), o incluso el número máximo de objetivos que puede detectar en un sector;

- una contaminación de los otros objetivos, que se bloquean momentáneamente en las interrogaciones que no les conciernen, lo que lleva a la generación de nuevas interrogaciones por parte de los otros radares para estos otros objetivos.

Uno de los objetos de la invención es en particular reducir las desventajas mencionadas anteriormente.

Para ello, el objeto de la invención es un radar secundario que comprende una antena que tiene un diagrama de radiación que forma un canal de suma llamado SUM, un diagrama de radiación que forma un canal de diferencia llamado DIFF y un diagrama que forma un canal de control llamado CONT, medios para generar al menos mensajes de interrogación en el canal SUM y señales ISLS en el canal CONT, medios para transmitir estos mensajes respectivamente a través del canal SUM y a través del canal CONT, medios para recibir y procesar las señales recibidas a través de los canales SUM, DIFf y CONT configurados para detectar las respuestas de los objetivos en las señales recibidas a través del canal SUM y/o DIFF y para llevar a cabo el procesamiento de medida de la desviación y el procesamiento RSLS en estas respuestas, estando los medios de transmisión configurados de forma que, para cada objetivo de manera independiente, la anchura del haz de transmisión de las interrogaciones y de recepción de las respuestas selectivas en modo S se controla dinámicamente en función de la ventana de evolución de dicho objetivo y de la posición del eje de dicha antena en dicha ventana, con el fin de asegurar la detección de dicho objetivo reduciendo el número de interrogaciones selectivas por una sub-interrogación selectiva de dicho objetivo, garantizando al mismo tiempo su posicionamiento preciso en acimut:

- mediante la pre-localización de dicho objetivo en el borde del lóbulo principal de recepción de dicha antena por medida de la desviación entre las señales recibidas en los canales DIFF y SUM;

- volviendo a interrogar selectivamente en modo S dicho objetivo pre-localizado, calculando el período ”Roll Call” más cercano al centro de dicho lóbulo principal para garantizar la precisión en acimut.

En una realización particular, los medios de transmisión están configurados de tal manera que, para cada objetivo, la anchura del haz para transmitir interrogaciones y recibir respuestas selectivas en modo S se controla en función del número pre-evaluado de transacciones selectivas a procesar en un acimut dado, ensanchándose dicho haz independientemente para cada objetivo si dicho número es mayor que el número potencial de transacciones selectivas alcanzables en un haz de tipo estándar:

- distribuyendo las llamadas transacciones de "data link (enlace de datos)" fuera del paquete estándar, que entonces se dedica principalmente a la vigilancia;

- pre-localizando el objetivo en el borde de dicho lóbulo principal por medida de la desviación extendida utilizando las respuestas recibidas en los canales DIFF y SUM;

- manteniendo una transacción, de tipo ”data link” o no, y volviendo a interrogar selectivamente en modo S dicho objetivo pre-localizado calculando la señal "Roll Call" más cercana al centro de dicho lóbulo principal para asegurar la precisión en acimut.

El aumento de la anchura de dicho haz de transmisión de interrogación selectiva en modo S se consigue, por ejemplo, atenuando el campo radiado por el diagrama CONT.

Estando los medios de generación de mensajes de interrogación configurados además para generar también mensajes de interrogación en el canal DIFF, y estando los medios de transmisión configurados también para poder transmitir estos mensajes a través del canal DIFF de la antena, dicho radar pre-localiza, por ejemplo, el objetivo en el borde de dicho lóbulo principal por medida de la desviación, utilizando las respuestas recibidas en los diagramas DIFF y CONT.

En una realización particular, los medios de transmisión están configurados de tal manera que, para cada objetivo, la anchura del haz para transmitir interrogaciones y recibir respuestas selectivas en modo S se controla en función del número pre-evaluado de transacciones selectivas a procesar en un acimut dado, ampliándose dicho haz si dicho número es mayor que el número potencial de transacciones selectivas alcanzables en un haz de tipo estándar: - distribuyendo las llamadas transacciones "data link" fuera del haz estándar totalmente asignado a la Vigilancia; - mediante la pre-localización del objetivo en el borde de dicho lóbulo principal mediante medida de la desviación muy amplia utilizando las respuestas recibidas en los diagramas DIFF y CONT;

- manteniendo una transacción, de tipo "data link" o no, y volviendo a interrogar selectivamente en modo S dicho objetivo pre-localizado calculando la señal "Roll Call" más cercana al centro de dicho lóbulo principal para asegurar la precisión en acimut.

El aumento de la anchura de dicho haz de transmisión de interrogación selectiva en modo S se consigue, por ejemplo, utilizando el canal DIFF para la transmisión de dichas interrogaciones y disminuyendo el campo radiado (34) por el diagrama CONT.

Los medios de transmisión están, por ejemplo, configurados de tal manera que, para cada objetivo, la anchura del haz para transmitir interrogaciones y recibir respuestas selectivas en modo S se controla en función de una tasa de detección de respuesta de la aeronave para la cual el número de interrogaciones se duplica potencialmente interrogando selectivamente a cada uno de estos objetivos sucesivamente en DIFF, luego en SUM y finalmente en DIFF si todavía es necesario.

El radar secundario es por ejemplo del tipo ATC o del tipo IFF.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto en la siguiente descripción, que se hace con referencia a los dibujos anexos que representan:

la [Fig.1] una ilustración de los diagramas de transmisión/recepción de una antena ATC utilizada como ejemplo, siendo la invención igualmente aplicable a otros tipos de antena;

la [Fig. 2] una ilustración de la potencia (en dBm) de un conjunto de señales recibidas por el radar en detección en función de la distancia al objetivo;

las [Fig.3a],

[Fig.3b] y

[Fig.3c] diferentes ajustes posibles del haz de transmisión, respectivamente del tipo "Standard Beam (Haz estándar)", del tipo "Wide Beam (Haz ancho)" y del tipo "Enhanced Wide Beam (Haz ancho mejorado)";

Las [Fig.4a] y

[Fig. 4b] respectivamente, una ilustración clásica de un ajuste del haz en recepción y una ilustración de los ajustes del haz en recepción según la invención;

la [Fig.5] una ilustración del principio de gestión dinámica de un haz en función de la posición del eje de la antena (en acimut) con respecto a la posible ventana de posición de un objetivo en evolución;

las [Fig.6a] y

[Fig.6b] una ilustración de las secuencias de interrogación para un objetivo no evolutivo, respectivamente habitual y según la invención;

las [Fig.7a] y

[Fig.7b] una ilustración de las secuencias de interrogación para un objetivo en evolución (en acimut creciente de giro a giro), respectivamente habituales y según la invención;

las [Fig.8a],

[Fig.8b] y

[Fig. 8c] una ilustración de las transacciones en modo S en función de la distancia a un objetivo en los modos estándar, de haz ancho de tipo “Wide Beam” y de haz ancho mejorado de tipo “Enhanced Wide Beam”, respectivamente;

las [Fig.9a] y

[Fig.9b] una ilustración de las transacciones en modo S para un objetivo a muy larga distancia.

Como se mostrará con más detalle en la siguiente descripción, la solución aportada por la invención consiste en la gestión optimizada de la anchura efectiva del haz de un radar ATC, o IFF según la aplicación, adaptándola dinámicamente a las características del objetivo en cuestión y a las tareas que debe realizar el radar con él.

Cuando un objetivo está cerca, o incluso a media distancia, tanto el balance del enlace ascendente (transmitir a 1030MHz) como el del enlace descendente (recibir a 1090MHz) son muy buenos, para la mayoría de las aeronaves porque no están a muy alta elevación (“ <40°). Por lo tanto, es posible aumentar la anchura efectiva del haz (denotada como EBW) ajustando de forma dinámica e independiente la anchura del haz utilizado en la transmisión y la coherencia en la recepción por las transacciones en modo S (interrogación y respuesta) de cada objetivo.

Antes de continuar con la presentación de la invención, se recuerdan brevemente los principios básicos conocidos de un radar secundario en transmisión y recepción con la ayuda de la figura 1. Por convención, en esta figura, los diagramas utilizados en la transmisión y la recepción están en líneas continuas y los diagramas en líneas discontinuas suelen utilizarse sólo en recepción.

Un radar secundario transmite las interrogaciones a la frecuencia de 1030 MHz a través del diagrama suma (SUM) de la antena, que consiste en un lóbulo de transmisión delimitado en acimut por el pulso ISLS (“Interrogation Side Lobe Suppression”, supresión del lóbulo secundario en interrogación) transmitido a través del diagrama control (CONT) del mismo panel frontal y del parche trasero de la antena. Recibe las respuestas transmitidas a la frecuencia de 1090 MHz por los diferentes objetivos en recepción en el diagrama suma (SUM) y en el diagrama diferencia (DIFF) que consiste en dos lóbulos simétricos, este último permite localizar los objetivos en acimut mediante mediciones de desviación dentro del lóbulo principal SUM. Estos diagramas en recepción van acompañados de lóbulos secundarios, que son de menor nivel pero lo suficientemente elevados como para permitir la recepción involuntaria de objetivos cercanos fuera del eje de la antena. Por lo tanto, se proporciona un canal de control (CONT) en recepción de nivel superior en los lóbulos secundarios, para neutralizar las detecciones en los lóbulos secundarios.

Para ello, en la transmisión para evitar respuestas del transpondedor fuera del lóbulo principal de la antena:

- cuando el nivel de señal ISLS radiado por CONT es superior al nivel de interrogación radiado por SUM, el transpondedor objetivo no responde;

- cuando los niveles radiados son tales que CONT+9dB >SUM > CONT el transpondedor puede responder o no; - y finalmente cuando los niveles radiados son tales que SUM > CONT+9dB el transpondedor debe responder. En la recepción, si el nivel de señal recibido por el canal CONT más un valor parametrizable firmado "RSLS" (“Receiver Side Lobe Suppression”, supresión del lóbulo secundario del receptor) es superior al nivel recibido por el canal SUM, el radar no procesa la respuesta. El canal de control filtra las señales emitidas o recibidas por los lóbulos secundarios procesando sólo aquellas señales cuyo nivel de señal durante una detección por SUM vs CONT corresponde a un objetivo presente en el lóbulo principal.

En la práctica, para visualizar el EBW mínimo garantizado en un diagrama de antena, suele elevarse el nivel del canal CONT en ISLS=RSLS=9 dB. En otras palabras, el nivel en SUM se compara con el nivel en CONT aumentado en 9 dB. Esta subida permite visualizar la anchura efectiva garantizada del lóbulo principal del canal suma, siendo esta anchura efectiva la anchura EBW mencionada anteriormente. El canal de control suele estar formado por dos canales, uno en la parte delantera de la antena (CONT_Front) y un vanal en la parte trasera de la antena (CONT_Back). Aquí se utiliza el canal CONT_Front y en lo sucesivo se denominará canal CONT.

Los gráficos de las figuras 3a, 3b y 3c (que se mostrarán más adelante) ilustran tres posibles configuraciones del transpondedor para decidir la respuesta:

- CONT 0 dB: límite de No respuesta del transpondedor, (línea continua en negrita: por debajo de este límite el transpondedor no responde);

- CONT 9 dB: límite de garantía de respuesta del transpondedor (guiones grandes en negrita: más allá del cual debe responder el transpondedor);

- CONT 5 dB: promedio de respuesta de un transpondedor típico, es decir, la mayoría de los objetivos (guiones pequeños en negrita: más allá el transpondedor típico responde).

Nótese que el acimut representa la posición de un objetivo o eje en el marco de referencia absoluto, mientras que el rumbo representa el ángulo relativo a la posición de la antena. En sentido estricto, los diagramas de la figura 1 están en función del rumbo. En lo que sigue, el acimut y el rumbo se confundirán.

La figura 2 ilustra la potencia de un conjunto de señales de detección (en dBm) en función de la distancia al objetivo expresada en NM (millas náuticas), para un ejemplo de una aeronave con buena sensibilidad a las interrogaciones de radar y buena potencia al responder a ellas. Este gráfico muestra, considerando un umbral de procesamiento de la respuesta del radar del orden de -86dBm, la posibilidad de aumentar el lóbulo efectivo en 35dB hasta 30NM o incluso en 25dB hasta 120NM.

La invención aprovecha este margen de señal en particular en dos casos típicos encontrados por un radar secundario, la gestión en modo S de objetivos cercanos y la gestión de un pico de sobrecarga localizado en acimut, aunque la invención puede aplicarse por supuesto a otros casos.

En el caso de la gestión en Modo S de los objetivos cercanos, el radar calcula la posible posición de un objetivo en la cita de la antena del siguiente giro para realizar una interrogación selectiva con la dirección en modo S de ese objetivo. Dependiendo de la misión del radar, la velocidad de maniobra de un objetivo a rastrear puede ser grande, especialmente si el objetivo está cerca, y por lo tanto conduce a una dimensión acimutal de la ventana de evolución (posible ubicación del objetivo en el siguiente giro) mucho mayor que el lóbulo efectivo habitual del radar.

Según la invención, el radar modifica dinámicamente sus ajustes en transmisión y en recepción para aumentar su haz efectivo en función del tamaño de la ventana de evolución sólo para las transacciones selectivas a realizar con ese objetivo. La finalidad es doble:

- reducir la tasa de interrogación para limitar la contaminación ;

- así se limita la pérdida de tiempo de iluminación del radar para procesar otros objetivos en el mismo acimut. En el caso de la gestión de un pico de sobrecarga de aeronaves localizadas en acimut, especialmente en el caso de un sector azimutal (típicamente 3,5° requeridos) muy cargado de objetivos con una alta tasa de transacciones selectivas en modo S a realizar (extracción de N "BDS" por giro por objetivo, a menudo N>2) la duración de la iluminación producida por el haz efectivo habitual (especialmente si el radar está girando rápido como un radar de aeropuerto típicamente a 4 segundos por giro) puede no permitir asegurar todas las transacciones selectivas en modo S requeridas en todos los objetivos. Según la invención, el radar cambia dinámicamente sus ajustes en transmisión y en recepción para aumentar su haz efectivo en función de la distancia al objetivo para:

- aplazar todas las transacciones selectivas en modo S del enlace de datos (Data Link), excepto una, fuera del lóbulo efectivo habitual;

- mantener una transacción selectiva en modo S, Data Link o no, en el lóbulo efectivo habitual para garantizar una localización precisa del objetivo, que es la misión principal del radar de vigilancia ATC.

Se consideran dos nuevos tipos de ajuste de la anchura efectiva del haz:

- El ajuste llamado "Wide Beam", que se realiza transmitiendo siempre interrogaciones selectivas en Modo S en el diagrama suma (SUM) y escuchando las respuestas en el diagrama SUM y/o en el diagrama diferencia (DIFF) con un haz ancho (hasta 6°) actuando sobre los ajustes para la supresión de lóbulos secundarios de interrogación (ISLS) en transmisión reduciendo la potencia de las señales transmitidas en CONT en 20 dB y en recepción, bajando el nivel de RSLS y TVBC (“Time Variable base Clipping” o bien adaptando el umbral de detección del radar en función de la distancia al objetivo) en, por ejemplo, -20 dB;

- El llamado ajuste "Enhanced Wide Beam", que se consigue transmitiendo las interrogaciones selectivas en el diagrama SUM y/o DIFF y escuchando las respuestas en SUM y/o DIFF con un haz muy ancho (hasta 8°), y también actuando sobre los ajustes ISLS en transmisión reduciendo la potencia de las señales transmitidas en CONT en 20 dB y en recepción bajando el nivel de RSLS y TVBC en, por ejemplo, -20 dB.

El canal de control permite realizar la función RSLS de supresión de los lóbulos secundarios en recepción, para lo cual filtra las señales captadas por los lóbulos secundarios procesando únicamente aquellas señales cuyo nivel de señal recibido durante una detección por SUM o DIFF vs CONT corresponde realmente a un objetivo presente en el lóbulo principal ampliado.

En recepción, si el nivel de la señal recibida por el canal CONT, incrementado por un valor parametrizable "RSLS_SUM", es superior al nivel recibido por el canal SUM, el radar no procesa la respuesta recibida en SUM. Asimismo, si el nivel de la señal recibida por el canal CONT, incrementado por un valor parametrizable "RSLS_DIFF", es superior al nivel recibido por el canal DIFF, el radar no procesa la respuesta recibida en DIFF. En el caso de la presente invención, los umbrales RSLS_SUM y RSLS_DIFF pueden reducirse a -20 dB.

Para un mismo objetivo, siempre es posible cambiar entre las tres configuraciones propuestas en cada transacción del modo S: Estándar, Wide Beam y Enhanced Wide Beam, e incluso entre estos con ajustes más finos (de 0 a -20 dB), pero siempre de forma consistente entre:

- transmisión: el nivel de potencia en el ISLS ;

- recepción: tanto el umbral RSLS_SUM o RSLS_DIFF como el TVBC.

Estos ajustes se resumen en la siguiente tabla y se ilustran en relación con las figuras 3a a 3c y las figuras 4a y 4b. En ambos casos, el ajuste parametrizado de ISLS, RSLS y TVBC permite ajustar la anchura del haz EBW en un paso mejor que 0,25 grados.

La tabla siguiente resume estos ajustes para un radar secundario según la invención, en aplicación ATC o IFF (los valores dados como ejemplos corresponden a una antena ATC habitual).

[Tabla 1]

Clásicamente, mientras que la anchura efectiva del lóbulo es de alrededor de /- 2° en el alcance cercano, los radares actuales utilizan principalmente la parte de medida de la desviación útil en modo S para la vigilancia, es decir, /-1,2° en cualquier alcance, de ahí la anchura de 2,4° indicada en la tabla anterior.

La tabla también recuerda el ajuste habitual ("Standard beam") transmitiendo las interrogaciones selectivas en el canal SUM y escuchando las respuestas en el canal SUM con el haz estándar de anchura sustancialmente igual al lóbulo de vigilancia, es decir, 2,4°, para tener una medida de la desviación f(DIFF/SUM) utilizable de buena calidad para la precisión azimutal del radar entre los 4° posibles del haz EBW efectivo.

El uso de estos ajustes en los dos ejemplos de gestión mencionados ("Wide Beam y Enhanced Wide Beam") permite, durante la fase de búsqueda (búsqueda de la posición del objetivo en la ventana de evolución) en función de la posición de la antena con respecto a la posición prevista, muestrear (mediante interrogaciones selectivas) la ventana de evolución con los diferentes ajustes del haz: esto significa que los haces "Wide Beam"(“ 6°) y "Enhanced Wide Beam"(“ 8°) tienen ahora un paso de más de 2 a 3 veces el paso del haz estándar "Standard Beam" (“ 2,4°), reduciendo así el número de interrogaciones en la misma proporción.

Cabe señalar que la transición de un haz a otro puede ser parametrizada por el operador a priori en función de la probabilidad de evolución de los objetivos y de su tasa de respuesta: así, es posible solapar los acimuts cubiertos por diferentes interrogaciones para adaptarse a las aeronaves con una tasa de respuesta escasa en detrimento del número de interrogaciones transmitidas.

Durante una detección, la posición de un objetivo es pre-localizada en acimut utilizando las características de la antena y los niveles recibidos (o no) en los tres diagramas SUM, DIFF y control frontal (CONT_front).

A continuación, durante la fase de diálogo con el objetivo, se realizan todas las transacciones Data Link restantes (extracción de BDS u otras), excepto una, a priori, fuera del lóbulo de vigilancia (“2,4°). Para mejorar aún más la precisión azimutal del radar y no interrogar demasiado, el período RC (Roll Call) para el que el objetivo está más cerca del eje de la antena (ganancia mínima en DIFF y ganancia máxima SUM) se calcula para efectuar la última interrogación (sólo con fines de vigilancia o quizás de Data Link) utilizando la posición pre-localizada en acimut establecida con suficiente precisión durante la detección de la fase de búsqueda.

La invención propone una gestión optimizada de la anchura efectiva del haz (EBW) de un radar secundario ATC/IFF aprovechando la antena existente (antena, junta rotativa, cables) mediante una adaptación dinámica a las características de cada objetivo en cuestión. Esto se consigue gestionando a nivel de cada transacción en Modo S (interrogación y respuesta) para cada objetivo en Modo S, independientemente de los demás objetivos en Modo S, para al menos los tres tipos de haz diferentes que se indican a continuación (valor ajustable entre ellos con un paso que puede bajar a 0,25° en función de la velocidad de rotación del radar):

"Enhanced Wide Beam" (EBW máximo > 8°);

"Wide Beam" (EBW máximo > 6°);

"Standard Beam" (EBW típico > 2,4°).

Para los objetivos cercanos en Modo S, la adaptación dinámica se realiza navegando por su ventana de evolución: - en la fase de búsqueda gracias a un haz más ancho ("Wide Beam" o "Enhanced Wide Beam") para reducir drásticamente la tasa de interrogación selectiva (de dos a tres veces menos que en la actualidad);

- en la fase de localización después de la detección, volviendo a un haz habitual (“Standard Beam”) y mejorando la precisión azimutal del radar en este tipo de objetivos manteniendo una interrogación de lóbulo central.

Para los objetivos en Modo S hasta una distancia media, la adaptación dinámica se consigue distribuyendo las transacciones por naturaleza en el haz:

- realizando todas las transacciones de de tipo Data Link, excepto una, en el borde del lóbulo del haz estándar, es decir, entre aproximadamente ± 1,2° y el lóbulo ancho (Wide Beam” entre aproximadamente ± 3°, o "Enhanced Wide Beam" entre aproximadamente ± 4°);

- manteniendo una transacción (Data Link o no) para la localización en acimut lo más cerca posible del centro del lóbulo.

Las figuras 3a, 3b y 3c ilustran los diferentes ajustes del haz de transmisión, para una antena tipo LVA, que conducen al haz tipo “Standard Beam" (figura 3a), al haz tipo “Wide Beam" (figura 3b) y al haz tipo "Enhanced Wide Beam" (figura 3c). La antena es una antena ATC.

La antena comprende:

- un diagrama SUM para las interrogaciones;

- un diagrama CONT para bloquear los transpondedores fuera del lóbulo principal;

- un diagrama DIFF, normalmente no utilizado en la transmisión, para localizar los objetivos en el lóbulo en recepción.

Por convención, en estas figuras y en las subsiguientes en acimut, las líneas en negrita, continuas o discontinuas corresponden a la decisión de procesamiento del receptor en función de la energía radiada en el diagrama CONT y sus parámetros internos:

- bien del transpondedor para las figuras 3a, 3b y 3c;

- o bien del radar para las figuras 4a y 4b.

Las figuras 3a, 3b y 3c muestran los diagramas SUM, DIFF y CONT en el plano acimutal para la transmisión. Los diagramas de antena permanecen fijos, es la energía radiada la que se modula en potencia para permitir diferentes ajustes del EBW_TX.

El ajuste del lóbulo en transmisión efectivo se establece a través del nivel de señal ISLS, cuya función esencial es bloquear los transpondedores fuera del haz principal susceptibles de ser interrogados involuntariamente por las interrogaciones radiadas a través de los lóbulos secundarios.

Las antenas ATC son de gran tamaño para ser de muy buena calidad con lóbulos secundarios muy bajos permitiendo sin riesgo, además, en el modo S naturalmente selectivo, la interrogación por un lóbulo secundario. El nivel de energía radiada por el diagrama CONT varía así, lo que permite ampliar la anchura efectiva del haz de transmisión (EBW_TX), definiéndose la anchura efectiva entre los dos puntos de intersección entre el diagrama SUM (vs DIFF) y el diagrama ISLS (típicamente el diagrama CONT la diferencia de potencia entre la interrogación selectiva en SUM_vs DIFF y la señal en CONT, que es un ajuste intrínseco del transpondedor) en una posición acimutal dada del objetivo frente al eje de la antena. La figura 3a muestra el caso del ajuste habitual ("Standard Beam" - primer ajuste de la tabla):

- La curva 31 representa el umbral de un transpondedor ajustado a 0dB, es decir, el diagrama radiado por CONT ya que la potencia ISLS transmitida es igual a la de la interrogación en SUM: la que da el mayor EBW_TX ; - Las curvas 32, 33 en líneas discontinuas corresponden a la subida del diagrama CONT según los otros 2 ajustes posibles de un transpondedor:

- la curva 33 ilustra el ajuste de 9 dB, que se utiliza convencionalmente para definir el EBW_TX garantizado de un transpondedor;

- mientras que la curva 32 muestra el ajuste de 5 dB, que suele dar el EBW_TX medio de un transpondedor.

Los puntos de intersección A, A' entre las curvas SUM y CONT delimitan la anchura efectiva garantizada del lóbulo disponible en los transpondedores, sustancialmente inferior a 4°. Los puntos A” y A'” la anchura máxima efectiva en ajuste de “Standard Beam”.

La figura 3b muestra un primer ensanchamiento del lóbulo efectivo, correspondiente al ajuste de "Wide Beam" (segundo ajuste de la tabla).

La anchura efectiva del haz se consigue aquí disminuyendo la energía radiada por el diagrama CONT de 20 dB, como se ilustra en la curva 34, delimitada por los puntos de intersección B, B'. El haz efectivo EBW garantizado es sustancialmente igual a 6°. Los puntos B" y B'" delimitan la máxima anchura efectiva del lóbulo en el ajuste de "Wide Beam".

Cabe señalar que la invención es particularmente aplicable con el ajuste de "Wide Beam" solamente.

La figura 3c muestra un ensanchamiento adicional, el más amplio correspondiente al ajuste de "Enhanced Wide Beam" (tercer ajuste en la tabla). En esta configuración, se mantiene el mismo descenso del diagrama CONT, ilustrado por la curva 34, pero la transmisión de las interrogaciones selectivas en modo S se realiza principalmente en el diagrama DIFF. El ancho de haz efectivo garantizado queda así delimitado por los puntos de intersección C, C' entre el diagrama CONT y el diagrama DIFF. La anchura efectiva del haz garantizada aquí es sustancialmente igual a 8°. Los puntos C" y C'" delimitan la máxima anchura efectiva del lóbulo en el ajuste de "Enhanced Wide Beam". La emisión en el diagrama DIFF se realiza según el procedimiento descrito en la solicitud de patente francesa publicado con el número 2965063.

En términos de hardware, el radar secundario comprende así una antena que tiene un diagrama de radiación que forma el canal SUM, un diagrama de radiación que forma el canal DIFF y un diagrama de radiación que forma el canal CONT y medios para generar mensajes de interrogación en modo S en el canal SUM y medios para generar señales ISLS en el canal CONT, así como medios para transmitir estos mensajes a través de los canales SUM y CONT. También incluye medios para recibir y procesar las señales recibidas por los canales SUM, DIFF y CONT, configurados para detectar las respuestas del objetivo (aeronave) en las señales recibidas por el canal SUM y para realizar un procesamiento de monopulso y un procesamiento SLS en estas respuestas utilizando las señales recibidas por los canales DIFF (para medida de la desviación) y CONT (para la supresión de lóbulos secundarios -RSLS) de la antena.

Para implementar la transmisión en el diagrama DIFF, y obtener así un haz ancho de tipo "Enhanced Wide Beam", los medios para generar mensajes de interrogación están configurados además para generar también mensajes de interrogación en el canal DIFF, y los medios de transmisión están configurados también para poder transmitir estos mensajes en el canal DIFF de la antena.

Las figuras 4a y 4b ilustran los ajustes en recepción a 1090 MHz. En recepción, el canal SUM se utiliza para la detección de la respuesta, el canal CONT para filtrar las respuestas fuera del lóbulo principal y el canal DIFF clásicamente para localizar las respuestas por medida de la desviación, pero que también puede utilizarse para la detección.

La figura 4a ilustra un ajuste clásico. Los límites habituales de la función de medida de la desviación clásica utilizando los diagramas DIFF y SUM casi entre los puntos donde SUM=DIFF están definidos por las líneas 41, 42 correspondientes a las intersecciones entre los diagramas SUM y DIFF. Los límites angulares de la emisión están definidos por las líneas 43, 44 que corresponden a las intersecciones entre los diagramas SUM y CONT elevados de RSLS a 9dB.

La figura 4b ilustra un ajuste según la invención. En este ajuste, la invención hace uso de un lóbulo efectivo máximo en detección (transmisión):

- bien por las líneas 45', 46' correspondientes a la intersección del diagrama SUM y el diagrama CONT en la posición rebajada por un máximo típicamente de 20dB curva 49;

- o bien por las líneas rectas 43', 44' correspondientes a la intersección del diagrama DIFF y el diagrama CONT en la posición rebajada por un máximo típicamente de 20dB curva 49.

En este límite, el lóbulo consta de tres partes:

- una primera zona acimutal A1 delimitada por las líneas rectas 41', 42' correspondientes a las intersecciones de los diagramas SUM y DIFF, para vigilancia en la medida de la desviación f(DIFF/SUM) centrada con la precisión requerida para la misión del radar, generalmente hasta aproximadamente ± 1,2°;

- una segunda zona A2 delimitada por las líneas rectas simétricas 45', 46', externas a las líneas rectas precedentes 41', 42', para vigilancia en la medida de la desviación ampliada f(DIFF/SUM) con el fin de localizar con menos precisión un objetivo en el lóbulo para interrogarlo de nuevo en la primera zona, típicamente de aproximadamente ± 1,2° a aproximadamente ± 3°;

- una tercera zona A3, correspondiente al lóbulo máximo, delimitada por las mencionadas líneas rectas 43', 44', para pre-localizar un objetivo con menos precisión en la medida de la desviación según la invención f(DIFF/CONT) en el lóbulo con el fin de interrogarlo de nuevo en la primera zona, típicamente entre unos ± 2,5° y unos ± 4,5°; en efecto, la medición de la desviación según la invención f(DIFF/CONT) también puede utilizarse ventajosamente en la zona A2, en particular cuando la potencia recibida en CONT es mayor que la recibida en SUM, es decir, a partir de /-2,5°.

Cabe señalar que el ajuste del lóbulo efectivo en recepción se realiza a través del nivel de señal RSLS, cuya función esencial es suprimir las respuestas de los transpondedores fuera del haz principal, siendo éstas generalmente frutos o respuestas sincrónicas reflejadas en los obstáculos.

El ajuste del lóbulo efectivo en recepción también se realiza suprimiendo la ley TVBC que convencionalmente limita la dinámica de las respuestas procesadas a un máximo de 15dB por debajo del máximo de SUM en el lóbulo. De nuevo, en el Modo S el aspecto selectivo de la respuesta esperada con bastante precisión en acimut y distancia permite reducir tanto el umbral RSLS como el nivel de señal requerido por la TVBC sin riesgo de falsa detección o incluso eliminarlo.

Según la invención, se realiza una pre-localización:

- por medida de la desviación ampliada (función de los niveles en SUM y DIFF) para las detecciones en el borde del lóbulo, normalmente hasta unos /-2,5°;

- por una nueva medición de la desviación (función de los niveles en DIFF y CONT) para las detecciones en el borde del lóbulo, normalmente de /-2,5° a /-4,5°;

para completar la medición precisa de la desviación f(DIFF/SUM) aplicable en el lóbulo principal.

El propósito de esta pre-localización en acimut es permitir elegir el siguiente RC más cercano al centro del lóbulo principal para volver a interrogar selectivamente este objetivo para realizar una próxima detección con la localización de vigilancia en acimut más precisa (la precisión óptima en medida de la desviación está en el centro del lóbulo). Las aeronaves que evolucionan a corta y media distancia del radar que tienen una fuerte dinámica, tanto con respecto a las interrogaciones del radar como a las respuestas del transpondedor, permiten asegurar un nivel por encima del umbral de detección, tanto del transpondedor como del radar, a pesar de una atenuación cercana a 35dB proporcionada por la modulación de lóbulos. Esto permite aumentar la anchura del lóbulo efectivo EBW mediante un ajuste.

Sin embargo, como las señales en el borde del lóbulo expandido son de nivel inferior que las del centro del lóbulo, son más "frágiles", y como resultado los haces expandidos sólo se utilizan cuando tienen una contribución funcional en la secuenciación del radar, pero no sólo para las dos aplicaciones mencionadas.

Los haces radiados efectivos EBW tienen en cuenta las combinaciones entre:

- los diagramas de emisión con ajustes de emisión ;

- los diagramas de recepción con los ajustes de recepción.

para constituir:

- haz “Standard Beam” (ajuste habitual del radar secundario):

- Transmisión de interrogaciones en SUM con ajuste del lóbulo de procesamiento de las respuestas del transpondedor mediante un ISLS en CONT (+9dB): reducido a la zona de recepción cercana a la vigilancia; - Recepción de las respuestas en SUM con ajuste del lóbulo de procesamiento de las respuestas del transpondedor mediante un RSLS (por ejemplo, 9dB adaptados al transpondedor mínimo en ISLS) y una ley TVBC para limitar la falsa alarma principalmente útil en el protocolo SSR;

- haz “Wide Beam”:

- Transmisión de interrogaciones en SUM con ensanchamiento del lóbulo de respuesta del transpondedor por un ISLS en CONT que está atenuado (por ejemplo, -20dB);

- Recepción de respuestas en SUM y/o DIFF con ampliación del lóbulo de procesamiento de la respuesta del transpondedor por un RSLS atenuado (por ejemplo, -20dB) y una ley TVBC atenuada en 20 dB o suprimida; - haz “Enhanced Wide Beam”:

- Transmisión de interrogaciones en DIFF con ampliación del lóbulo de respuesta del transpondedor por un ISLS en CONT atenuado (por ejemplo, -20dB), esta transmisión se describirá más adelante;

- Recepción de respuestas en DIFF y SUM y con ampliación del lóbulo de procesamiento de la respuesta del transpondedor por un RSLS atenuado (por ejemplo, -20dB) y una ley TVBC atenuada en 20dB o suprimida. Ahora se describe la gestión optimizada de los objetivos en Modo S cercanos.

Una finalidad de esta implementación de la invención es reducir la tasa de interrogación del radar para un objetivo, principalmente a corta distancia del radar. En efecto, para este tipo de objetivo, la evolución potencial tras una posible maniobra del objetivo entre dos detecciones requiere que la ventana de búsqueda del radar en el siguiente giro para este objetivo se amplíe mucho más allá del haz EBW, debido a la incertidumbre de la trayectoria del objetivo (ventana de evolución del objetivo entre giros), en función de ambos:

- del periodo de rotación de la antena del radar;

- de la tasa de maniobra posible de los objetivos a seguir (tasa de amplitud de la incertidumbre de la trayectoria). El principio de la invención consiste en modificar dinámicamente el haz efectivo EBW en modo S para el objetivo en cuestión en función de la posición del eje de la antena con respecto a la posición prevista del objetivo. La posición prevista es la que corresponde a una continuidad en el vuelo del objetivo desde los giros de antena anteriores. En la práctica, esta es la posición más probable.

La adaptación del lóbulo EBW efectivo se realiza a medida que el eje de la antena se aproxima a la posición prevista según el nivel de equipamiento del radar, un equipo completo permite el procesamiento por haces "Enhance Wide Beam", "Wide Beam" y "Standard Beam", un equipo habitual permite el procesamiento por haces "Wide Beam" y "Standard Beam".

Los momentos de cambio de un lóbulo efectivo a otro son totalmente configurables por un operador según, en particular según:

- la misión del radar ;

- el tipo de objetivo a detectar (su tasa de respuesta, su evolutividad, etc.) ;

- las limitaciones en la tasa de repetición de interrogación en la zona del objetivo, que puede depender del acimut del objetivo;

- el número de transacciones en Modo S a realizar por aeronave y por giro, especialmente en este acimut.

La figura 5 ilustra el principio de la gestión dinámica del haz en función de la posición del eje de la antena (en acimut) con respecto a la posible ventana de posición de un objetivo en evolución para un radar totalmente equipado. En concreto, la figura 5 muestra los diferentes haces ("Enhanced Wide Beam", "Wide Beam" y "Standard Beam") en relación con la posición acimutal prevista del objetivo, con los propios haces representados en función del eje de la antena (desapuntamiento) en relación con el acimut (posición prevista) del objetivo.

En la ventana de evolución del objetivo, en función del desapuntamiento del eje de la antena respecto a la posición prevista (siendo la posición prevista la posición más probable del objetivo teniendo en cuenta su vuelo anterior en los giros anteriores), la gestión del radar adapta la anchura del haz ("Enhanced Wide Beam", "Wide Beam" o "Standard Beam") durante una interrogación selectiva independientemente para cada objetivo.

En el caso de una ventana de evolución grande en comparación con el haz habitual, la utilización de un haz ampliado permite reducir la tasa de interrogación del radar teniendo la certeza de detectar el objetivo de forma convencional dando un paso de interrogación en grados del orden de medio haz, por ejemplo:

- en "Standard Beam": 1,2° ;

- en "Wide Beam": 3° ;

- en "Enhanced Wide Beam": 4°.

Una vez localizado el objetivo, el radar adapta el haz utilizado en función de la tarea restante a realizar con este objetivo y de su posición en el haz cuando se detecta:

- mantiene el haz expandido para finalizar el Data LInk (ver el ejemplo siguiente);

- cambia el haz habitual (Standard Beam) para una localización precisa de la vigilancia.

Las figuras 6a y 6b ilustran secuencias de interrogación para un objetivo no evolutivo. En este caso, la posición real del objetivo se confunde con la posición prevista del objetivo. En estas figuras, las flechas en trazos discontinuos corresponden a las interrogaciones fallidas (TX), y las flechas en trazos continuos corresponden a las interrogaciones (TX) que fueron respondidas. Las longitudes de las flechas corresponden a la anchura del lóbulo que el radar está procesando. A continuación se utilizará la misma codificación para las figuras 7a y 7b.

La figura 6a corresponde a una secuenciación habitual y la figura 6b corresponde a una secuenciación según la invención. La posición prevista del objetivo y de los haces se muestra en el mismo modo de representación que en la figura 5 complementada con:

- los periodos de All Call_AC (para la vigilancia del transpondedor SSR y las interrogaciones no selectivas en Modo S) están representados por pequeños cuadrados;

- los periodos Roll Call_RC (para la vigilancia selectiva en modo S) se representan con rectángulos más grandes (normalmente un RC dura “ 2 veces un AC);

- un período RC para las interrogaciones selectivas es, por ejemplo, del orden de 0,7° en función de la velocidad de rotación de la antena del radar.

La posición de la antena se representa mediante círculos al lado del desapuntamiento del eje de la antena respecto a la posición prevista del objetivo, con las transmisiones de interrogación para ese objetivo marcadas con el símbolo "tx" en el RC.

En el caso de la figura 6a (secuenciación habitual), la estrechez del haz ("Standard Beam") obliga a transmitir muchas interrogaciones, sobre todo cuanto más se acerque al haz, ya que la probabilidad de la presencia del objetivo aumenta en la práctica.

En el caso de la figura 6b, según la invención, el haz EBW efectivo para el objetivo se modifica dinámicamente según la figura 5 en función de la posición del eje de la antena con respecto a la posición prevista del objetivo. El número de interrogaciones se adapta entonces a la anchura efectiva del haz. A modo de ejemplo, en las figuras 6a, 6b, 7a y 7b, el solapamiento de lóbulos entre 2 interrogaciones sucesivas se elige para que sea constante en la mitad de un lóbulo, con el fin de permitir nuevas transacciones en Modo S con el mismo objetivo una vez detectado. En particular, el número de interrogaciones puede reducirse aumentando la anchura del haz ("Wide Beam" y luego "Enhanced Wide Beam"), reduciendo así el número de interrogaciones innecesarias inducidas durante la búsqueda siguiendo la evolución del objetivo.

Las figuras 7a y 7b ilustran secuencias de interrogación para un objetivo en evolución. En este caso, la posición real del objetivo difiere de la posición prevista por haberse desplazado en acimut creciente, lo que constituye el peor caso de las interrogaciones selectivas innecesarias.

La figura 7a corresponde a una secuenciación habitual y la figura 7b corresponde a una secuenciación según la invención. La posición prevista del objetivo, así como la posición real del objetivo, y los haces se muestran en el mismo modo de representación que en la figura 5. En el caso de la figura 7a, la escasa anchura del haz obliga a realizar un gran número de interrogaciones. En el caso de la figura 7b, la adaptación del número de interrogaciones a la anchura del haz, modifica dinámicamente en función del desapuntamiento de la antena respecto a la posición prevista o real del objetivo, el número total de interrogaciones puede volver a reducirse considerablemente.

La comparación entre las figuras 6a y 6b, por una parte, y entre las figuras 7a y 7b, por otra, muestra que la invención permite obtener una ganancia del 50% al 60% sobre la tasa de interrogaciones inútiles inducidas naturalmente por la evolución de los objetivos. De hecho, en el caso del objetivo no evolutivo, hay 4 interrogaciones innecesarias (Figura 6b) en lugar de 10 (Figura 6a), y en el caso de un objetivo evolutivo, hay 10 interrogaciones innecesarias (Figura 7b) en lugar de 21 (Figura 7a).

Las figuras 8a, 8b y 8c ilustran las transacciones en modo S en función de la distancia a un objetivo, específicamente la gestión de las transacciones en modo S por naturaleza en el haz. En estas figuras, el eje de ordenadas representa la anchura del haz en acimut y el eje de abscisas la distancia.

La figura 8a ilustra el caso habitual ("Standard Beam") en el que las transacciones (de vigilancia y de datos) se realizan todas en un haz central de una anchura determinada delimitada por las líneas 81, 82, una anchura típicamente igual a unos 3° según ciertos requisitos operativos que pueden incluso llevar a una reducción a 2,4° del lóbulo efectivo para garantizar la localización de vigilancia de cualquier transacción en modo S.

Las figuras 8b y 8c ilustran la gestión según la invención para un caso de "Wide Beam" y para un caso de " Enhanced Wide Beam" respectivamente.

Uno de las finalidades de esta gestión según la invención es, en particular, procesar una carga local más elevada de transacciones en modo S en acimut, típicamente de 3,5° según los requisitos operativos de Eurocontrol, distribuyendo esta carga en un haz de tipo "Wide Beam" o "Enhanced Wide Beam" según el nivel de equipamiento del radar.

[0098] Para ello, el procedimiento según la invención también utiliza ventajosamente la adaptación de los haces en función del número de transacciones en modo S a realizar, consiguiendo así una gestión óptima de estas transacciones.

El radar establece así el número de transacciones en Modo S a realizar en una anchura de haz determinada, por ejemplo 3,5°, en el siguiente rango de acimut, por ejemplo los siguientes 5 grados.

Si este número de transacciones excede la capacidad de transacciones en modo S para un lóbulo habitual "Standard Beam" para la configuración del radar (velocidad de rotación, tipo de antena, modo de interrogación a realizar, alcance del radar instrumentado...), el radar amplía dinámicamente 83, 84 el haz efectivo EBW en modo S al tipo "Wide Beam" para cada objetivo en este haz según el número N de transacciones a realizar con este objetivo. Para posicionar N-1 transacciones por objetivo fuera del lóbulo principal, el radar:

- pre-localiza el objetivo en el borde del lóbulo principal por medida de la desviación entre las señales de los diagramas DIFF y SUM o DIFF y CONT;

- mantiene una transacción, Data Link o no, en el centro del lóbulo para posicionar el objetivo con precisión en azimut, asegurando así la tarea de vigilancia.

La figura 8b ilustra este caso. A continuación, la carga (de Vigilancia y Data Link) se reparte en 6° hasta la mitad de la distancia de un radar de largo alcance (unas 170 NM en el ejemplo de la figura). Dependiendo de la distribución de los objetivos en distancia, esto puede ahorrar ventajosamente más del 50% del tiempo de iluminación en comparación con el lóbulo habitual "Standard Beam".

La figura 8c ilustra el caso de uso del haz "Enhanced Wide Beam", que el radar puede implementar si dispone del equipo necesario. En este caso, la ampliación del haz 85, 86 permite extender las transacciones Data Link para casi todas las aeronaves en más de 8° hasta la mitad de la distancia y en más de 5° a larga distancia. La figura 8c muestra que es ventajoso transmitir datos (Data Link) en los bordes del haz, y globalmente en mayor número.

Las figuras 8b y 8c muestran que la invención realiza ventajosamente una gestión dinámica de las transacciones, mediante la adaptación dinámica de los haces radiados, en particular en función de la proximidad de los objetivos (aviones), en función del número de aviones a gestionar en acimut, es decir, en última instancia, en función de la distribución de la carga y del número de aviones en acimut.

La gestión dinámica y adaptativa del haz también puede aplicarse a objetivos de muy largo alcance con una baja tasa de respuesta debido, por ejemplo, a su presencia en un área geográfica con una alta tasa de interrogación por parte de otros sensores. Para aumentar el número de interrogaciones selectivas sobre este objetivo, requeridas por su baja tasa de respuesta para, no obstante, detectarlo, el radar interroga en DIFF, luego en SUM y finalmente continúa si es necesario en DIFF mientras el radar no haya obtenido las respuestas requeridas del objetivo. En el caso de objetivo de largo alcance, la ventana de evolución es muy pequeña, reducida en la práctica a la ventana de ruido del radar, el objetivo es por tanto perfectamente conocido en posición, el radar puede por tanto utilizar con certeza el diagrama SUM o DIFf para interrogar en función de la diferencia en acimut entre el eje de la antena y la posición prevista del objetivo.

La figura 9a muestra el lóbulo efectivo típico con una antena ATC de un objetivo a muy larga distancia visto clásicamente por el radar a elevación cero, para el cual el balance del radar sólo permite clásicamente una modulación del lóbulo de unos 4dB que conduce a un lóbulo EBW efectivo al final del alcance de unos /-1,25°. La figura 9b muestra la gestión dinámica del haz para un objetivo de largo alcance en etapas, respectivamente: - cuando el acimut 91 del eje de la antena es inferior a 2,5° del acimut de la posición prevista del objetivo, representada por una línea 92, el radar no interroga a este objetivo;

- cuando el acimut del eje de la antena es inferior entre 1,2° y 2,5° del acimut de la posición prevista del objetivo, el radar interroga selectivamente a este objetivo utilizando el diagrama DIFF;

- cuando el acimut del eje de la antena está entre -1,2° y 1,2° del acimut de la posición prevista del objetivo, el radar interroga selectivamente a este objetivo utilizando el diagrama SUM;

- cuando el acimut del eje de la antena es superior entre 1,2° y 2,5° del acimut de la posición prevista del objetivo, el radar interroga selectivamente a este objetivo utilizando el diagrama DIFF;

- cuando el acimut del eje de la antena es superior a 2,5° del acimut de la posición prevista del objetivo, el radar deja de interrogar al objetivo.

Este enfoque permite por lo tanto duplicar el lóbulo efectivo en los objetivos con una baja tasa de detección debido a un entorno contaminado y, por lo tanto, duplicando (el EBW aumenta de “2,5° a 5°) el número de interrogaciones selectivas en este objetivo para asegurar mejor su detección por el radar.

La invención se ha descrito para su implementación por un radar secundario ATC. También se aplica a un radar tipo IFF que tiene que superar el mismo problema.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Radar secundario que comprende una antena que tiene un diagrama de radiación que forma el llamado canal de suma SUM, un diagrama de radiación que forma un canal de diferencia conocido como DIFF y un diagrama que forma un canal de control conocido como CONT, medios para generar al menos mensajes de interrogación en el canal SUM y señales ISLS en el canal CONT, medios para transmitir estos mensajes, respectivamente, a través del canal SUM y del canal CONT, medios para recibir y procesar las señales recibidas a través de los canales SUM, DIFF y CONT, configurados para detectar las respuestas del objetivo en las señales recibidas a través del canal ^sU^my/o DIFF y para realizar el procesamiento de la medida de la desviación y el procesamiento RSLS en estas respuestas, caracterizado porque los medios de transmisión están configurados de manera que, para cada objetivo independientemente, la anchura del haz de transmisión de las interrogaciones y de recepción de las respuestas selectivas en modo S se controla dinámicamente en función de la ventana de evolución de dicho objetivo y de la posición del eje de dicha antena en de dicha ventana, con el fin de asegurar la detección de dicho objetivo reduciendo el número de interrogaciones selectivas mediante una sub-interrogación selectiva de dicho objetivo, garantizando al mismo tiempo su posicionamiento preciso en acimut:

- volviendo a interrogar selectivamente en modo S dicho objetivo pre-localizado, mediante el cálculo del período ”Roll Call” más cercano al centro de dicho lóbulo principal para garantizar la precisión en acimut.

2. Radar secundario según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de transmisión están configurados de manera que, para cada objetivo, la anchura del haz para transmitir interrogaciones y recibir respuestas selectivas en modo S se controla en función del número pre-evaluado de transacciones selectivas a procesar en un acimut determinado, ensanchándose dicho haz independientemente para cada objetivo si dicho número es superior al número potencial de transacciones selectivas alcanzables en un haz de tipo estándar (81, 82):

- distribuyendo las llamadas transacciones "data link (enlace de datos)" fuera (81, 83, 82, 84) de dicho haz estándar, que se dedica entonces principalmente a la vigilancia;

- pre-localizando el objetivo en el borde de dicho lóbulo principal por la medida de la desviación extendida utilizando las respuestas recibidas en los canales DIFF y SUM;

- manteniendo una transacción, de tipo "data link" o no, y re-interrogando selectivamente en modo S dicho objetivo pre-localizado calculando la señal "Roll Call" más cercana al centro de dicho lóbulo principal para asegurar la precisión en acimut.

3. Radar secundario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aumento de la anchura (B, B', 43, 44) de dicho haz de transmisión de interrogaciones selectivas en modo S se consigue mediante la atenuación del campo radiado (34) por el diagrama CONT.

4. Radar secundario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de generación de mensajes de interrogación están configurados adicionalmente para generar también mensajes de interrogación en el canal DIFF, y estando los medios de transmisión también configurados para poder transmitir estos mensajes a través del canal DIFF de la antena, dicho radar pre-localiza el objetivo en el borde de dicho lóbulo principal mediante la medida de la desviación utilizando las respuestas recibidas en los diagramas DIFF y CONT.

5. Radar secundario según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de transmisión están configurados de tal manera que, para cada objetivo, la anchura del haz para transmitir interrogaciones y recibir respuestas selectivas en modo S se controla en función del número pre-evaluado de transacciones selectivas a procesar en un acimut determinado, ensanchándose dicho haz si dicho número es mayor que el número potencial de transacciones selectivas alcanzables en un haz de tipo estándar (81, 82):

- distribuyendo las transacciones denominadas "data link" fuera (81, 85, 82, 86) de dicho haz estándar asignado íntegramente a la Vigilancia;

- pre-localizando el objetivo en el borde de dicho lóbulo principal mediante la medida de la desviación muy extendida utilizando las respuestas recibidas en los diagramas DIFF y CONT;

6. Radar secundario según la reivindicación 4, caracterizado porque el aumento de la anchura (C, C', 43', 44') de dicho haz de transmisión de interrogaciones selectivas en modo S se consigue utilizando el canal DIFF para la transmisión de dichas interrogaciones y disminuyendo el campo radiado (34) por el diagrama CONT.

7. Radar secundario según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de transmisión están configurados de tal manera que, para cada objetivo, la anchura del haz para transmitir interrogaciones y recibir respuestas selectivas en modo S se controla en función de una tasa de detección de respuestas de la aeronave para la cual el número de interrogaciones se duplica potencialmente interrogando selectivamente a cada objetivo de este tipo sucesivamente en DIFF, luego en SUM y finalmente en DIFF si todavía es necesario.

8. Radar secundario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es del tipo ATC.

9. Radar secundario según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque es del tipo IFF.