jueves, 26 de marzo de 2009

SISTEMAS DE NAVEGACION

EL TRANSPONDEDOR ATC

Con el rápido crecimiento del transporte aéreo civil internacional y domestico desde la segunda guerra mundial, el control del trafico aéreo mediante el radar primario de vigilancia (PSR) y los procedimientos no era adecuado para mantener la seguridad en el aire.

Con este sistema solo los objetivos especialmente equipados provocan un retorno en tierra. Desde entonces este sistema se ha desarrollado y extendido para cubrir el trafico aéreo civil además del militar; el equipo especial que lleva el avión es el transpondedor de control de trafico aéreo (ATC).

Principios básicos
El radar de vigilancia secundario forma parte del sistema de vigilancia radar ATC; siendo el PSR la otra parte.

Se montan dos antenas coaxialmente, una para PSR y la otra para SSR, y se les hace girar a la vez radiando direccionalmente. El SSR por si mismo es capaz de proporcionar información de distancia y marcación, por lo que el PSR podría parecer redundante; no obstante, debemos tener en cuenta aviones que no incorporen transpondedor ATC o posibles problemas.

El transmisor SSR radia impulsos de energía desde una antena direccional. La dirección y temporización de la transmisión SSR va sincronizada con la del PSR. Un avión equipado con un transpondedor que se halle en el camino de la energía radiada responderá con impulsos de r.f. especialmente codificados si reconoce como valida la interrogación. La antena del avión e omnidireccional. La respuesta codificada recibida en tierra es decodificada y se proporciona una indicación apropiada sobre una pantalla al controlador de tráfico aéreo. La respuesta llevara información relativa a identificación, altitud o uno ovarios mensajes de emergencia.

Bibliografía: manual básico de sistemas de navegación 34-43-00 paginas: 178 y 179

EQUIPO MEDIDOR DE DISTANCIA (DME)

El equipo medidor de distancia (DME) es un sistema de impulsos de radar secundario que funciona en la banda de 978-1213 MHz El cual proporciona una indicación continúa y exacta, en la cabina, de la distancia existente entre un avión y el transmisor terrestre (millas náuticas), el sistema básico de radar de abordo consta de: un interrogador (receptor y transmisor combinados), un indicador y una antena omnidireccional, capaz de recibir señales polarizadas verticalmente. La distancia es medida y determinada por el interrogador. Cuando una frecuencia de VOR es seleccionada, la frecuencia DME es automáticamente seleccionada.

Aplicaciones del DME
· Proporciona una línea de posición circular cuando se usa un solo DME. Se obtienen posiciones si se emplea junto con el VOR.
· Su indicación de distancia es muy útil cuando se realiza aproximación con instrumentos.
· Facilita la tarea del ATC en la identificación de radar cuando un avión informa de su posición en función de distancia y dirección desde una estación VOR/DME.
· Cuando dos aviones usan DME y vuelan en la misma vía, las distancias positivas de ambos permiten al ATC mantener una separación segura.
· Las distancias precisas para el descenso se tienen cuando una transpondedor funciona junto con ILS.
· Proporciona la base para mejores patrones de acercamiento.
· Con un computador adicional puede llevarse a cabo la navegación por zonas con gran exactitud.

Principio de funcionamiento
El sistema de tierra se llama "transpondedor" y consta también de un receptor y un transmisor. El interrogador del avión pregunta al transpondedor en una frecuencia portadora determinada, enviando una serie continua de impulsos en pares. La distancia entre los dos impulsos de cada par es de 12_s y el intervalo de tiempo entre los pares se altera al azar, técnica denominada transmisión al azar, PRF. Al mismo tiempo que se efectúa la interrogación, el receptor del avión empieza a computar el tiempo y a buscar la respuesta del transpondedor.

Este replica a la interrogación enviando pares de impulsos en una portadora separada de la interrogación en 63 MHz El receptor capta todas las respuestas que envía el transpondedor a los diferentes aviones, pero solo acepta la que corresponde a su propia PRF.

El receptor busca las respuestas en la gama máxima de 200 mn en cuestión de segundos, durante ese tiempo la aguja o los contadores del indicador se mueven con rapidez. Si no se obtiene una respuesta en el tiempo que se tarda en alcanzar la distancia máxima, la aguja (o los contadores) volverá a la distancia cero y empezara una nueva búsqueda.

Una vez encontrada una respuesta, el receptor se "enclava" en ella y empieza el seguimiento. Se llama así a la situación existente cuando el interrogador ha conseguido respuesta a su propia interrogación y muestra constantemente la distancia a que se encuentra la estación terrestre. Esta distancia se calcula basándose en el conocimiento de la velocidad de las ondas de radio y el tiempo invertido por los impulsos en ir y volver.

Durante el periodo de exploración, el interrogador transmite con una gran velocidad (impulsos por segundo) con el fin de conseguir rápidamente una condición de enclave. Pero si esta no se alcanza al cabo de 15.000 pares de impulsos por segundo, la PRF se reduce a 60 pares de impulsos por segundo y se mantiene esta velocidad hasta que se completa la exploración satisfactoriamente.


Bibliografía: manual básico de sistemas de navegación, 34-45-00 páginas: 226 a 228

EQUIPO MEDIDOR DE DISTANCIA (DME)

El equipo medidor de distancia (DME) es un sistema de impulsos de radar secundario que funciona en la banda de 978-1213 MHz El cual proporciona una indicación continúa y exacta, en la cabina, de la distancia existente entre un avión y el transmisor terrestre (millas náuticas), el sistema básico de radar de abordo consta de: un interrogador (receptor y transmisor combinados), un indicador y una antena omnidireccional, capaz de recibir señales polarizadas verticalmente. La distancia es medida y determinada por el interrogador. Cuando una frecuencia de VOR es seleccionada, la frecuencia DME es automáticamente seleccionada.

Aplicaciones del DME
· Proporciona una línea de posición circular cuando se usa un solo DME. Se obtienen posiciones si se emplea junto con el VOR.
· Su indicación de distancia es muy útil cuando se realiza aproximación con instrumentos.
· Facilita la tarea del ATC en la identificación de radar cuando un avión informa de su posición en función de distancia y dirección desde una estación VOR/DME.
· Cuando dos aviones usan DME y vuelan en la misma vía, las distancias positivas de ambos permiten al ATC mantener una separación segura.
· Las distancias precisas para el descenso se tienen cuando una transpondedor funciona junto con ILS.
· Proporciona la base para mejores patrones de acercamiento.
· Con un computador adicional puede llevarse a cabo la navegación por zonas con gran exactitud.

Principio de funcionamiento
El sistema de tierra se llama "transpondedor" y consta también de un receptor y un transmisor. El interrogador del avión pregunta al transpondedor en una frecuencia portadora determinada, enviando una serie continua de impulsos en pares. La distancia entre los dos impulsos de cada par es de 12_s y el intervalo de tiempo entre los pares se altera al azar, técnica denominada transmisión al azar, PRF. Al mismo tiempo que se efectúa la interrogación, el receptor del avión empieza a computar el tiempo y a buscar la respuesta del transpondedor.

Este replica a la interrogación enviando pares de impulsos en una portadora separada de la interrogación en 63 MHz El receptor capta todas las respuestas que envía el transpondedor a los diferentes aviones, pero solo acepta la que corresponde a su propia PRF.

El receptor busca las respuestas en la gama máxima de 200 mn en cuestión de segundos, durante ese tiempo la aguja o los contadores del indicador se mueven con rapidez. Si no se obtiene una respuesta en el tiempo que se tarda en alcanzar la distancia máxima, la aguja (o los contadores) volverá a la distancia cero y empezara una nueva búsqueda.

Una vez encontrada una respuesta, el receptor se "enclava" en ella y empieza el seguimiento. Se llama así a la situación existente cuando el interrogador ha conseguido respuesta a su propia interrogación y muestra constantemente la distancia a que se encuentra la estación terrestre. Esta distancia se calcula basándose en el conocimiento de la velocidad de las ondas de radio y el tiempo invertido por los impulsos en ir y volver.

Durante el periodo de exploración, el interrogador transmite con una gran velocidad (impulsos por segundo) con el fin de conseguir rápidamente una condición de enclave. Pero si esta no se alcanza al cabo de 15.000 pares de impulsos por segundo, la PRF se reduce a 60 pares de impulsos por segundo y se mantiene esta velocidad hasta que se completa la exploración satisfactoriamente.


Bibliografía: manual básico de sistemas de navegación, 34-45-00 páginas: 226 a 228

SISTEMA DE RADIOFARO OMNIDIRECCIONAL (VOR)

Teoría general de los sistemas VOR
El sistema de radiofaro omnidireccional (conocido por su sigla inglesa VOR) es usado para llevar a cabo el seguimiento de la ubicación y el rumbo actuales, o como auxiliar de navegación.

El sistema VOR está integrado por sistemas en tierra y a bordo del avión que suministran una indicación de la marcación con respecto a una estación terrestre cuya posición es conocida.

Marcación
Se llama marcación al ángulo entre el Norte magnético y la línea que une al avión con la estación VOR sintonizada. El avión es el vértice de dicho ángulo, el que es medido en dirección horaria (es decir, en el sentido de las agujas del reloj) desde el Norte magnético.
La marcación es el curso, relativo al Norte magnético, al que debe dirigirse el avión para llegar a la estación VOR.
El rumbo es el ángulo entre el Norte magnético y el eje longitudinal del avión, medido en dirección horaria.

Cada sistema VOR en tierra incluye un transmisor y un juego de antenas.

Para comprender el principio de funcionamiento del sistema VOR, pensemos en un faro que posee una linterna titilante que ilumina uniformemente en todas las direcciones (OMNIDIRECCIONAL), y un potente foco que gira a una velocidad constante mientras emite un haz de luz angosto.

Si la linterna omnidireccional se ilumina cada vez que el foco apunta al Norte magnético, un observador situado en un punto cualquiera podrá medir el tiempo entre el paso del haz giratorio y el encendido de la linterna omnidireccional.

Así, el observador puede calcular fácilmente el ángulo entre la línea que lo une al faro y el Norte magnético.
Este ángulo puede ser medido desde cualquier punto iluminado por el faro.

La señal así medida es la marcación (bearing). En la figura podemos ver la diferencia entre marcación y rumbo

Bibliografía: manual básico de sistemas de navegación, 34-31-00 páginas: 1 y 2

BUSCADOR DE DIRECCION AUTOMATICO (ADF)

El sistema ADF es el nombre que recibe el radiogoniómetro en el avión y sus componentes principales son:

-1antena de cuadro, fija o giratoria
-1 antena de orientación omnidireccional capacitiva
-Unidades acopladoras de antena para evitar errores
-Receptor
-Panel de control y sintonización
-Conexión con ICS (sistema de intercomunicación.) y conmutador o interruptor para los indicadores.

Actualmente los ADF trabajan con antenas de cuadro fijas, posicionadas entre si en forma perpendicular alineadas con los ejes longitudinal y transversal respectivamente, el voltaje inducido en las diferentes bobinas dependerá de igual forma a la dirección de incidencia de la onda, el voltaje inducido en las bobinas pasara a través de unos conductores a las bobinas del estator de un goniómetro, creando aquí un campo electromagnético con las mismas características y dirección del campo de la onda de radio, el rotor o bonina de búsqueda del goniómetro es el elemento conectado al receptor (a través de sus devanados acopladores).

La antena de búsqueda se hace girar a través de un servo-motor el cual se detiene solo cuando detecta un cero en la salida de la antena de búsqueda previamente conmutada con la antena de orientación para deshacer la ambigüedad de los 180°, este servo motor mueve a su vez un sistema sincro responsable de mover y posicionar el puntero del indicador dando la ubicación de la estación NDB.

Bibliografía: manual básico de sistemas de navegación, 34-37-00 páginas: 111 y 112

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL

Funcionamiento
La idea que hay detrás del sistema GPS es la de utilizar satélites en el espacio como puntos de referencia para localizaciones terrestres. Mediante la medición muy precisa de las distancias a tres de estos satélites, lo cual se realiza a partir de las medidas de los retardos que han sufrido las señales provenientes de estos satélites, se puede calcular por triangulación la posición en cualquier lugar de la Tierra. Esto mismo se representa de forma esquemática en la figura 1.


Fig. 1. Localización de la posición mediante tres satélites.

Si se utiliza un solo satélite y conocemos su posición y la distancia que nos separa del mismo, nuestra posición se encontrará en un área de incertidumbre que es geométricamente una esfera. Si a continuación añadimos otro satélite con sus correspondientes datos de posición y distancia, ahora nuestra posición se encontrará sobre una circunferencia intersección de ambas esferas. Por último, si disponemos de tres satélites nuestra posición se reduce a dos puntos en el espacio, de los cuales uno de ellos se puede rechazar por ser una posibilidad incoherente (ya sea por encontrarse a gran distancia de la superficie de la Tierra o moviéndose a una velocidad imposible). Así pues, 3 satélites son suficientes para determinar nuestra posición. No obstante, existen una serie de factores que afectan a la medida de la distancia: errores en el reloj del satélite, desfase en el reloj del receptor o retardo introducido por la propagación ionosférica. Por estas razones, las distancias calculadas por el receptor GPS incluyen un término de error constante, denominándose pseudodistancias, y se hace necesaria la obtención de una cuarta medida para determinar su posición exacta. Así pues, existe un sistema de 4 ecuaciones que debe resolver el receptor para obtener su posición, así como la corrección que debe aplicar a su reloj para estar perfectamente sincronizado con el reloj atómico de referencia situado en Colorado Springs.

Bibliografía: manual básico de sistemas de navegación 34-59-00 paginas 257 a 259.