Upload
nguyendien
View
216
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
12. Elektronická navigace
od lodní přes leteckou po GPS
– principy, vlastnosti, technické prostředky
Specializovaný kurs U3V Současný stav a výhledy digitálních komunikací
Jiří Šebesta
Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně
�541146553, �[email protected]
30. 3. 2017
http://www.urel.feec.vutbr.cz/~sebestaj/U3V/index.htm
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 2
U3V - T12: NAVIGACE II.
�Letecká navigace
�VOR
�DME
�Konečné přiblížení
� ILS
�MLS
� Téma:
https://www.youtube.com/watch?v=7P9OAng32F0
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 3
� Systémy letecké navigace se dělí na:
� soustavy pro navigaci pro malé a
střední vzdálenosti (do 200km)
� soustavy pro dálkovou navigaci
� soustavy pro konečné přiblížení
(přistávací systémy)
� sdružené soustavy pro
radionavigaci a řízení letového
provozu
� komplexní soustavy pro
dispečerské služby
U3V - T12: Letecká navigace (1/4)
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 4
U3V - T12: Letecká navigace (2/4)
� Rozdělení vzdušného prostoru v ČR
� Vzdušný prostor ČR je rozdělený horizontálními
hranicemi do tříd C, D, E a G, pro které jsou stanovena
pravidla o
� typech letů, které lze v daném prostoru provádět
(IFR x VFR)
� poskytovaných službách ŘLP
� minimálních meteorologických podmínkách pro lety
VFR
� požadavcích na radiové spojení
� povinnosti podání letového plánu
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 5
U3V - T12: Letecká navigace (3/4)
�Provoz v CTR řídí věž (TWR), v TMA přibližovací
služba (APP), mimo TMA oblastní služba ŘLP
�Mimo prostory vymezující okrsky letišť a koncové
oblasti jsou na území ČR vyhlášeny oblasti, do nichž je
vstup buď stále, nebo po aktivaci omezen.
�Zakázané oblasti jsou označeny LK P s číslem, omezené
LK R s číslem a dále výškou dolní a horní hranice
oblasti.
� Okolo velkých letišť jsou definovány oblasti řízeného
okrsku CTR (Control Zone) a koncové řízené oblasti
TMA (Terminal Control Area)
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 6
U3V - T12: Letecká navigace (4/4)
� Výřez mapy
vzdušného
prostoru ČR:
� FLx = letová hladina, kde x je výška ve stovkách stop
� AGL = výška ve stopách nad povrchem země
� ASL = výška ve stopách nad hladinou moře
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 7
U3V - T12: VOR (1/4)
�VOR (Very High Frequency Omnidirecitonal Range) je
navigační systém složený ze sítě všesměrových majáků,
pomocí kterých je uživateli udáván kurs vzhledem
ke zvolenému majáku.
�VOR je standardní navigační systém ICAO
(International Civil Aircaft Organization) umožňující
přesné řízení letadel na mezinárodních tratích s hustým
provozem i za špatných meteorologických podmínek.
�Systém je založen na vyhodnocování fázového posuvu
mezi referenčním a měrným signálem velmi nízkého
kmitočtu.
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 8
U3V - T12: VOR (2/4)
�Princip VORu (nosná frekvence 108 – 114 MHz,
amplitudová modulace, modulační signály 30 Hz)
�Proměnný signál
modulován pří-
mo na nosnou
�Referenční signál
nejprve kmito-
čtově modulován
(FM) na pomoc-
nou nosnou (cca
10 kHz)
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 9
U3V - T12: VOR (3/4)
�Maják dopplerovského VORu
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 10
U3V - T12: VOR (4/4)
�Podle doporučení ICAO je vhodné kombinovat
majáky VOR s dálkoměrným zařízením DME. Toto
zařízení měří s velkou přesností vzdálenost letadlo -
maják DME a jsou-li maják VOR a DME blízko sebe
oba údaje dovolí stanovit i okamžitou polohu letadla
– kruhově směrová navigace.
� Indikátor přijímače
VOR s RMI
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 11
U3V - T12: DME (1/3)
�Dálkoměrný systém DME je mezinárodní standardní
soustavou ICAO pro měření vzdálenosti mezi letadlem a
pozemním retranslátorem - majákem.
�DME je impulsní systém pracující v pásmu
960 - 1214 MHz.
�Pozemní majáky jsou obvykle rozmisťovány spolu
se všesměrovými majáky VOR a tvoří soustavu pro
traťovou navigaci s aplikací kruhově směrové navigace.
�Systém DME/VOR slouží jednak pro civilní letectvo, s
malými úpravami jej však používá i letectvo vojenské
(TAKAN).
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 12
U3V - T12: DME (2/3)
�Měřící signál DME
� Palubní dotazovač vysílá impulsy na jednom ze 126
kmitočtových kanálů s krokem 1 MHz.
� Dotazovací impuls má tvar párového impulsu.
Impulsy páru jsou od sebe vzdáleny o 12 µs. Délka
každého z těchto impulsů je 3,5 µs. Opakovací kmitočet
dotazovacích impulsů je proměnný a může se měnit od
5 do 150 párových impulsů/s.
� Pozemní maják přijímá dotaz a po určité době
zpoždění (konstantní zpoždění 50 µs) uskuteční jejich
retranslaci k dotazovači.
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 13
U3V - T12: DME (3/3)
�DME signál a jeho vyhodnocení
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 14
U3V - T12: Sekudární radar (1/8)
�SSR (Secondary Surveillance Radar)
� Aplikace v ATC, pozemní systém je dotazovačem
(Interrogator) , palubní systém automatickým
odpovídačem (Transponder), vojenské módy IFF
(Identification Friend – Foe)
� Odpovědi obsahují základní
identifikační údaje a aktuální
měřené letové parametry
� IM modulace
� Uplink 1030 MHz, vert. polarizace
� Downlink 1090 MHz, vert. polarizace
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 15
U3V - T12: Sekudární radar (2/8)
�Dvousvazkový anténní systém dotazovače
� Měření azimutu
� Odpovědi pouze od odpovídačů v daném
azimutálním směru
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 16
U3V - T12: Sekudární radar (3/8)
� Mód „A“ = ID odpovídače, resp. číslo letu
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 17
U3V - T12: Sekudární radar (4/8)
�Odpověď v módu „A“
�Číslo letu tvoří čtyři oktalové cifry (00008 – 77778 , tj.
4096 kombinací – pro lety nad Evropou přidělováno
Eurocontrolem
�Speciální kódy:
� 75008 - únos
� 76008 – ztráta spojení
� 77008 - nouze
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 18
U3V - T12: Sekudární radar (5/8)
�Mód „C“ = barometrická výška letadla
�Barometrické měření ve
stovkách stop s korekcí
�Hodnota kódována tzv.
Gillhamovým kódem
�Rozsah -1000 až 126750 ft.
� SPI (Special Pilot Identification) – aktivuje pilot na 20 s
po žádosti řídícího ATC
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 19
U3V - T12: Sekudární radar (6/8)
�Mód S (Adresný nebo všeobecný dotaz)
�Z módu S se vyvinul systém ADS-B (Automatic
Dependent Surveillance Broadcast)
�Přenáší se řadu palubních
údajů včetně polohy z pa-
lubního GPS přijímače
http://flightaware.com/live/�Aktuální treking civ. letadel:
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 20
U3V - T12: Sekudární radar (7/8)
Zobrazení vzdušné situace
podle sekundárního radaru
NATO radar RAT31
v kombinaci se SSR
stejný je v
Sokolnicích
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 21
U3V - T12: Sekudární radar (8/8)
SQUID
– malý ADS-B vysílač
+
NEO
– přehledový ADS-B přijímač
=Monitoring pohybu vo-
zidel po komunikacích
na letišti
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 22
U3V - T12: Konečné přiblížení (1/2)
�Nejkritičtější letovou fází je konečné přiblížení.
�Pro potřebu klasifikace vlastní meteorologické situace
jsou stanovena meteorologická minima, podle kterých
jsou stanoveny stupně vybavení na letišti a vycvičenost
personálu.
� I. kategorie = dohlednost horizontálně 800 m, vertikálně 60 m
� II. kategorie = dohlednost horizontálně 400 m, vert. 30 m
� III. kategorie = dohlednost horizontálně 200 m, vertikálně
nestanoveno (pro pojíždění je třeba horizontální dohlednost
alespoň 50 m - kat. IIIB).
�Meteorologická minima jsou rozdělena na kategorie:
https://www.youtube.com/watch?v=EgeT-F9-1KI�Přistání III. kat:
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 23
� Přistávací manévr může být uskutečněn následujícími
způsoby:
U3V - T12: Konečné přiblížení (2/2)
� Použití jednoduchého systému přistání (používají jej
malá pomalá letadla, nebo dopravní v případech
nouzové situace – metoda postupného obletu
navigačních bodů)
� Použití přistávacích majáků (přistání pomocí
systému ILS – všechna mezinárodní letiště
� Použití přistávacích radiolokátorů (navedení k
prahu dráhy je prováděno v součinnosti s ŘLP)
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 24
U3V - T12: ILS (1/5)
�V současné době musejí být všechna mezinárodní
dopravní letiště vybavena systémem ILS, tj. systémem
pro přístrojové přistávání. Tento systém dovoluje
přistávání velkých dopravních letadel při II. stupni
meteorologického minima.
�K vybavení patří komplexní pozemní systém (majáků) a
palubní systémy (vyhodnocovací zařízení).
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 25
� Majáky pro stanovení příletové dráhy
U3V - T12: ILS (2/5)
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 26
�Svazky systému ILS-LOC
U3V - T12: ILS (3/5)
�Osa tvoří geometrické místo bodů stejné amplitudy nf.
modulačních signálů 90 a 150 Hz.
�Oba tyto modulační signály se vysílají na společném
nosném kmitočtu (108 – 114 MHz, amplitudová modul.)
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 27
U3V - T12: ILS (4/5)
�Skluzová rovina je definována jako geometrické místo
stejných modulačních amplitud obou nf. signálů.
�Svazky systému ILS-GS (330 MHz)
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 28
� Indikátor VOR/ILS
U3V - T12: ILS (5/5)
� Umístění pozemních systémů ILS
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 29
U3V - T12: MLS (1/6)
� MLS (Microwave Landing System) byl navržen jako
nástupce ILS pro přístrojové přistávání i za těch
nejobtížnějších meteorologických podmínek.
� Systém ILS má některé nedostatky, které nelze
odstranit:
� přiblížení pouze po jediné trase
� sklon skluzové roviny je fixní a to asi 3°
� jen 40 kanálů
� vícecestné šíření
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 30
U3V - T12: MLS (2/6)
� MLS pracuje impulsně v pásmu 5,031 GHz až 5,091
GHz, 200 kanálů s roztečí 300 kHz.
� Základem je vytvoření listových
směrových anténních charakteristik
a jejich "kývání" s přesně
dodržovanou konstantní rychlostí.
� Poloha letadla vzhledem k přistávací dráze je
vyhodnocována na palubě letadla měřením doby mezi
impulsy přijatými během přechodu směrového svazku
přes letadlo a při jeho přechodu tam a zpět.
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 31
U3V - T12: MLS (3/6)
� Metoda je označována jako TRSB (Time Referenced
Scanning Beam)
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 32
U3V - T12: MLS (4/6)
� Systém MLS se skládá z:
� Kursového přibližovacího majáku (Approach
Azimuth Guidance), který je umístěn 400 až 600 m za
koncem dráhy, který poskytuje letadlům azimutální
vedení při konečném přiblížení a při přistávacím
manévru. Kursový maják je doplněn upraveným
(precizním) měřičem vzdálenosti DME/P (Range
Guidance). Směrová souřadnice (azimut) je snímána v
sektoru asi + 60° ° vzhledem k podélné ose přistávací
dráhy.
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 33
U3V - T12: MLS (5/6)
� Sestupového majáku (Elevation Guidance), který je
umístěn 200 až 300 m za prahem a 120 až 150 m bokem
přistávací dráhy, který poskytuje vedení letadla po
zvoleném úhlu klesání v rozsahu cca 1až 20°.
� Kursového odletového majáku pro nezdařené
přiblížení (Back Azimuth Guidance), který poskytuje
pilotovi azimutální vedení při přerušeném přistávacím
manévru a při průletu nad přistávací dráhou. Je umístěn
400 až 600 m před prahem dráhy.
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 34
U3V - T12: MLS (6/6)
� V současné době je MLS instalován na velkých
mezinárodních letištích v USA i v Evropě a na palubách
většiny nových letadel. Překážkou pro jeho větší
rozšíření je vysoká cena pozemní i palubní části systému
a příprava přistávacího systému na bázi GNSS s DGPS.
� ICAO stále prodlužuje ochranu využívání dnes už
zastaralého systému ILS jako standardu pro všechna
mezinárodní letiště.
� Datového komunikačního systému, který distribuuje
pomocné datové zprávy (rozsahy přistávacích elevací,
azimutů stav přistávací dráhy apod.).
30. 3. 2017 U3V - T12: Navigace II. strana 35
Děkuji za vaši pozornost
Téma příští přednášky: Družicová navigace
Typické rozmístění antén navigačních systémů na letadle