Δευτέρα, 21 Νοεμβρίου 2011

Σύστημα Προσγείωσης με την χρήση Μικροκυμάτων [GR]

Ένα σύστημα προσγείωσης μέσω μικροκυμάτων (MLS) είναι ένα παντός καιρού , υψηλής ακρίβειας σύστημα προσγείωσης ,που αρχικά προοριζόταν για να αντικαταστήσει ή να συμπληρώσει τα συστήματα ενόργανης προσγείωσης (ILS). Το MLS έχει μια σειρά από λειτουργικά πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης μιας ευρείας επιλογής καναλιών για την αποφυγή παρεμβολών με άλλα κοντινά αεροδρόμια, εξαιρετική απόδοση σε όλες τις καιρικές συνθήκες και ένα μικρό "ίχνος" στα αεροδρόμια.
Παρόλο που κάποια συστήματα
MLS άρχισαν να λειτουργούν τη δεκαετία του  1990, η γενικευμένη χρήση τους που οραματίστηκαν οι  σχεδιαστές του, δεν έγινε ποτέ πραγματικότητα. Συστήματα που η λειτουργία τους βασίζεται στα συστήματα GPS, κυρίως σε  WAAS, επέτρεψε την προσδοκία του ίδιου επιπέδου λεπτομέρειας  προσδιορισμού θέσης  χωρίς να είναι απαραίτητος κάποιος εξοπλισμός στο αεροδρόμιο. Το GPS/WAAS μειώνει δραματικά το κόστος των προσεγγίσεων ακριβείας και τα περισσότερα από τα υπάρχοντα  συστήματα MLS , από την εισαγωγή τους ακόμα στη Βόρειο Αμερική ,έχουν τεθεί εκτός λειτουργίας. Οι προσεγγίσεις LPV (Localiser performance with Vertical guidance) που βασίζονται σε συστήματα  GPS/WAAS, παρέχουν καθοδήγηση καθόδου συγκριτικά με τις δημοσιευμένες προσεγγίσεις ILS Κατηγορίας I και των δημοσιευμένων από την FAA προσεγγίσεων που ξεπερνούν προς το παρόν τις προσεγγίσεις ILS στα αεροδρόμια των ΗΠΑ.
Το
MLS συνεχίζει να έχει κάποιο ενδιαφέρον  στην Ευρώπη ,όπου οι ανησυχίες σχετικά με τη διαθεσιμότητα  του GPS  συνεχίζουν να είναι ένα θέμα. Αυτή τη στιγμή, μία ευρεία εγκατάσταση είναι σε εξέλιξη ,η οποία περιλάμβανε την εγκατάσταση δεκτών  MLS στα περισσότερα αεροσκάφη της  British Airways,αλλά η συνεχιζόμενη ανάπτυξη του συστήματος είναι υπό αμφισβήτηση. Η NASA λειτουργεί ένα παρόμοιο σύστημα, επονομαζόμενο ως  «σύστημα προσγείωσης που σαρώνει ακτίνες μικροκυμάτων»  για την προσγείωση διαστημικών λεωφορείων.
Τα ραδιοβοηθήματα γενικότερα (συμπεριλαμβανομένου του  
MLS
), απαιτούν βαθμονόμηση για να εξασφαλίσουν ακρίβεια , η οποία γίνεται περιοδικά κατά την επιθεώρηση της  πτήσης.



Αρχές Λειτουργίας

Το MLS απασχολεί πομπούς των 5GHz στον χώρο προσγείωσης, οι οποίοι χρησιμοποιούν παθητικά ηλεκτρονικώς σαρωμένες συστοιχίες για να στείλουν ακτίνες σάρωσης στα αεροσκάφη που προσεγγίζουν. Ένα αεροσκάφος που εισέρχεται στη σαρωμένη συχνότητα , χρησιμοποιεί έναν ειδικό δέκτη που υπολογίζει τη θέση του , μετρώντας τους χρόνους άφιξης των δεσμών (ακτινών).



Ιστορία

Η αμερικανική έκδοσή του ήταν μια κοινή ανάπτυξη μεταξύ της FAA, της NASA, και του Αμερικανικού Υπουργείου Άμυνας, που σχεδιάστηκε για να παρέχει ακριβή καθοδήγηση πλοήγησης για την ακριβή ευθυγράμμιση και την κάθοδο του αεροσκάφους κατά την προσέγγιση σε ένα διάδρομο. Παρέχει το αζιμούθιο, την ανύψωση(το υψόμετρο), την απόσταση, καθώς και "το αντίστροφο του αζιμούθιου" για την πλοήγηση από ματαιωμένη προσγείωση ή αποτυχημένη προσέγγιση. Τα κανάλια του MLS χρησιμοποιούνται επίσης για μικρής εμβέλειας επικοινωνία με τους ελεγκτές του αεροδρομίου, επιτρέποντας στις συχνότητες μεγάλων αποστάσεων να παραδίδονται σε άλλα αεροσκάφη.
Στην Αυστραλία , το έργο σχεδίασης άρχισε την έκδοση ενός
 MLS το 1972.Το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς έγινε από κοινού με την τότε ομοσπονδιακή υπηρεσία πολιτικής αεροπορίας (DCA), το τμήμα ραδιοφυσικής  του κοινοπολιτειακού Οργανισμού Επιστημονικής και Βιομηχανικής Έρευνας(CSIRO). Το project ονομάστηκε  Interscan , ένα από τα αρκετά συστήματα προσγείωσης με ραδιοκύματα , υπό εξέταση σε διεθνές επίπεδο. Το Interscan διαλέχτηκε από την  FAA το 1975 και από τον  ICAO το 1978, ως τη μορφή που έπρεπε να υιοθετηθεί. Μία μηχανική έκδοση του συστήματος  ονομαζόμενη ως  MITAN, αναπτύχθηκε από τη βιομηχανία  (Amalgamated Wireless Australasia Limited και τη Hawker de Havilland) στο πλαίσιο σύμβασης με τον διάδοχο της τότε ομοσπονδιακής υπηρεσίας πολιτικής αεροπορίας, το Υπουργείο μεταφορών και την επιτυχή επίδειξη στο αεροδρόμιο της Μελβούρνης ( Tullamarine) στα τέλη του 1970.Τα άσπρα «πιάτα» των κεραιών μπορούσε να τα δει οποιοσδήποτε στο  Tullamarine μέχρι το 2003 πριν την απεγκατάσταση τους. Αυτή την αρχική έρευνα ακολούθησε ο σχηματισμός της  Interscan International limited  στο Σύδνεϋ   της Αυστραλίας το 1979, ο οποίος κατασκεύασε τα συστήματα MLS που είχαν αναπτυχθεί στη συνέχεια στις ΗΠΑ, την ΕΕ, την Ταϊβάν, την Κίνα και την Αυστραλία. Η CAA στο Ηνωμένο Βασίλειο ανέπτυξε μια έκδοση του MLS η οποία είναι εγκατεστημένη στο Heathrow και σε άλλα αεροδρόμια λόγω της αυξημένης συχνότητας των ενόργανων προσεγγίσεων και των καιρικών συνθηκών κατηγορίας CAT ΙΙ / ΙΙΙ εκεί. Το GPS δεν έχει λύσει ακόμη τα κρίσιμα προβλήματα που απαιτούνται για να ταιριάζει με το διεθνές πρότυπο του MLS . Σε σύγκριση με το υπάρχον σύστημα ILS, το MLS είχε σημαντικά πλεονεκτήματα. Πρώτο πλεονέκτημα είναι ότι οι κεραίες του ήταν πολύ μικρότερες, λόγω της χρήσης μιας υψηλότερης συχνότητας σήματος. Επίσης, δεν έπρεπε να τοποθετηθούν σε ένα συγκεκριμένο σημείο στο αεροδρόμιο, και θα μπορούσε να "αντισταθμίσει" τα σήματά τους ηλεκτρονικά. Αυτό έκανε την τοποθέτηση στα αεροδρόμια πολύ πιο απλή σε σύγκριση με τα μεγάλα συστήματα ILS, τα οποία έπρεπε να τοποθετούνται στα άκρα των διαδρόμων και κατά μήκος της διαδρομής προσέγγισης.
Ένα ακόμα πλεονέκτημα ήταν το γεγονός ότι τα σήματα του 
MLS κάλυπταν μια αρκετά μεγάλη περιοχή σε σχήμα έλικας στο τέλος του διαδρόμου απογείωσης/προσγείωσης , επιτρέποντας τους  ελεγκτές να κατευθύνουν το αεροσκάφος από μία μεγάλη ποικιλία κατευθύνσεων  ή να το καθοδηγήσουν κατά μήκος μιας τμηματικής προσέγγισης . Συγκριτικά, το σύστημα  ILS απαιτούσε το αεροσκάφος να πετάξει σε ευθεία γραμμή , απαιτώντας από τους ελεγκτές να κατανέμουν την εναέρια κυκλοφορία κατά μήκος αυτής της γραμμής. Το MLS επέτρεπε το αεροσκάφος να προσεγγίσει από οποιαδήποτε διεύθυνση  πετούσαν ήδη , σε αντίθεση με το να πετούν σε προσωρινή τροχιά, πριν «τη λήψη» του σήματος ILS. Αυτό ήταν ιδιαίτερα ενδιαφέρον σε μεγάλα αεροδρόμια , καθώς επέτρεπε στα αεροσκάφη να διαχωρίζονται οριζοντίως μέχρι  να πλησιάσουν αρκετά το αεροδρόμιο. Ομοίως, στο υψόμετρο, η κάλυψη σε σχήμα έλικας επιτρέπει την διακύμανση της γωνίας προσέγγισης κάνοντας το MLS ιδιαίτερα κατάλληλο για αεροσκάφη με απότομες γωνίες προσέγγισης, όπως αυτές των  μαχητικών ελικοπτέρων και αυτών των διαστημικών λεωφορείων.

Σταθμός υψομετρικής καθοδήγησης  MLS
Σε αντίθεση με το ILS, το οποίο απαιτούσε μια ποικιλία συχνοτήτων για τη μετάδοση των διαφόρων σημάτων, το MLS χρησιμοποιούσε μία μόνο συχνότητα, που εκπέμπει το αζιμούθιο και τις υψομετρικές πληροφορίες αντίστοιχα. Αυτή η μειωμένη "σύγκρουση" συχνοτήτων , όπως και το γεγονός ότι οι συχνότητες που χρησιμοποιούνταν ήταν πολύ μακριά από εκπομπές FM, είναι  ένα άλλο πρόβλημα με το ILS. Επιπλέον, το MLS προσφέρει διακόσια κανάλια, καθιστώντας το ενδεχόμενο της "διαμάχης" μεταξύ των αεροδρομίων στην ίδια περιοχή εξαιρετικά μικρό.
Τελικά, η ακρίβεια βελτιώθηκε κατά πολύ στο  ILS. Για παράδειγμα, ο στάνταρ εξοπλισμός DME  χρησιμοποιημένος με  το  ILS προσέφερε ακρίβεια φάσματος μόνο  των  +/- 1200 ποδιών.
Το MLS μείωσε αυτό το φάσμα σε + / - 100 πόδια σε αυτό που αναφέρεται ως DME / P (για να είμαστε ακριβείς), και προσέφερε παρόμοιες βελτιώσεις ως προς το αζιμούθιο και το υψόμετρο. Αυτό επέτρεψε στο MLS την καθοδήγηση των εξαιρετικών σε ακρίβεια προσεγγίσεων CAT III, λαμβάνοντας υπόψη ότι αυτό  συνήθως απαιτούσε
ακριβά επίγεια ραντάρ υψηλής ακρίβειας.
Παρόμοια με άλλα συστήματα προσγείωσης ακριβείας, η πλευρική και η κατακόρυφη καθοδήγηση μπορεί να εμφανιστεί σε συμβατικούς δείκτες απόκλισης πορείας ή ενσωματώνονται σε οθόνες πολλαπλών χρήσεων του θαλάμου διακυβέρνησης. Το εύρος πληροφοριών μπορεί επίσης να εμφανίζεται από τους συμβατικούς δείκτες DME και επίσης να ενσωματωθεί σε οθόνες πολλαπλών χρήσεων.
O αρχικός στόχος του συστήματος ILS ήταν να παραμείνει σε λειτουργία μέχρι το 2010, πριν αντικατασταθεί από MLS. Το σύστημα εγκαταστάθηκε πειραματικά τη δεκαετία του 1980, όταν η FAA άρχισε να ευνοεί το GPS. Ακόμη και στις χειρότερες περιπτώσεις, το GPS προσέφερε ακρίβεια τουλάχιστον 300 ποδών , όχι τόσο καλή όσο το MLS, αλλά πολύ καλύτερη απ’ ό τι ILS. Επιπλέον, το GPS λειτουργούσε "παντού" και όχι μόνο στο τέλος των διαδρόμων. Αυτό σήμαινε ότι ένα ενιαίο μέσο πλοήγησης θα μπορούσε να αντικαταστήσει τόσο τα μικρής, όσο και τα μεγάλης εμβέλειας συστήματα πλοήγησης, προσφέροντας μεγαλύτερη ακρίβεια και από τα δύο και χωρίς να απαιτεί κανέναν εξοπλισμό εδάφους.

Κέντρο ελέγχου του MLS

Τα κύρια ζητήματα με το GPS, δηλαδή τα 2 πόδια κατακόρυφης, ακρίβειας καθοδήγησης κοντά στον διάδρομο προσγείωσης-απογείωσης και η ακεραιότητα του συστήματος,  δεν ήταν σε θέση να ταιριάξουν με τα ιστορικά πρότυπα και τις πρακτικές του ICAO . Επιπρόσθετα, η ακρίβεια του GPS θα μπορούσε να παρέχεται από την αποστολή « σημάτων διόρθωσης» από επίγειους σταθμούς, τα οποία θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ακρίβεια σε περίπου 10 m, στη χειρότερη περίπτωση, ξεπερνώντας κατά πολύ το MLS. Αρχικά είχε προγραμματιστεί να αποστέλλει αυτά τα σήματα πέρα από τις μικρής εμβέλειας μεταδόσεις FM, στις εμπορικές ραδιοσυχνότητες, αλλά αυτό αποδείχθηκε ότι είναι πολύ δύσκολο να κανονιστεί. Σήμερα, ένα παρόμοιο σήμα αντ’αυτού ,στάλθηκε σε όλη την Βόρεια Αμερική μέσω εμπορικών δορυφόρων, σε ένα σύστημα γνωστό ως το WAAS. Ωστόσο το WAAS δεν είναι ικανό να παρέχει στάνταρ σήματα κατηγορίας CAT ΙΙ ή CAT ΙΙΙ, (δηλαδή αυτά που απαιτούνται για αυτόματη προσγείωση) και έτσι ένα τοπικό σύστημα ενίσχυσης περιοχής (Local Area Augmentation System), ή LAAS, πρέπει να χρησιμοποιείται.

Επιχειρησιακές Λειτουργίες

Το σύστημα μπορεί να χωριστεί σε πέντε λειτουργίες: στο αζιμούθιο προσέγγισης, στο "αντίστροφο του αζιμούθιου", στην ανύψωση προσέγγισης, στο εύρος και στα δεδομένα των επικοινωνιών.



Προσέγγιση μέσω αζιμούθιου



Ο σταθμός αζιμούθιου μεταδίδει τη γωνία MLS και τα δεδομένα σε ένα από τα 200 κανάλια μέσα στο φάσμα συχνοτήτων των 5031 - 5091 MHz και βρίσκεται κανονικά περίπου στα 1.000 πόδια (300 μ.) πέρα από το τέλος του διαδρόμου απογείωσης/προσγείωσης, αλλά υπάρχει σημαντική ευελιξία στην επιλογή των θέσεων. Για παράδειγμα, για τις λειτουργίες ελικοδρομίου ο πομπός του αζιμούθιου μπορεί να εγκατασταθεί μαζί με τον πομπό ανύψωσης.
Η κάλυψη του αζιμούθιου επεκτείνεται: πλευρικά τουλάχιστον 40 μοίρες από κάθε πλευρά του κεντρικού άξονα του διαδρόμου απογείωσης/προσγείωσης σε ένα στάνταρ σχηματισμό, σε ανύψωση, μέχρι μια γωνία 15 μοιρών και μέχρι τουλάχιστον 20.000 πόδια (6 χλμ.), και σε εύρος, μέχρι τουλάχιστον 20 ναυτικά μίλια (37 χλμ).
Ο σταθμός ανύψωσης εκπέμπει
στην ίδια συχνότητα με το σταθμό του αζιμούθιου. Μια ενιαία συχνότητα μοιράζεται μεταξύ των λειτουργιών γωνίας και δεδομένων και βρίσκεται συνήθως περίπου 400 μέτρα από την πλευρά του διαδρόμου απογείωσης/προσγείωσης ανάμεσα από το κατώφλι του διαδρόμου προσγείωσης-απογείωσης και τη ζώνη επαφής των τροχών του αεροσκάφους με το έδαφος.
Η υψομετρική κάλυψη παρέχεται στον ίδιο εναέριο χώρο, όπως τα σήματα καθοδήγησης του αζιμούθιου: Σε ανύψωση , σε τουλάχιστον 15 μοίρες. Πλευρικά, να γεμίσει η πλευρική κάλυψη του αζιμούθιου και σε εμβέλεια, μέχρι τουλάχιστον 20 ναυτικά μίλια (37 χλμ)

Καθοδήγηση κλίσης

Ο σταθμός κλίσης εκπέμπει σήματα στην ίδια συχνότητα με τον σταθμό αζιμούθιου. Μια συχνότητα μοιράζεται χρονικά ανάμεσα στην κλίση και στις λειτουργίες για την μεταφορά δεδομένων και συνήθως εντοπίζεται τοποθετημένη 400 πόδια από την άκρη του διαδρόμου.
Η καθοδήγηση κλίσης προσφέρεται στον ίδιο χώρο με τον σταθμό αζιμούθιου.

Καθοδήγηση εύρους

Ο εξοπλισμός μέτρησης απόστασης με ακρίβεια του MLS (DME / P) λειτουργεί όπως η πλοήγηση DME, αλλά υπάρχουν κάποιες τεχνικές διαφορές. Ο φάρος του αναμεταδότη λειτουργεί σε φάσμα συχνοτήτων 962 έως 1105 MHz και ανταποκρίνεται σε ένα αεροσκάφος ανακριτή ,που αναζητά πληροφορίες (inτerrogator). Η ακρίβεια του MLS DME / P βελτιώνεται μέχρι να είναι σύμφωνη με την ακρίβεια που παρέχει το αζιμούθιο του MLS και τους υψομετρικούς σταθμούς(ή σταθμούς ανύψωσης). Ένα κανάλι DME / P είναι σε συνδυασμό με το κανάλι του αζιμούθιου και το κανάλι ανύψωσης . Μια πλήρης λίστα των διακοσίων αντιστοιχισμένων καναλιών του DME / P με τις λειτουργίες γωνίας περιέχονται στο Πρότυπο της FAA 022(Απαιτήσεις διαλειτουργικότητας και επιδόσεων του MLS)
Το DME / N ή DME / P είναι ένα αναπόσπαστο τμήμα του MLS και είναι εγκατεστημένο σε όλες τις εγκαταστάσεις MLS, εκτός εάν λαμβάνεται μια παρέκκλιση . Αυτό συμβαίνει σπάνια και μόνο σε απομακρυσμένα, χαμηλής πυκνότητας αεροσκαφών αεροδρόμια όπου δείκτες ραδιοφάρων ή εντοπιστές πυξίδας είναι ήδη σε ισχύ.


Λειτουργίες μεταφοράς δεδομένων

Η μετάδοση δεδομένων μπορεί να περιλαμβάνει τόσο τις βασικές, όσο και τις βοηθητικές λέξεις δεδομένων. Όλες οι εγκαταστάσεις του MLS μεταδίδουν βασικά δεδομένα. Όμως, όπου χρειάζεται, τα βοηθητικά δεδομένα μπορούν να μεταδοθούν. Τα δεδομένα του MLS μεταδίδονται σε όλους τους τομείς κάλυψης του αζιμούθιου (και στο "αντίστροφο" αζιμούθιο όταν παρέχεται) . Αντιπροσωπευτικά δεδομένα περιλαμβάνουν: αναγνώριση σταθμού, την ακριβή θέση του αζιμούθιου, της ανύψωσης και των σταθμών DME / P (για τις λειτουργίες επεξεργασίας του δέκτη του MLS), το επίπεδο απόδοσης του εξοπλισμού εδάφους ,καθώς και τα κανάλια και την κατάσταση του DME / P .
H ταυτότητα του ΜLS είναι μία ονομασία με τέσσερα γράμματα που ξεκινάει με το γράμμα   Μ. Μεταδίδεται στον διεθνή κώδικα σημάτων Μορς , το λιγότερο 4 φορές το λεπτό από  τον εξοπλισμό εδάφους του αζιμούθιου προσέγγισης (και το «αντίστροφο» του αζιμούθιου).
Περιεχόμενο βοηθητικών δεδομένων: Τα αντιπροσωπευτικά δεδομένα περιλαμβάνουν: τοποθεσίες 3-
D του εξοπλισμού MLS , Συντεταγμένες σημείων αναφοράς, τη κατάσταση των διαδρόμων απογείωσης προσγείωσης και τις καιρικές συνθήκες(π.χ., το RVR
, το ανώτατο ύψος πτήσης, τη ρύθμιση υψομέτρου, τον άνεμο , την αδύναμη δίνη αέρα ).


Μέλλον

Υπάρχουν διάφορες απαιτήσεις  όταν φτάνει η στιγμή  για προσγείωση στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής και την Ευρώπη. Στις ΗΠΑ , αν οι πιλότοι δεν μπορούν να δουν τον διάδρομο απογείωσης/προσγείωσης λόγω χαμηλής ορατότητας , το αεροσκάφος έχει τη δυνατότητα  να αποκλίνει της πορείας του και να κατευθυνθεί σε άλλο αεροδρόμιο. Στην Ευρώπη ,λόγω της μικρής περιοχής προσγείωσης, η χαμηλή ορατότητα μπορεί να υπάρχει σε όλα τα αεροδρόμια της ευρύτερης περιοχής και έτσι το αεροσκάφος πρέπει να προσγειωθεί σε συνθήκες χαμηλής ορατότητας. 
Στις ΗΠΑ , η
FAA ανέβαλε το πρόγραμμα του MLS το 1994 τασσόμενη υπέρ του  GPS (Wide Area Augmentation System WAAS).Η απογραφή της FAA των ενόργανων διαδικασιών δεν περιλαμβάνουν πια τοποθεσίες συστημάτων  MLS.Οι δύο τελευταίες εξαλείφθηκαν το 2008.
Πολλές χώρες στην Ευρώπη (ειδικά αυτές που είναι γνωστές για τις συνθήκες χαμηλής ορατότητάς τους) έχουν «αγκαλιάσει» το σύστημα  
MLS ως αντικαταστάτη του ILS
.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου