Sistema de radar secundario de vigilancia para un control de tráfico aéreo.

Un radar secundario de vigilancia, denominado en lo sucesivo sistema (1) de SSR para el control del tráficoaéreo,

comprendiendo el sistema (1) de SSR una pluralidad de estaciones de radar secundario ubicadas enposiciones conocidas (2) y un transpondedor (9) de un vehículo de tráfico aéreo dentro del alcance decobertura de al menos algunas de las estaciones (2) de radar secundario, estando adaptado el sistema (1) deSSR para determinar una ubicación del vehículo de tráfico aéreo por medio de una medición del tiempo depropagación de las señales (8) de datos transmitidas entre las estaciones (2) de radar secundario y eltranspondedor (9) del vehículo de tráfico aéreo, en el que cada una de las estaciones (2) de radar secundariofunciona en base de tiempos local sincronizada, en el que se sincroniza una estación (2) de radar secundariodependiendo del contenido de las señales (10) de sincronización recibidas por la estación (2) de radarsecundario a sincronizar, y difundidas por una de las otras estaciones (2) de radar secundario del sistema (1)de SSR, caracterizado porque la carga útil de las señales (10) de sincronización comprende informaciónindicativa del tiempo de transmisión de las señales (10) de sincronización, porque el transpondedor (9) delvehículo de tráfico aéreo recibe señales (10) de sincronización procedentes de estaciones (2) de radarsecundario y porque el vehículo de tráfico aéreo comprende un medio de procesamiento para determinar suposición geográfica real a partir de la información indicativa del tiempo de transmisión de las señales (10) desincronización recibidas por el transpondedor (9).

Sistema de radar secundario de vigilancia para un control de tráfico aéreo La presente invención se refiere a un sistema de radar secundario de vigilancia, denominado en lo sucesivo SSR, para un control de tráfico aéreo. El sistema de SSR comprende una pluralidad de estaciones de radar secundario y está adaptado para determinar la ubicación de un vehículo de tráfico aéreo dentro del alcance de cobertura de al menos algunas de las estaciones de radar secundario. La ubicación del vehículo de tráfico aéreo se determina por medio de una medición del tiempo de propagación de señales de datos transmitidas entre las estaciones de radar secundario y un transpondedor del vehículo de tráfico aéreo. Para poder habilitar una medición exacta del tiempo de propagación, para permitir una comparación de los tiempos medidos de propagación por medio de las estaciones de radar secundario y para permitir un cálculo fiable de la ubicación del vehículo de tráfico aéreo por medio del procedimiento denominado de multilateración o posicionamiento hiperbólico, cada una de las estaciones de radar secundario funciona con una base de tiempos local sincronizada. La estación de radar secundario del sistema de SSR se sincroniza dependiendo del contenido de las señales de sincronización recibidas por la estación de radar secundario que a sincronizar, y difundidas por una de las otras estaciones de radar secundario del sistema de SSR. La invención también se refiere a un procedimiento correspondiente para un control del tráfico aéreo por medio de tal sistema de SSR.

Principalmente, se puede llevar a cabo la medición del tiempo de propagación de dos formas distintas: el vehículo aéreo difunde una señal que es recibida por las estaciones base terrestres que miden el “la diferencia de hora de llegada”, o se lleva a cabo una medición del tiempo real de propagación de las señales transmitidas.

El radar secundario de vigilancia es denominado “secundario”, para distinguirlo del “radar primario” que funciona al rebotar de forma pasiva una señal de radio del revestimiento metálico de un vehículo de tráfico aéreo, por ejemplo una aeronave. El radar primario funciona mejor con aeronaves grandes completamente metálicas, pero no tan bien en aeronaves pequeñas de material compuesto. Su alcance también está limitado por el terreno y las condiciones meteorológicas (por ejemplo, lluvia o nieve) , y también detecta objetos no deseados tales como automóviles, colinas y árboles. Además, no todos los radares primarios pueden estimar la altitud de una aeronave. El radar secundario supera estas limitaciones pero depende de un transpondedor en la aeronave para responder a interrogaciones dedicadas procedentes de las estaciones de radar secundario, por ejemplo estaciones terrestres, para hacer a la aeronave más visible y para informar de la altitud de la aeronave y de otra información relacionada con la aeronave.

Un sistema de radar secundario de vigilancia (SSR) es un sistema de radar utilizado en el control del tráfico aéreo (ATC) y también en sistemas anticolisión de a bordo (ACAS) . Los sistemas de SSR no solo detectan y miden la posición de una aeronave sino que también solicitan información adicional de la propia aeronave, tales como la identidad y la altitud. A diferencia de los sistemas de radar primario, que únicamente miden el alcance y el rumbo de objetivos al detectar señales reflejadas de radio, SSR depende de que sus objetivos estén equipados con un transpondedor de radar, que o bien transmite en ciertos instantes temporales, por ejemplo de forma regular, una señal que contiene datos codificados o responde a una señal dedicada de interrogación al transmitir una señal de respuesta que contiene datos codificados. El sistema de SSR utiliza datos codificados para ubicar la posición del transpondedor y de la aeronave, respectivamente, mediante multilateración.

Las estaciones de radar secundario son estaciones base ubicadas en ciertas posiciones fijas en tierra. La posición de las estaciones de radar secundario es conocida por una unidad central de procesamiento, a la que están conectadas las estaciones base, y utilizada para determinar la posición del transpondedor y de la aeronave. Un sistema de SSR que utiliza multilateración para detectar la posición y la altitud de la aeronave depende de una sincronización precisa de las bases de tiempos locales de todas las estaciones de radar secundario del sistema de SSR. Las técnicas utilizadas en la actualidad para la sincronización de multilateración son:

-Sincronización por medio de un reloj externo (modo de reloj común) , proporcionada normalmente la señal de reloj externo por medio de un GPS (Sistema de posicionamiento global) o un GNSS (Sistema de navegación global por satélite) y recibida por receptores de GPS o GNSS proporcionados en las estaciones de radar secundario.

-Sincronización unidireccional por medio de un transmisor adicional de calibración separado, por ejemplo por medio de una señal de alta frecuencia (HF) emitida por el transmisor. Las estaciones de radar secundario están ubicadas en el área de cobertura del transmisor de calibración y solo puede recibir señales de calibración del transmisor de calibración, pero no puede transmitir señales al transmisor de calibración. Todas las estaciones de radar secundario sincronizadas por medio del mismo transmisor de calibración forman lo que se denomina agrupación. La interrelación entre dos agrupaciones se forma porque una de las estaciones de radar secundario recibe señales de calibración de dos o más transmisores de calibración y porque la diferencia entre los dos o más bases de tiempo de agrupaciones es comunicada a una unidad central de procesamiento. En sistemas más grandes o en sistemas de WAM (multilateración de área amplia) , el área deseada de cobertura puede superar el área cubierta por un único transmisor de calibración; tienen que establecerse múltiples agrupaciones, cada una con su propia base de tiempos, y tienen que estar puenteadas. Los mensajes de sincronización que sirven para la sincronización de las estaciones de una agrupación no contienen información útil para la sincronización. La

sincronización se lleva a cabo simplemente dependiendo de la hora de llegada de los mensajes de sincronización, el contenido de los mensajes de sincronización no tiene ninguna importancia para la sincronización.

Los documentos GB 2 250 154 A y EP 0 653 643 A describen sistemas de multilateración, cuyas estaciones base tienen que estar sincronizadas. Las fuentes de sincronización utilizadas en estas referencias de la técnica anterior es una señal de HF. La señal comprende un identificador (ID) de la estación base que transmite la señal. Las estaciones base receptoras remiten el ID junto con información en relación con la hora de llegada (TOA) de la señal en la estación base receptora a una unidad central de procesamiento, a la que están conectadas las estaciones base. Las posiciones definidas de las estaciones base son conocidas en la unidad central de procesamiento. La unidad central de procesamiento determina un desfase para los relojes internos de las diversas estaciones base receptoras a partir del ID, de la TOA y de las posiciones de las estaciones base. Por lo tanto, el procedimiento conocido de sincronización necesita una unidad central de procesamiento adicional separada, a la que van a ser conectadas todas las estaciones base, para llevar a cabo la sincronización de las estaciones base. Además, la señal de HF utilizada para la sincronización del sistema de multilateración no es utilizada para la transmisión de datos útiles de sincronización.

El documento US 2007/247 368 A1 da a conocer un procedimiento de multilateración de la posición de una aeronave al recibir una señal del objetivo procedente de la aeronave en diversas unidades receptoras, determinar una hora de llegada para la señal del objetivo en las unidades receptoras, determinar datos de posición en la hora en que se recibe la señal del objetivo de las unidades receptoras y usando los datos de posición y la hora de llegada para cada unidad receptora para determinar la posición de la aeronave mediante multilateración.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es permitir una sincronización sencilla y simple de alta precisión de estaciones de radar de un sistema de WAM libre de agrupaciones.

Para resolver este objeto, la presente invención sugiere un sistema de SSR para un control de tráfico aéreo que comprende las características de la reivindicación 1. En particular se sugiere que la carga útil de las señales de sincronización comprenda información indicativa del tiempo de transmisión de las señales... [Seguir leyendo]

1. Un radar secundario de vigilancia, denominado en lo sucesivo sistema (1) de SSR para el control del tráfico aéreo, comprendiendo el sistema (1) de SSR una pluralidad de estaciones de radar secundario ubicadas en posiciones conocidas (2) y un transpondedor (9) de un vehículo de tráfico aéreo dentro del alcance de cobertura de al menos algunas de las estaciones (2) de radar secundario, estando adaptado el sistema (1) de SSR para determinar una ubicación del vehículo de tráfico aéreo por medio de una medición del tiempo de propagación de las señales (8) de datos transmitidas entre las estaciones (2) de radar secundario y el transpondedor (9) del vehículo de tráfico aéreo, en el que cada una de las estaciones (2) de radar secundario funciona en base de tiempos local sincronizada, en el que se sincroniza una estación (2) de radar secundario dependiendo del contenido de las señales (10) de sincronización recibidas por la estación (2) de radar secundario a sincronizar, y difundidas por una de las otras estaciones (2) de radar secundario del sistema (1) de SSR, caracterizado porque la carga útil de las señales (10) de sincronización comprende información indicativa del tiempo de transmisión de las señales (10) de sincronización, porque el transpondedor (9) del vehículo de tráfico aéreo recibe señales (10) de sincronización procedentes de estaciones (2) de radar

secundario y porque el vehículo de tráfico aéreo comprende un medio de procesamiento para determinar su posición geográfica real a partir de la información indicativa del tiempo de transmisión de las señales (10) de sincronización recibidas por el transpondedor (9) .

2. Un sistema (1) de SSR según la reivindicación 1, caracterizado porque las señales (10) de sincronización consisten en al menos dos paquetes de datos transmitidos consecutivamente y porque un valor del tiempo de transmisión de las señales (10) de sincronización es parte del contenido del segundo de los dos paquetes de datos transmitidos consecutivamente.

3. Un sistema (1) de SSR según la reivindicación 2, caracterizado porque el valor del tiempo de transmisión está previsto en función del conocimiento obtenido de la transmisión del primero de los dos paquetes de datos transmitidos consecutivamente.

4. Un sistema (1) de SSR según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las otras estaciones (2) de radar secundario que difunden las señales (10) de sincronización miden la diferencia de sus bases de tiempos por medio de mediciones bidireccionales al intercambiar señales de sincronización entre las mismas.

5. Un sistema (1) de SSR según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las señales (10) de sincronización son difundidas por interfaces aéreas utilizadas también para la comunicación con el vehículo de 30 tráfico aéreo a ser localizado.

6. Un sistema (1) de SSR según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las señales (10) de sincronización son difundidas utilizando el mismo estándar utilizado también para la comunicación con el vehículo de tráfico aéreo a ser localizado.

7. Un sistema (1) de SSR según la reivindicación 6, caracterizado porque las señales (10) de sincronización son 35 difundidas según un Modo S, un UAT, o un estándar VDL.

8. Un sistema (1) de SSR según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el contenido de las señales (10) de sincronización comprende información adicional en relación con la trayectoria de transmisión entre la estación receptora (2) de radar secundario y la estación (2) de radar secundario que difunde las señales (10) de sincronización, en particular información que afecta al tiempo de propagación por la trayectoria de transmisión.

9. Un sistema (1) de SSR según la reivindicación 8, caracterizado porque la información adicional en relación con la trayectoria de transmisión comprende información acerca de las otras estaciones (2) de radar secundario, de las que la estación (2) de radar secundario que difunde las señales (10) de sincronización recibe señales, y acerca de la calidad de las señales recibidas.

10. Un sistema (1) de SSR según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque se determina la información adicional en relación con la trayectoria de transmisión en la estación (2) de radar secundario que difunde las señales (10) de sincronización por medio de señales (11) de datos recibidas allí y difundidas por la estación (2) de radar secundario que recibe la señal (10) de sincronización.

11. Un sistema (1) de SSR según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la información 50 adicional en relación con la trayectoria de transmisión es transmitida a una velocidad de transferencia menor que la información en relación con el tiempo de transmisión de las señales (10) de sincronización.

12. Un sistema (1) de SSR según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la información en relación con la ubicación de la estación (2) de radar secundario de difusión es parte del contenido de las señales transmitidas (10) de sincronización.

13. Un sistema (1) de SSR según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque al menos una de las estaciones (2) de radar secundario del sistema (1) de SSR, en particular la estación (2) de radar secundario a ser sincronizada, está dotada de una fuente de alimentación que comprende una batería recargable por medio de un panel solar.

14. Un sistema (1) de SSR según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque las estaciones (2) de radar secundario están adaptadas para difundir señales (8) de datos de interrogación y para recibir señales (8) de datos de retorno que comprenden información en relación con el vehículo de tráfico aéreo y emitidas desde el transpondedor (9) del vehículo de tráfico aéreo en respuesta a una señal recibida (8) de datos de interrogación que recibe el transpondedor (9) , siendo remitidas las señales (8) de datos de retorno recibidas por las estaciones (2) de radar secundario a una unidad central (4) de procesamiento del sistema (1) de SSR para determinar una posición del vehículo de tráfico aéreo, en el que la información en relación con el vehículo de tráfico aéreo recibida del transpondedor (9) del vehículo de tráfico aéreo es remitida a la unidad central (4) de procesamiento por la misma interfaz inalámbrica por la que se transmiten las señales (10) de sincronización.

15. Un sistema (1) de SSR según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque aparte de las señales recibidas (10) de sincronización se utilizan otros medios de determinación de la posición, en particular un equipo telemétrico, para determinar la posición geográfica real de los vehículos de tráfico aéreo.

16. Un procedimiento para el control del tráfico aéreo por medio de un radar secundario de vigilancia, denominado en lo sucesivo sistema (1) de SSR, comprendiendo el sistema (1) de SSR una pluralidad de estaciones (2) de radar secundario ubicadas en posiciones conocidas y un transpondedor (9) de un vehículo de tráfico aéreo dentro del alcance de cobertura de al menos algunas de las estaciones (2) de radar secundario, en el que se determina la ubicación del vehículo de tráfico aéreo por medio de la medición del tiempo de propagación de las señales (8) de datos transmitidas entre las estaciones (2) de radar secundario y el transpondedor (9) del vehículo de tráfico aéreo, en el que cada una de las estaciones (2) de radar secundario funciona en una base de tiempos local sincronizada, que comprende las etapas de recibir en la estación secundaria (2) a ser sincronizada señales (10) de sincronización difundidas por una de las otras estaciones (2) de radar secundario del sistema (1) de SSR, y sincronizar la estación (2) de radar secundario a ser sincronizada dependiendo del contenido de las señales (10) de sincronización, caracterizado porque la carga útil de las señales (10) de sincronización comprende información indicativa del

tiempo de transmisión de las señales (10) de sincronización, y porque comprende, además, las etapas de recibir por medio del transpondedor (9) del vehículo de tráfico aéreo las señales (10) de sincronización procedentes de estaciones (2) de radar secundario, y determinar en el vehículo de tráfico aéreo su posición geográfica actual a partir de la información indicativa del tiempo de transmisión de las señales (10) de sincronización recibidas por el transpondedor (9) .