12. Elektronická navigace od lodní přes leteckou po GPS ...sebestaj/U3V/U3V_T12.pdf · a...

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


� 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)



� 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



�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)



� 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


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.


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)


U3V - T12: VOR (3/4)

�Maják dopplerovského VORu


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


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).


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.


U3V - T12: DME (3/3)

�DME signál a jeho vyhodnocení


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



�Dvousvazkový anténní systém dotazovače

� Měření azimutu

� Odpovědi pouze od odpovídačů v daném

azimutálním směru



� Mód „A“ = ID odpovídače, resp. číslo letu



�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



�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



�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:



Zobrazení vzdušné situace

podle sekundárního radaru

NATO radar RAT31

v kombinaci se SSR

stejný je v

Sokolnicích



SQUID

– malý ADS-B vysílač

+

NEO

– přehledový ADS-B přijímač

=Monitoring pohybu vo-

zidel po komunikacích

na letišti


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:


� 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)


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).


� Majáky pro stanovení příletové dráhy

U3V - T12: ILS (2/5)


�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.)


U3V - T12: ILS (4/5)

�Skluzová rovina je definována jako geometrické místo

stejných modulačních amplitud obou nf. signálů.

�Svazky systému ILS-GS (330 MHz)


� Indikátor VOR/ILS

U3V - T12: ILS (5/5)

� Umístění pozemních systémů ILS


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


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.


U3V - T12: MLS (3/6)

� Metoda je označována jako TRSB (Time Referenced

Scanning Beam)


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.


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.


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.).


Děkuji za vaši pozornost

Téma příští přednášky: Družicová navigace

Typické rozmístění antén navigačních systémů na letadle

Date post:	07-Jul-2019
Category:	Documents
Upload:	nguyendien
View:	216 times
Download:	0 times

12. Elektronická navigace od lodní přes leteckou po GPS ...sebestaj/U3V/U3V_T12.pdf · a...

Documents