有无线电联系的飞机

格拉茨工业大学的Helmut Schreiber为应答机在奥地利领空的占用而开发的模拟工具目前正在为欧洲领空进一步开发。
资料来源:Lunghammer - TU Graz

TU Graz为应答器占用开发模拟工具。

由微波和光子工程研究所开发的模拟工具显示了奥地利或泛欧空域的雷达询问引起的特定地点应答器占用情况。

应答器是民用飞机的强制设备之一:它是一种电子设备，可以响应雷达询问，从而帮助空中交通管制和空中避碰系统确定飞机的确切位置。信号从应答器传输到接收器所需的时间提供了飞机的确切位置信息。根据应答器的类型，还会传输更多的信息，如飞行高度或飞行身份。

如果应答器必须处理特别多的审问信号，就有超载的风险——应答器可能不再回答所有的审问，甚至可能不再回答任何审问。这可能导致飞机在短时间内从雷达屏幕上消失。出现这种情况的风险很小，但确实存在。

格拉茨理工大学微波与光子工程研究所的赫尔穆特·施瑞伯说:“一架飞机突然从空中交通管制屏幕上消失总是非常令人担忧的。”他代表奥地利空中交通管制部门调查了影响应答机占用率的所有因素，并在此基础上开发了用于奥地利领空应答机占用率的模拟工具“TOPAS(应答机占用率分析软件)”。代表欧洲管制团，目前正在为整个欧洲领空进一步开发这一工具。在缩写词ESIT (EUROCONTROL Simulator of Surveillance and Transponders)下，格拉茨大学正在与Austro Control以及德国公司SeRo Systems和EUROCONTROL密切合作。“在规划和扩大空中交通管制基础设施时，必须了解该基础设施如何影响应答机占用情况。例如，这涉及到增加新的雷达装置或改变审讯策略。重要的是要找出任何热点的位置，以及它们是否需要缓解。我们的模拟工具在这方面做出了重要贡献，”Schreiber说。

数字双

通过一个相对简单的电子表格给出了应答器占用情况的一个快速和大致概述。它只考虑了传感器和飞机的数量，而没有考虑它们的空间分布。另一方面，TOPAS和ESIT作为数字孪生工具，结合了所有雷达传感器的实际位置和真实的空中交通情况。“有了这样的模拟，甚至更复杂的询问序列可以编程，无论是整个雷达系统，还是孤立的单个传感器。这给了我们更现实和准确的结果。我们会特别找出应答器在何时何地会出现压力情况，以及压力是什么。”

EUROCONTROL的ATM基础设施主管Paul Bosman补充道:“我们很高兴与TU Graz、Austro Control和SeRo Systems的出色合作。该模拟工具将有助于持续使用监视无线电频率和应答器，这对所有欧洲空域用户都是至关重要的资源。”

使用ESIT工具，用户(政府当局、航空导航服务提供商)可以估计自己的系统和邻国的系统在其领空造成的应答器负载。由于该工具只在EUROCONTROL服务器上运行，用户将无法访问其他国家基础设施的敏感数据。

雷达问，应答器答

除了机场或Koralpe等敏感地点的民用和军用雷达站外，对应答器的进一步要求还包括所谓主动多边系统的持续无线电联系。在整个奥地利大约有70个支持多国合作的站点。Multilateration(简称MLAT)的工作原理类似于反向GPS。地面上的几个天线站扫描应答器发射的无线电信号，也向应答器发送自己的询问。

根据飞机的距离，来自应答器的无线电波在不同的时间到达各自的接收天线。每个接收站向中央计算机报告它收到信号的确切时间。这允许飞机的路径被跟踪。格拉茨理工大学微波与光子工程研究所的Helmut Schreiber解释说:“MLAT系统有很大的优势:它们可以取代昂贵的雷达站。一个接收器的故障比整个雷达站的故障要小得多。尽管有这些优点，但持续的无线电通信可能会在一个糟糕的配置中对应答器施加异常高的压力，同样也可能导致飞机几乎隐形。”

根据Schreiber的说法，无论如何，未来的民用空中交通管制将是无雷达的。在未来，飞机将使用卫星导航系统来确定自己的位置，并自动将其发送给空中交通管制。这也是由ESIT模拟的。TOPAS和ESIT将提高现有和未来系统的空中安全性。

这项研究是基于专业领域:信息、通信与计算它是格拉茨工业大学五大战略重点领域之一。

联系人:
赫尔穆特·施赖伯
Dipl.-Ing。Dr.techn。
图格拉茨|微波与光子工程研究所
电话:+43 316 873 7930
helmut.schreiber@tugraz.at

研究方法:计算仿真/建模
研究对象:不适用