Origine du transpondeur 2 juillet 2002, collision entre un Tupolev et un Boeing 757 Bilan: 71 morts dont 47 enfants

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1 Origine du transpondeur 2 juillet 2002, collision entre un Tupolev et un Boeing 757 Bilan: 71 morts dont 47 enfants Quelles sont les équipements et les procédures mis à la disposition de l équipage afin de prévenir et éviter ces collisions? Radar simple Dét. la pos. de l avion par l envoi d un signal HF et t de réception lors de la réflexion sur l avion. Ce radar ne nécessite aucun appareillage sur l avion, aucune info sur l avion n est transmise. Une info sur la taille de l avion est déduite grâce à la puissance du signal réfléchi. Cette puissance est dep. d un facteur de réflexion. Radar simple Certains avions à usage militaire sont conçus pour min. ce facteur de réflexion et ainsi devenir indétectable par les radars. Ce type de radar ne permet pas de connaître l identité de l avion. 2 avions de même type ont le même facteur de réflexion donc reflètent la même puissance et sont indissociables. Radar simple Cette impossibilité de reconnaissance entre avions ennemis et alliés sur les radars a été un problème durant la 2 ième guerre mondiale. -> Un second type de radar. Radar secondaire SSR Permet d obtenir la position de l avion, l altitude et l identité de l avion. L usage 1 er de radar est de reconnaître les amis des ennemis (système JFF) en vol civil pour reconnaître les avions. Ce système se nomme l Air Traffic Control Radar Beacon System (ATCRBS) Radar secondaire SSR Nécessite la pose sur l avion d un appareil qui capte le signal émis par le radar et émet un signal réponse vers le radar. Le transpondeur, émetteur et récepteur vont assurer le lien entre le radar et l avion. 1

2 Exemple de transpondeur Tranpondeur Honeywell 1090 Le transpondeur Moyen de communication entre l avion et la station (le radar) au sol Reçoit une interrogation émise par le radar au sol Décode l interrogation Répond avec les informations demandées Évolution du transpondeur 1 ers types de transpondeurs sont ATCRBS Utilisés dans l industrie aéronautique. L augmentation du trafic aérien -> Saturation du système dans les années 80. -> Système plus évolué qui permet à une station de questionner un certain avion -> Transpondeurs mode S, car S - sélective car le système s adresse à un certain transpondeur. Limitations de transpondeur ATCRBS La saturation et Le garble intervient lorsque les transpondeurs sont à la même dist. de la station radar et assez proche pour être dans le faisceau du radar. La station envoie une interrogation -> 2 transpondeurs vont répondre et les 2 réponses vont interférer. Le système S prévient ce problème en ciblant 1 des 2 transpondeurs. Fonctionnement du transpondeur ATCRBS Le système ATCRBS fonctionne avec le radar primaire. L antenne sec. SSR tourne avec le radar primaire et interroge les transpondeurs à fréq = 1030 MHz Réponse sur la fréq. = 1090 MHz Comm. entre la station et le transpondeur se fait par modulation d amplitude 2

3 Type d interrogation 2 info s demandées au transpondeur ATCRBS : l identité et l altitude encodées dans l interrogation. L interrogation ATCRBS constituée par 2 pulses -> t entre ces 2 pulses désigne le type d interrogation. Interrogation en Modes A et C Le 3 ième pulse permet au système d empêcher le transpondeur de répondre à une interrogation émise par les lobes sec. de l antenne de la station au sol. Modes d interrogation Si la station veut l identité (l altitude) de l avion -> émet 2 pulses P1 et P3, délai entre les 2 codes est le type d interrogation. Mode A : Identité de l avion (8 µs) Le radar secondaire Antenne directionnelle avec un lobe pr. dans la dir. d émission et des lobes sec. à l opposé et à la perp. de la dir. d émission. Mode C : Altitude de l avion (21 µs) Problèmes posés par les lobes - Le transpondeur réponds à une requête émise par le lobe pr., mais s il est trop près de l antenne -> Capte une interrogation émise par un lobe sec. - Il faut éviter le doublement de l interrogation - La station reçoit 2 réponses -> Info s vont interférer. - Pour empêcher que le transpondeur ne capte une interrogation d un lobe sec. -> 3 ième pulse en place. Problèmes posés par les lobes - P3 est émis 2 µs après P1 et d ampl. sup. à tous les pulses émis par les lobes sec. - P2 est «side lobe suppression» SLS. Lorsque le transpondeur reçoit une interrogation -> il vérifie si le pulse SLS est inf. / sup. au P1 et P3. - Si P2 > P1 ou P3 -> La requête a été faite par un lobe sec. de l antenne radar et le transpondeur ne prend pas en compte la requête et n y répond pas. 3

4 Réponse du transpondeur Débute 3 µs après réception du pulse P3 par F1. Lors de la détection d une interrogation valide, le transpondeur bloque sa réception pendant 50 µs pour ne pas prendre en compte d autres interrogations, ceci lui laisse le temps de répondre. Le transpondeur répond en codant ses info s par modulation d amplitude. Séquence de réponse d'un transpondeur ATCRBS - La réponse débute avec F1, toutes les 1.45 µs, code binaire constituant la réponse qui est émise pulses plus tard, la réponse est complète, la séquence de réponse se conclue par un pulse de fin de transmission F2 qui permet à la station au sol de valider la réponse. - On aurait 13 pulses pour transmettre l identité de l avion ou l altitude mais 12 pulses sont utilisés pour coder l information en binaire. Identification Exemple de réponses émises par le transpondeur 12 bits (pulses) de données binaires -> vont transmettre 4096 valeurs possibles ceci est insuffisant pour que chaque avion a un code unique. - Les codes sont recyclés, à chaque nouveau vol, l avion reçoit un nouveau code d identité appelé «squawk» assigné par le contrôle du trafic aérien. -> Chaque avion en vol a une identité unique. - Valeurs de «squawk» sont réservées pour cas - Codes spéciaux 7700 : situation d urgence L altitude L altitude L altitude est transmise par le transpondeur sous forme de code Gray -> 1 bit change entre 2 H très proches. Ce code est fournit par un altimètre mécanique appelé «encoding altimeter». Le code Gray -> Minimiser les erreurs d encodage du fait qu un bit change. 4

5 Le «special pulse identifier» SPI Pour différencier une réponse à une interrogation en mode C (altitude) et en mode A (identification) -> Un pulse additionnel est ajouté 4.35 µs après le pulse de fin de séquence F2 : «special pulse identifier» SPI. Le «special pulse identifier» SPI Pour valider le fonctionnement -> La tour de contrôle demande à l équipage de s identifier par radio en précisant son squawk, L équipage oblige le transpondeur à envoyer le SPI qui permet de mettre l avion et ses caractéristiques en surbrillance sur le radar. Si l information transmise par radio et l information d identification affichée à coté de l avion en surbrillance coïncide -> La vérification est faite. Radar Le contrôleur aérien sur son radar : 7040 repr. le code transpondeur affiché par le pilote à la demande du contrôle aérien. 20 représente le niveau de vol de l'avion ou FL pour Flight Level Fonctionnement du transpondeur ATCRBS Les multiples réflexions entraînent des interférences L augmentation du trafic oblige à développer un système plus évolué Fonctionnement du TCAS Espace aérien protégé Traffic and Collision Avoidence System Tau =range/range rate Range=distance Range rate = déplacement relatif positif si les avions s éloignent négatif si les avions de rapprochent Tau = temps avec une éventuelle collision 5

6 Espace aérien protégé Espace aérien protégé TA : Traffic Advisory Proximate aircraft Manœuvre d évitement manuel RA : Resolution Advisory Manœuvre d évitement choisie par un des 2 systèmes des avions, qui prévient l autre Indicateur VSI Il se met en route quand on se trouve dans la zone RA pour avertir le personnel de bord Conclusion Système visiblement fiable Défaillance humaine possible 6

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