Sekundární přehledový radar SSR, secondary surveilance radar Pavel Šedivý 31. května 2002, rev. 1.01 České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra radioelektroniky Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 1
1 Úvod dotaz (interogation) uplink1030 MHz zpoždění odpověd (reply) downlink1090 MHz Základ systému definován na 6. zasedání ICAO v Montrealu (1957) Měří polohu v polárních (cylindrických) souřadnicích Radiální vzdálenost určena z časového zpoždění signálu Úhlové souřadnice - azimut je určován ze směrových vlastností antény Výška je vyhodnocena z přijaté odpovědi (barometrický výškoměr na palubě) Dosah až 500 km Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 2
Výhody proti primárnímu radaru Menší výkon, větší dosah Přesnější informace o výšce letadla Další informace (identifikace, stav paliva, stav nouze,... ) Nevýhody proti primárnímu radaru Zobrazuje pouze kooperující cíle 1.1 Antény, šíření pro radar dvě antény - hlavní s kosekantovým diagramem a potlačovací s omnidirectional diagramem pro transpordér na palubě omnidirectional vysílaný výkon Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 3
2 Potlačení postranních laloků Potlačení postranních laloků (SLS) - dotaz hlavní svazek P1 P2 P3 potlačovací svazek P1 P2 P3 Potlačení postranních laloků (SLS) - odpověd Pokud je amplituda signálu z hlavního svazku větší než z potlačovacího, odpověd přišla z hlavního laloku, zpracuje se Pokud je amplituda signálu z potlačovacího svazku větší než z hlavního, odpověd přišla z postranního laloku, nevyhodnocuje se Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 4
3 Přehled Módů SSR Civilní režimy SSR označovány písmeny mód A - identifikace letu, čtyřmístné oktalové číslo mód B - nevyužívá se, docházelo k záměnám se signály módu A a C mód C - informace o barometrické výšce mód S - datová zpráva, jsou definovány různé obsahy Vojenské režimy označovány čísly módy 1, 2 - jednoduché rozlišení přítel-nepřítel (IFF, identification friend-foe) mód 3 -výška letu, dotaz i formát odpovědi shodný s módem C mód 4 - kryptografické IFF Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 5
3.1 Mód A Dotaz (interogation) Odpověd (reply) P1 P3 Hlavní Potlačovací P2 P3 Přijatý dotaz F1 C1 A1 C2 A2 C4 A4 B1 D1 B2 D2 B4 D4 F2 SPI ID se zvláštním významem 7777 - identifikace test. cíle F1, F2 - bránovací pulsy (brackets) 7700 - nouze SPI - Special positioning identification 7600 - ztráta spojení dodatečná identifikace zapínaná pilotem 7500 - nezákonné vměšování Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 6
3.2 Mód C/3 Dotaz (interogation) Odpověd (reply) Hlavní P1 P3 Přijatý dotaz P3 F1 C1 A1 C2 A2 C4 A4 B1 B2 D2 B4 D4 F2 Potlačovací P2 F1, F2 - bránovací pulsy (brackets) puls D1 nevyužit, 0 2048 hodnot, údaj ve stovkách stop (hektofeet) Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 7
3.3 Mód S Dotaz pouze pro mód S každý chip Hlavní P1 P2 SYNC P6 56 nebo 112 bit ů DBPSK Potlačovací P5 Potlačovavací impuls nejen informuje o příjmu postranní/hlavní anténou, ale přímo znemožní synchronizaci fáze Odpovídají pouze odpovídače v módu S Data dotazu se skládají ze tří částí (Deskriptor, datové pole a adresní/paritní pole) Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 8
Společný dotaz C/3/S a A/S P1 P3 P2 P5 Hlavní Potlačovací Odpovídače nepodporující mód S odpovídají v módu A/C/3 Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 9
Odpověd v módu S všechny pulsy Blok dat 56 nebo 112 bit ů bit 1 2 3 4 t preambule 0 0 1 1 0 Zabezpečení kontrolním součtem Squiter Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 10
Formát zpráv Formátové pole UF - země-letadlo DF - letadlo země UF/DF 00 Přehled, krátký dosah (TCAS) UF/DF 04 Přehled, dotaz/odpověd výška UF/DF 05 Přehled, dotaz/odpověd identita UF/DF 11 Všeobecný dotaz módu S DF 16 Přehled, dlouhý dosah UF/DF 20 Komunikace, typ A + výška UF/DF 21 Komunikace, typ A + identita UF/DF 24 Komunikace C (ELM, zvláště dlouhé sdělení) Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 11
Deskriptor (5 bitů) Datové pole (1-80 bitů) Zatím definovéno 13 typů datových polí Adresní pole (posledních 24 bitů) AP (adresní parita) kombinace adresy a kontrolního součtu (parity zprávy) PI (parita identifikace dotazovače) kombinace identifikace dotazovače a kontrolního součtu používá se při všeobecném dotazu DF11 Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 12
3.4 Mód 1,2 Dotaz (interogation) Odpověd (reply) Hlavní P1 P3 Přijatý dotaz P3 6 pozic po F1 F2 SPI Potlačovací P2 Mód 1 Mód 2 F1, F2 - bránovací pulsy (brackets), šířka SPI Special positioning indicator Podle tajného klíče se střídá 14 různých kombinací dvou pulsů Mód 1 se nepoužívá, obtížné rozlišit a, mód 3 je totožný s civilním módem C Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 13
3.5 Mód 4 Složitý dotaz, jednoduchá odpověd - obtížné luštění i zachycení pasivním radarem Dotaz každý chip Hlavní P1 P2 SYNC P6 32 bit ů DBPSK Potlačovací P5 Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 14
Odpověd Přijatý dotaz zpožd ění 16 pozic po Kódování odpovědi Podle tajného klíče se na základě dotazu určí zpoždění Přiřazení se s časem mění Od jednoho cíle musí být více ( ) odpovědí vyloučení náhodné shody Dotazovač i odpovídač obsahuje kryptografický počítač Distribuce klíče pro výpočet dotazů i odpovědí Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 15
4 Dotazovače a odpovídače Blokové schéma dotazovače Potlačovací Hlavní Rozdílová vf jednotka Přijímač potlačení postranních lalok ů Vysílač Hlavní přijímač Rozdílový přijímač Modulátor Třídění puls ů podle: - postranních lalok ů - amplitudy - (Směru příchodu) (Monopulsní zpracování) Diagnostika (BITE) Dekodéry odpovědí Plot extraktor Extraktor cíl ů Diagnostika Hlášení o dráze Ovládání Hlášení o cíli Kryptografická jednotka Úhlová informace Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 16
Transpondér a ovládací jednotka Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 17
5 Problémy při zpracování signálu Odpovědi z postranních laloků antény Použití potlačovací antény, RSLS (primární zpracování) Vícenásobné odpovědi (vícecestné šíření Použití antény s velkou vertikální aperturou Při velkém časovém odstupu zpracování pouze první odpovědi Při malém odstupu degarbling (primární zpracování) FRUIT (False Replay Unsynchronized In Time) Odpovědi na dotaz jiného dotazovače Použití kritéria minimálně konzistentních odpovědí na dotazů (primární zpracování, defruitizer) Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 18
Překrývání odpovědí dvou odpovídačů (garbling) Kontrola tvaru a délky pulsů Pokud neodpovídají normě tak se bud vyřadí ze zpracování nebo se provádí vyhodnocení podle náběžných či sestupných hran (Primární zpracování, degarbling, módy A,C,2,4) Fantomy Domělé odpovědi neexistujících objektů vzniklé z pulsů dvou nebo více odpovídačů (Phantons, módy A,C, 2, 4) Kontrola amplitudy přijímaných pulsů Při vhodné poloze odpovídačů se opakují pravidelně - obtížně odstranitelné Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 19
RADAR: SEKUNDÁRNÍ PŘEHLEDOVÝ RADAR rev. 1.01 (31. května 2002) 6 Odvozené systémy 6.1 ADS-B Automatic Dependendent Surveilance - Broadcast GPS S-MOD 1090 MHz ADS Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 20
Všesměrové šíření nezávisle získané vlastní polohy (šířka, délka, výška) získané z GPS a rychlosti pohybu Přenos pomocí zpráv S-módu (samovolné vysílání, squitter) nebo datové linky Dosah Nutné kombinovat s domluvou mezi letadly - VHF 108-137 MHz nebo digitální linka Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 21
6.2 TCAS (Traffic advisory and collision avoidance system) ACAS - Airborne Collision Avoidance System Protikolizní systém pro letadla - využívá transpondérů SSR v módu C a S Na palubě dotazovač - zjišt uje přítomnost (vzdálenost) a výšku jiných letadel Obnovování informace typ určení popis I pro malá letadla, 10-30 sedadel Informace o přítomnosti blízkého letadla II pro velká letadla nad 30 sedadel, Analýza směru pohybu a polohy ostatních letadel může být i pro menší doporučuje manévr ve verttikálním směru III připravován doporučuje manévr 3D Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 22
Problém s malou směrovost dotazu Příjem velkého množství odpovědí a problémy s rozšifrováním Řešení Omezení výkonu omezení dosahu Metoda wisper shout (šeptej křič): Potlačení blízkých dotazovač ů druhý dotaz první dotaz Pavel Bezoušek, Pavel Šedivý 23