(SSR=SECONDARY SURVEILLANCE RADAR)

İkincil Gözetleme Radarı

Giriş

II. Dünya Savaşı ile beraber gelişen teknik hava araçlarının dost mu, düşman mı olduğunun anlaşılabilmesi için SSR ( Secondary Surveillance Radar ) sisteminin gelişmesini sağlamıştır. Sistem, f1 frekanslı bir "sorgulayıcı" sinyal yayar. Bu sinyal, hava araçları tarafından transponder yardımıyla alınır ve f2 frekanslı bir cevap yayınlanır. Bundan dolayı, sistemde ikinci bir transmitter/receiver çifti bulunur. Cevaplar sorgulayıcı tarafından responser adı verilen bölüm ile alınır.

SSR içinde sorgulama ve cevap sinyallerinin frekans spektrumları, kendilerine ait olan bant genişliklerinden ayrıldığı için sorgulayıcı tarafından üretilen sinyallerin herhangi bir nesneden yansımaları, alınan cevap kanalı tarafından hariç tutulur. Sonuçta, birincil radar sisteminde görülen "clutter" lar bu radarda görülmez.

Hava ve yer alıcılarının geçiş bantları yansımalardan etkilenmeyecek kadar dardır.

Pratikte Kullanım

Bu radar sistemi ile uçağın istasyona olan uzaklığını ve yönünü, irtifasını, kimliğini saptamak mümkündür.

Çalışma Prensibi: Hem uçakta, hem de yer istasyonunda alıcı ve verici sistemleri bulunmaktadır. Yer istasyonundan 1030 MHz' te gönderilen soru sinyalleri uçak tarafından alınır ve uçak üzerindeki transponder denilen cihaz vasıtasıyla irtifa ve kimlik bilgileri kodlanarak 1090 MHz' lik taşıyıcı üzerine bindirilerek cevap sinyali olarak yer istasyonuna geri gönderilir. Yer istasyonunda ise alınan cevap sinyali dekode edilerek bir ekran üzerine verilir. Böylece kontrolör, üzerinde transponderi bulunan tüm uçakları, irtifa ve kimlik bilgileriyle birlikte bu ekran üzerinde görme ve yönlendirme imkanına sahip olur. İletimde darbe modülasyonu kullanılır. Yer istasyonunun gönderdiği darbe şeklindeki soru sinyali saniyede 300-450 defa tekrarlanır.

SSR' ın kullanımındaki kabul, tüm "dost" uçakların bir transponder taşımasıdır. Sorgulayıcı, hayati önem taşıyan iki soru sorar: "Neredesiniz ?" ve "Kimsiniz ?". Birincisi radar tekniğinin kullanımıyla

yanıtlanabilir, hem sorgulayıcı hem de transponder, darbe (pulse) iletimini kullanır. Sorgulamadan, alındı cevabına kadar geçen süreden aradaki mesafe hesaplanabilir (birincil radarda olduğu gibi). "Kimsiniz ?" sorusunun cevabı ise, pozisyon kodlu darbe gruplarının formu dikkate alınarak yanıtlanır. Bir grup içindeki tüm veya herhangi darbelerin varlığı veya yokluğu 2n farklı cevap taşır. Buradaki n, grup içindeki mümkün darbelerin sayısıdır.

Sorgulayıcı, 1030 Mhz frekansında bir darbe çifti yayınlar. Her bir darbe aynı şekil, aynı genlik ve aynı sürededir. Bunların zaman aralıkları (spacing), daha önceden tanımlanmış standartlardadır. Böylece, darbe pozisyon kodlaması, çeşitli soruları veya "sorgulama modlarını" ayırt eder. Modların durumunun uluslararası genel standartlardaki listesi aşağıdaki Tablo da görülmektedir:

Bir kontrol darbesi olan P2, sorgulama darbe çifti P1 ve P3'e eşlik eder. Alma menzilindeki transponder'lar darbe çiftini tespit eder, zaman aralıklarını algılar ve sorgulamanın genel durumuna uygun cevap oluştururlar. Eğer, bir transponder, 8m s'lik aralığı algılarsa, otomatik cevap, aracın kimliğini taşıyan bir kod olacaktır. Hava trafik kontrol sistemlerinde, uçak yüksekliğinin kontrolcüler için büyük bir önemi vardır ve 21m s aralığa sahip sorgulama darbe çiftine, kodlu formda, uçak yüksekliği otomatik olarak verilir. Mod3 (askeri) ve ModA (sivil), kullanıcılar için genel modlardır. Her iki sınıf da aynı hava boşluğunu kullandığı için, bu durum hava trafik kontrolünde, önemli bir değerdir.

Belli kriterler oluştuğu zaman, sorgulamaya cevap üretilir. 0,45m s süreli, düzgün genlikli ve 1,45m s aralık değerine sahip 1090 Mhz de yayınlanan darbe formu, cevap için kullanılır. Uluslararası anlaşmalar ile darbelerin cevap sırası, F1 ve F2'yi gösteren, daima varolan "bracket" veya "framing" darbelerini içeren on iki bilgi darbesinin bazısını ya da hepsini barındırabileceği gibi hiç birini de barındırmayabilir. Cevap formatı, şu güne kadar hiç kullanılmamış olan on üçüncü darbe için de boşluğa sahiptir. A, B, C ve D olarak dört gruptadırlar. Kod gösteriminin sekizlik sistemde olabilmesi için 1, 2 ve 4 alt numaralarıyla tanımlanan üç darbe, her bir grupta vardır. Sekizlik değeri yansıtan bu alt numaralar gereklidir. Örneğin; 7213 gibi bir kimlik kod değeri, cevabın, F1, A1, A2, A4, B1, C1, D1, D2 ve F2 darbelerini içermesi gerektirir.

Mümkün 4096 farklı kod vardır. A, B, C ve D gruplarının her birinin içinde bulunan mümkün üç darbenin her biri, "var" ya da "yok" şeklinde seçilebilir; yani ikilik seviyede "1" ve "0"ı temsil ederler. Böylece toplamda, 3 x 4 = 12 bit ikilik kelime ve 212 = 4096 bulunur.

Bir gözetleme sistemi içinde, hedef görüşüne bakılmaksızın, herhangi bir azimuth' da sorgulayıcılar tarafından transponder' ın adreslenebilmesi için çok yönlü bir anten, cevap sinyallerini yayar. Cevap darbeleri sorgulayıcının responser'ı tarafından alındığı zaman, darbeler zarf tespitli olur ve cevap formatı standartlaştırıldığı için, sorgulayıcının işlem sisteminin kod çözme devreleri, hangi darbelerin var olduğunu tespit edebilir ve böylece sorgulayıcı tarafından istenen cevap verisini derleyebilir.

Menzil ve Güç: Yerden 0,5° ile 45° arasında kalan bölgede yatay olarak 200 NM düşey olarak 80 000 ft' e kadar olan bölgeye hizmet verir. Yer istasyonunun kW, uçaktaki vericinin gücü ise 500 W mertebelerindedir.

Avantajları:

• Uçakların mesafe ve yön bilgileri yanında irtifa ve kimlik bilgilerini de vermesi • Hem yer istasyonunda hem de uçakta verici bulunması sinyalin zayıflamasını önler ve primary

radardaki gibi yüksek güçlü yer istasyonları gerektirmez. • Hava trafiğinin düzenlenmesinde vazgeçilmez bir radyo seyrüsefer yardımcısıdır.

Dezavantajları:

• Dikeyden ±45° de yayın yapılmaması (sessizlik konisi) • Menzilin irtifaya bağlı olması • Transponderi olmayan uçakları dedekte edememesi (bundan dolay özellikle VFR uçuşu yapan ve

transponderi olmayan uçaklarında saptanabilmesi için primary radar ile birlikte kullanılırlar) • Düşey ve yatay olarak uçaklar arasında 2 Nm'den daha az bulunması durumunda bu iki uçağı ayırt

edemez (Garbling Olayı). Özellikle trafiğin yoğun olduğu havaalanlarında bu durumla karşılaşmak mümkündür.

Hava Trafik Kontrolünde Kullanım

Pilotlar, nereden gelip nereye gideceklerini, uçuş planına yazarken, örneğin Münih' ten Londra' ya, belirlenmiş uçuş parametreleri (rota, yükseklik, hız, kalkış-varış saatleri, vb.) kullanılmak üzere, bu parametreler özel kimlik kodu taşırlar. Uçuş, belli bazı, uçuş bilgi bölgelerinin (FIR) sınırları üzerinden gerçekleşecektir. Bir uçuşa yardımcı olacak tüm kontrol merkezlerinin, Eurocontrol Agency' den uçağın kimlik koduyla ilgili ön bilgiyi edinmesi gerekir. Bu kod, gerçekleştirilecek diğer uçuşlardan ayrı, başka bir özel kod olacaktır. FIR' a gire uçağın kimliğinin herhangi başka bir radyo-telefon ile bildirilmesine gerek yoktur, çünkü gerekli bilgiler zaten mevcuttur. Bu, SSR kullanımının birinci sebebidir. Yani, hava ve yer uçuş ekiplerinin iş yükünü azaltmak ve çok yüklü hava sahalarını biraz olsun hafifletmektir. Kontrol altındaki bir hava sahasındaki uçakta, eğer sadece, birincil radar verileri mevcut olsaydı, kimlik şüpheleri, ilgili uçağa sorulmak zorunda kalınacaktı. Bu da, yakıt, zaman ve hava sahasının boşa kullanımı demektir. Sorgulayıcının menzili genelde, 200–250 Nm kadardır, böylece, SSR imkânını

kullanan kontrol yerleri, bir kaç yer teçhizatı ile baştanbaşa tüm FIR' da uçak verisini elde edebilir. Hava trafik kontrolü için gerekli bilgiler, yükseklik ve kimliktir.

Gerçek Zamanlı Kod Çözümü

Bir transponder tarafından sağlanan her cevap, daima varolan bracket darbeleri F1/F2 içindeki on iki bilgi darbesinin bir kısmı veya tümü olarak sıkıştırılmış veriyi içerir. Bunlar birbirinden daima 20,3m s aralıkla sıralanırlar. Alınan sorgu çifti, transponder tarafından analiz edilir ve eğer bir cevap yayınlanacaksa sorgu sinyali (P3) çiftinin son darbesi de alındıktan sonra 3 ± 0,5 m s sonra cevap yayınlanır. Sonuç olarak, aradaki menzil, verilen bir sorguya göre 1/12,36 Nm doğrulukla bulunur. Decoder herhangi bir giriş darbesini 20,3m s geciktirecek bir devre içerir ve bu gecikmeden sonra geciktirme yapılmamış giriş içinde eş darbesi arar. Herhangi bir F1 girişi, F2 darbesinden 20 m s sonra, F2 sinyaline refakat eder. Eğer benzerlik bulunursa, sistem koda bakmaksızın bunun yüksek bir olasılıkla

transponder' dan gelen cevap sinyali olduğunu bilir ve bu durum 1m s süresince bir darbe formu içinde decoder' ın çıkışı olur. Eğer transponder cevaplamaya devam ederse böyle benzerlikler bulunmaya devam edilecektir. Çıkış darbeleri, sonuçta, birincil radarda, bir hedefin tekli tespiti olarak belirecektir.

MODE-S VE MSSR RADAR FARKLILIKLARI

Yoğun hava trafiğinin olduğu yerlerde Mode-A kod sıkıntısı, transponderların çok fazla sorgulanması sonucu kilitlenmesi, uçak hakkında ilave bilgi ihtiyacı, elektromanyetik kirlilik gibi sebeplerden dolayı Mode-S radarın geliştirilmesine ihtiyaç duyulmuştur.

MSSR Radarları klasik olarak önce uçaktan Mode-A sorgulaması yapar dinlemeye geçer ve daha

sonra yükseklik bilgisi olan Mode-C sorgulaması yaparak dinlemeye geçer.

Mode-S radarları ise klasik radar çalışma prensibine de uyumlu olacak şekilde önce tüm normal transponderli uçakları sorgular ve bu arada mode-s radarı olduğundan extra bir P4 pulse gönderir. Bu P4 pulsı algılayan mode-s transponderler cevap vermez. Bu tüm sorgulamanın ikinci aşamasında ise P4 pulsı uzun tutularak mode-s transponderların da cevap vereceği tüm sorgulama yapılır ve bütün mode-s ve klasik transponderlar modeA ve mode-C cevaplarını verirler. Bu aşamada klasik transponderler uçağın mode-A ve mode-C bilgilerini verir. Mode-S transponderler ise bu bilgilerle birlikte uçağın kuyruk numarasını da verir. Bu bilgiyi alan Mode-S radarları o azimutta o uçağın olduğunu hafızasına alır ve sadece mode-s transponderları için olan ikinci sorgulamasında, bütün sorgulamada kuyruk numaralarını elde ettiği uçakları sadece selectible(seçici) olarak sorgular ve aynı zamanda kendine ait olan II kodunuda verir. Böylece her mode-s transponeri kendisini hangi mode-s radarı sorguluyorsa sadece ona cevap verir. Aynı kaplama alanı içinde olan bir mode-s transponderli uçak iki radar tarafından sorgulanmaması içinde yerdeki mode-s radarları birbiri ile yer hatları ile haberleşir.

Eger bir mode-s radarın II koduna 0 verilirse o mode-s radarı non selektif sorgulama yapar.

(Klasik MSSR gibi davranır)

ADS (Automatic Dependent Surveillance)

ADS (Otomatik Bağımlı Gözetim), hava aracının bir data link vasıtası ile uçakta bulunan seyrüsefer ve pozisyon belirleyen sistemlerden(GPS) elde ettiği çağrı adı, 4 boyutlu pozisyon ve ihtiyaç duyulan diğer ek bilgileri otomatik olarak sağladığı bir gözetleme tekniğidir.

Amaç ve prensipler:

• Gözetleme konseptine getirdiği değişiklikler,

o Yer gözetleme sistemlerine (SSR/PSR) daha az bağımlılık,

o Hava araçlarındaki sistemlere daha fazla güven,

o Hava/yer, hava/hava ve yer/yer haberleşmesi,

o Gate-to-Gate Konseptine uygunluk.

• Gözetleme Bilgileri

o Çağrı adı,

o 3 boyutlu pozisyon,

o Zaman,

o Sisteme güven derecesi (FOM_Figure Of Merit)

o Diğer bilgiler.

ADS için mevcut olan 2 form bulunmaktadır:

• ADS-C (Contract)

o Noktadan noktaya muhabere (Hava/Yer) ,

o Mesaj dağıtımı garantisi,

• ADS-B (Broadcast)

o Her noktaya yayın (Hava/Hava, Hava/Yer, Yer/Yer)

o Mesaj dağıtım garantisi yok.

Neden ADS?

• Farklı ve yeni gözetleme tekniklerine duyulan ihtiyaç,

• Mode S, yoğun hava sahalarındaki sadece kısa vadedeki tıkanıklığa çözüm olabilir,

• ADS-C, yer cihazlarının kurulmasına imkan olmayan uzak (örn. Okyanus) pozisyonlarda kullanılabilir. Haberleşmede uyduları kullandığından haberleşme maliyetleri yüksek,

• ADS-B, mevcut gözetleme sistemlerine destek olarak kurulabildiği gibi güvenlik olarak daha fazla imkân sağlamaktadır. Hem hava sahası gözetlemesinde hem de hava alanı gözetlenmesinde güvenli olarak kullanılabilir.

ADS-C

Uçağın yer seyrüsefer yardımcı istasyonlarından (VOR, DME, v.s.) ve/veya uydu istasyonlarından (GPS, GNNS) elde ettiği pozisyon bilgisini, muhabere uyduları veya VHF istasyonları vasıtasıyla hava trafik servi ünitelerine (ATSU) göndermesi ile gözetlenmesidir.

Seyrüsefer esnasında, bağlı olduğu ATC ünitesine 4 durumda rapor yayınlar:

1. Demand (talep): İlgili ATC ünitesinin isteği durumunda

2. Periyodik: Hava aracının bir ATC ünitesine bağlanması üzerine yer ATC ünitesi uçaktan temel bilgi ve opsiyonel bilgileri hangi periyotta talep ettiğini bildirir. ADS Sistemi de talep edilen periyotlarda bu bilgileri gönderir.

3. Event (Hadise): Hava aracının aşağıda belirtilen değerlerinde bir değişiklik olduğunda otomatik olarak rapor gönderilir:

• Dikey hızdaki değişiklik,

• Waypoint değişikliği,

• Yatay sapma,

• Seviye değişikliği,

4. Emergency durum

Her bir ADS-C raporunda:

• Pozisyon (koordinat ve barometrik irtifa)

• Zaman

• FOM

• Duruma bağlı olarak diğer bilgiler:

o Çağrı adı

o Ground vektörü

o Hava vektörü

o Planlanmış rota

o Meteoroloji bilgisi

o Kısa vadeli amaç, niyet

o Orta vadeli niyet

o Uzatılmış planlanmış rota

ADS-B

Hava ve/veya yer kullanıcılarına talep durumunda bir data link vasıtasıyla, belirli aralıklarla pozisyon, yön ve yer sürati gibi parametreleri yayınlayan bir gözetleme uygulamasıdır.

ADS-C sadece noktadan noktaya, hava/yer yayını söz konusu iken ADS-B’de sınırsız kullanıcıya hava/hava, hava/yer ve yer/yer yayını mümkündür. Bununla birlikte TIS-B (Traffic Information Service) vasıtasıyla ADS-B cihazları olmayan SSR transponderi ile donatılmış uçakların bilgileri yer istasyonundan ADS-B ile donatılmış hava araçlarına yayınlanmaktadır.

ASAS (Airborne Saperation Assistance System): Hava trafik yönetimine köklü değişiklikler getirmesi planlanan bu sistem vasıtasıyla pilotlar, uçaklarda bulunan CDTI (Cockpit Display of Traffic Information) ekranında civarında bulunan trafiklerden haberdar olarak, ayırma sorumluluğunu Kontrolörlerle paylaşabileceklerdir. ASAS uygulamaları 4 kategoride değerlendirilebilir:

1. Hava trafiği hakkında bilgi sahibi olmak: Bu kategoride uçuş ekibi civarındaki trafik hakkında bilgi sahibi olur.

2. Mesafeyi korumak: Uçuş ekibi, diğer bir trafikle arasındaki mesafeyi korumaya çalışır.

3. Ayırma sağlamak: Belirli durumlarda ayırma sorumluluğu uçuş ekibine devredilir. Ayırma sorumluluğu kontrolör ile paylaşılır.

4. Kendi ayırmasını sağlamak: Uçuş ekibi, civarındaki bütün trafiklerden arınma konusunda tam sorumludur.

ADS-B’nin kullanım olarak planlandığı yerlerden birisi de A-SMGCS (Gelişmiş Yüzey Hareketleri Yardımı ve Kontrol Sistemi)‘dir. Bu uygulamada ADS-B cihazları uçakların yanı sıra; pist, apron ve taksi yollarını kullanan araçlarda da bulunmaktadır. İniş ve kalkış yapan uçakların yanında manevra sahalarında hareket eden araçlar hem birbirlerini görebildikleri gibi ham de kule tarafından takip edilmektedir.

ADS-B haberleşmesi için 3 adet data link kullanılabilir:

• 1090 MHz. (Mode S) Extended Squitter

• VDL (VHF Data Link) Mode 4

• UAT (Universal Access Transceiver)

FAA, ADS-B haberleşmesi için 1090 MHz. ES ve UAT kombinasyonunu kullanmayı planlamaktadır. UAT, DME frekans aralığında çalıştığı için Avrupa hava sahasında kullanımı mümkün görünmemektedir. Avrupa hava sahasında 1090 MHz. ES ve VDL 4 kullanılması planlanmaktadır. Ancak; taşıma zorunluluğu planlanmamaktadır.