Mesafe ölçüm ekipmanı (havacılık) - Distance measuring equipment (aviation)

D-VOR/DME yer istasyonu
DME transponder muhafazasının yanında DME anteni

Olarak havacılık , mesafe ölçüm ekipmanı ( DME ) a, radyo seyir teknolojisi ölçen eğik aralığı bir uçağın ve zamanlama ile zemin istasyonu arasındaki (mesafe) yayılma gecikmesi 960 ve 1215 megahertz (MHz) arasındaki frekans bandında radyo sinyallerinin. Uçak ve yer istasyonu arasında görüş hattı gereklidir. Bir sorgulayıcı (havadan), atanmış bir 'kanal' üzerinde transponder yer istasyonuna bir darbe çifti ileterek bir alışverişi başlatır. Kanal ataması, taşıyıcı frekansını ve darbeler arasındaki aralığı belirtir. Bilinen bir gecikmeden sonra, transponder, sorgulama frekansından 63 MHz ile dengelenmiş ve belirlenmiş bir ayrıma sahip bir frekansta bir darbe çifti ileterek yanıt verir.

DME sistemleri, Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO), RTCA, Avrupa Birliği Havacılık Güvenliği Ajansı (EASA) ve diğer kuruluşlar tarafından belirlenen standartları kullanarak dünya çapında kullanılmaktadır. Bazı ülkeler, aletli uçuş kuralları (IFR) kapsamında çalışan uçakların bir DME sorgulayıcısı ile donatılmasını şart koşar; diğerlerinde, bir DME sorgulayıcısı yalnızca belirli işlemleri yürütmek için gereklidir.

Bağımsız DME aktarıcılarına izin verilirken, DME aktarıcıları genellikle uçağa iki boyutlu navigasyon yeteneği sağlamak için bir azimut yönlendirme sistemi ile eşleştirilir. Yaygın bir kombinasyon, tek bir yer istasyonunda bir VHF çok yönlü menzilli (VOR) verici ile aynı yerde bulunan bir DME'dir . Bu meydana geldiğinde, VOR ve DME ekipmanının frekansları eşleştirilir. Böyle bir konfigürasyon, bir uçağın azimut açısını ve istasyondan mesafesini belirlemesini sağlar. Bir VORTAC ( TACAN ile birlikte konumlandırılan bir VOR ) kurulumu, sivil uçaklara aynı yetenekleri sağlar, ancak aynı zamanda askeri uçaklara 2 boyutlu navigasyon yetenekleri sağlar.

Düşük güçlü DME aktarıcıları ayrıca bazı alet iniş sistemi (ILS), ILS lokalizörü ve mikrodalga iniş sistemi (MLS) kurulumlarıyla da ilişkilidir . Bu durumlarda, DME aktarıcı frekansı/darbe aralığı ayrıca ILS, LOC veya MLS frekansı ile eşleştirilir.

ICAO, DME iletimlerini ultra yüksek frekans (UHF) olarak nitelendiriyor. L-bandı terimi de kullanılır.

Avustralya'da geliştirilen DME, Commonwealth Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Organizasyonu (CSIRO) Radyofizik Bölüm Başkanı olarak çalışırken Edward George "Taffy" Bowen'ın gözetiminde James "Gerry" Gerrand tarafından icat edildi . Sistemin bir başka mühendislik versiyonu, 1950'lerin başında 200 MHz VHF bandında çalışan Amalgamated Wireless Australasia Limited tarafından konuşlandırıldı . Bu Avustralya yerel versiyonu, Federal Sivil Havacılık Dairesi tarafından DME(D) (veya DME Yurtiçi) ve ICAO tarafından kabul edilen daha sonraki uluslararası versiyon ise DME(I) olarak anılmıştır.

DME, uçaktaki ve yerdeki ekipmanın rollerinin tersine çevrilmesi dışında, prensipte ikincil radar menzil işlevine benzer . DME, II . Dünya Savaşı'nın arkadaş veya düşman tanımlama (IFF) sistemlerine dayanan savaş sonrası bir gelişmeydi . Uyumluluğu korumak için DME, TACAN'ın mesafe ölçüm bileşeniyle işlevsel olarak aynıdır.

Operasyon

İlk yinelemesinde, DME donanımlı bir uçak, darbe çiftleri gönderip alarak karadaki bir aktarıcıya olan mesafesini belirlemek ve görüntülemek için ekipmanı kullandı. Yer istasyonları tipik olarak VOR'lar veya VORTAC'lar ile birlikte yer alır. Düşük güçlü bir DME, aksi takdirde ILS işaretçi işaretçileri tarafından sağlanana benzer şekilde (ve birçok durumda ikincisinin çıkarılmasına izin vererek), konmaya doğru bir mesafe sağladığı bir ILS veya MLS ile yan yana yerleştirilebilir .

DME'ler için daha yeni bir rol, DME/DME alan navigasyonudur (RNAV). DME'nin VOR'a göre genel olarak üstün doğruluğu nedeniyle, iki DME kullanan navigasyon (trilaterasyon/mesafe kullanarak) VOR/DME ile navigasyonun (azimut/mesafe kullanarak) izin vermediği işlemlere izin verir. Ancak, uçağın RNAV yeteneklerine sahip olmasını gerektirir ve bazı işlemler ayrıca bir atalet referans birimi gerektirir.

Yolda veya terminal navigasyonu için tipik bir DME yer transponderi, atanan UHF kanalında 1 kW tepe darbe çıkışına sahip olacaktır.

Donanım

DME mesafesi ve VOR/ADF kokpit görüntüleme cihazları

DME sistemi, uçakta bir UHF (L-bant) verici/alıcı (sorgulayıcı) ve yerde bir UHF (L-bant) alıcı/verici ( transponder ) içerir.

Zamanlama

Arama modu

Saniyede 150 sorgulama darbe çifti. Uçak, yer transponderini bir dizi darbe çiftiyle (sorgulama) sorgular ve kesin bir zaman gecikmesinden sonra (tipik olarak 50 mikrosaniye), yer istasyonu aynı darbe çiftleri dizisiyle yanıt verir. Hava aracındaki DME alıcısı, orijinal sorgulama modeline doğru aralık ve yanıt modeli ile yanıt darbe çiftlerini (X-modu= 12 mikrosaniye aralığı) arar. (Bireysel hava aracının sorgulama modeliyle çakışmayan, örneğin eşzamanlı olmayan darbe çiftleri, dolgu darbe çiftleri veya squitter olarak adlandırılır . Ayrıca, bu nedenle eşzamanlı olmayan diğer hava araçlarına verilen yanıtlar da squitter olarak görünür).

İzleme modu

SEARCH ve TRACK'deki ortalama pals sayısı saniyede maksimum 30 pals çifti ile sınırlı olduğundan, saniyede 30'dan az sorgulama Darbe çifti. Hava aracı sorgulayıcısı, belirli bir yanıt darbe dizisinin orijinal sorgulama dizisiyle aynı aralığa sahip olduğunu fark ettiğinde DME yer istasyonuna kilitlenir. Alıcı kilitlendiğinde, yankıları aramak için daha dar bir pencereye sahiptir ve kilidi koruyabilir.

Mesafe hesaplama

Bir radyo sinyalinin hedefe 1 deniz mili (1.852 m) gitmesi ve geri dönmesi yaklaşık 12.36 mikrosaniye sürer . Sorgulama ve yanıtlama arasındaki zaman farkı, eksi 50 mikrosaniyelik toprak transponder gecikmesi ve yanıt darbelerinin darbe genişliği (X modunda 12 mikrosaniye ve Y modunda 30 mikrosaniye), sorgulayıcının zamanlama devresi tarafından ölçülür ve bir mesafe ölçümüne dönüştürülür. ( eğik menzil ), deniz mili cinsinden, ardından kokpit DME ekranında görüntülenir.

Mesafe formülü, mesafe = oran * zaman , DME alıcısı tarafından DME yer istasyonuna olan mesafesini hesaplamak için kullanılır. Hesaplamadaki oran, ışık hızı olan radyo darbesinin hızıdır (kabaca 300.000.000  m/s veya 186.000  mi/s ). Hesaplamadaki süre (toplam süre – yanıt darbesinin 50µs darbe genişliği)/2'dir .

Kesinlik

DME yer istasyonlarının doğruluğu 185 m'dir (±0.1 nmi ). DME'nin uçak anteni ile DME aktarıcı anteni arasındaki fiziksel mesafeyi sağladığını anlamak önemlidir. Bu mesafe genellikle 'eğim menzili' olarak adlandırılır ve trigonometrik olarak transponder üzerindeki uçak irtifasına ve ayrıca bunlar arasındaki yer mesafesine bağlıdır.

Örneğin, 6.076 ft (1 nmi) yükseklikte doğrudan DME istasyonunun üzerinde bulunan bir uçak, DME okumasında yine de 1.0 nmi (1,9 km) gösterecektir. Uçak teknik olarak bir mil uzakta, sadece bir mil yukarıda. Eğimli menzil hatası en çok DME istasyonuna yakınken yüksek irtifalarda belirgindir.

Radyo seyrüsefer yardımcıları, uluslararası standartlar, FAA, EASA , ICAO , vb. tarafından verilen belirli bir doğruluk derecesini korumalıdır . Durumun böyle olduğundan emin olmak için, uçuş denetim kuruluşları , DME hassasiyetini kalibre etmek ve belgelemek için uygun şekilde donatılmış uçaklarla periyodik olarak kritik parametreleri kontrol eder.

ICAO , 0,25 nmi artı ölçülen mesafenin %1,25'inin toplamından daha az bir doğruluk önerir.

Şartname

Tipik bir DME yer tabanlı yanıtlayıcı işaretçisi, saniyede 2700 sorgulama sınırına sahiptir (saniyede darbe çifti – pps). Böylece bir seferde 100 uçağa kadar mesafe bilgisi sağlayabilir - uçaklar için aktarımların %95'i izleme modunda (tipik olarak 25 pps) ve %5'i arama modunda (tipik olarak 150 pps). Bu sınırın üzerinde transponder, alıcının hassasiyetini (kazanımını) sınırlayarak aşırı yüklenmeyi önler. Daha zayıf (normalde daha uzak) sorgulamalara verilen yanıtlar, aktarıcı yükünü azaltmak için yok sayılır.

Radyo frekansı ve modülasyon verileri

DME frekansları, VOR frekanslarıyla eşleştirilir ve bir DME sorgulayıcı, ilgili VOR frekansı seçildiğinde ilgili DME frekansını otomatik olarak ayarlamak üzere tasarlanmıştır. Bir uçağın DME sorgulayıcısı, 1025 ila 1150 MHz arasındaki frekansları kullanır. DME transponderleri, 962 ila 1213 MHz aralığındaki bir kanalda iletir ve 1025 ila 1150 MHz arasında karşılık gelen bir kanalda alır. Bant, sorgulama için 126 kanala ve cevap için 126 kanala bölünmüştür . Sorgulama ve yanıtlama frekansları her zaman 63 MHz farklıdır. Tüm kanalların aralığı 1 MHz'dir ve sinyal spektrumu 100 kHz'dir.

X ve Y kanallarına ilişkin teknik referanslar, yalnızca DME darbe çiftindeki bireysel darbelerin aralığı, X kanalları için 12 mikrosaniye aralığı ve Y kanalları için 30 mikro saniye aralığı ile ilgilidir.

DME tesisleri kendilerini 1350 Hz Mors kodu üç harfli bir kimlikle tanımlar . Bir VOR veya ILS ile yan yana yerleştirilmişse, ana tesisle aynı kimlik koduna sahip olacaktır. Ek olarak, DME kendisini ana tesisinkiler arasında tanımlayacaktır. DME kimliği, kendisini VOR veya ILS lokalizörünün 1.020 Hz tonundan ayırt etmek için 1.350 Hz'dir.

DME aktarıcı türleri

ABD FAA, üç DME aktarıcı tipi kurmuştur (iniş sistemiyle ilişkili olanlar hariç): Terminal aktarıcıları (genellikle bir havalimanına kurulur) tipik olarak yerden minimum 12.000 fit (3.700 m) yüksekliğe ve 25 deniz menziline hizmet sağlar. mil (46km); Alçak irtifa aktarıcıları tipik olarak minimum 18.000 fit (5.500 m) yüksekliğe ve 40 deniz mili (74 km) menzile hizmet sağlar; ve tipik olarak minimum 45.000 fit (14.000 m) yüksekliğe ve 130 deniz mili (240 km) menzile hizmet veren Yüksek irtifa transponderleri. Bununla birlikte, birçoğunun büyük ölçüde görüş hattı tıkanıklığına dayalı operasyonel kısıtlamaları vardır ve gerçek performans farklı olabilir. ABD Havacılık Bilgi Kılavuzu, muhtemelen yüksek irtifa DME aktarıcılarına atıfta bulunarak şunları belirtir: "görüş hattı irtifasında 199 deniz miline [369 km] kadar olan mesafelerde güvenilir sinyaller alınabilir".

Bir ILS veya diğer aletli yaklaşma ile bağlantılı DME aktarıcıları , bir veya her iki uçta olmak üzere belirli bir piste yaklaşma sırasında kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Genel navigasyon için yetkileri yoktur; ne bir minimum aralık ne de yükseklik belirtilmemiştir.

Frekans kullanımı/kanalizasyon

DME frekans kullanımı, kanallaştırma ve diğer seyrüsefer yardımcıları (VOR, ILS, vb.) ile eşleştirme ICAO tarafından tanımlanır. 252 DME kanalı , sorgulama frekansı, sorgulama darbe aralığı, yanıt frekansı ve yanıt darbe aralığı kombinasyonu ile tanımlanır. Bu kanallar 1X, 1Y, 2X, 2Y, ... 126X, 126Y olarak etiketlenmiştir. X kanalları (ilk gelen) 12 mikrosaniye aralıklı hem sorgulama hem de yanıt darbe çiftlerine sahiptir. Kapasiteyi artırmak için eklenen Y kanalları, 36 mikrosaniye aralıklı sorgulama darbe çiftlerine ve 30 mikro saniye aralıklı yanıt darbe çiftlerine sahiptir.

DME sorgulamaları ve yanıtları için toplam 252 frekans tanımlanmıştır (ancak tümü kullanılmaz), özellikle 962, 963, ... 1213 megahertz. Sorgulama frekansları 1025, 1026, ... 1150 megahertz'dir (toplam 126) ve X ve Y kanalları için aynıdır. Belirli bir kanal için yanıt frekansı, sorgulama frekansının 63 megahertz altında veya üstündedir. Cevap frekansı X ve Y kanalları için, 1-63 ve 64-126 numaralı kanallar için farklıdır.

Tanımlanan tüm kanallar/frekanslar atanmaz. İkincil gözetleme radarı (SSR) sistemi için koruma sağlamak üzere 1030 ve 1090 megahertz merkezli atama 'delikleri' vardır. Birçok ülkede, GPS L5 frekansını korumak için 1176.45 megahertz merkezli bir atama 'deliği' de vardır. Bu üç 'delik', kullanım için mevcut olan frekanslardan yaklaşık 60 megahertz'i kaldırır.

Mikrodalga İniş Sisteminin bir bileşeni olan Hassas DME (DME/P), üçüncü bir sorgulama ve yanıt darbe aralığına sahip Z kanallarına atanır. Z kanalları, Y kanalları ile çoğullanmıştır ve kanal planını maddi olarak etkilemez.

Gelecek

2020'de bir şirket 'Beşinci Nesil DME'sini sundu. Mevcut ekipmanla uyumlu olmasına rağmen, bu yineleme daha fazla doğruluk sağlar (DME/DME üçgenlemesi kullanılarak 5 metreye kadar), daha ileri bir iyileştirme ile 3 metreye daha düşürülür. 3 metrelik ekipman, 2023 yılına kadar olası dağıtım ile Avrupa'nın SESAR projesinin bir parçası olarak değerlendiriliyor .

Yirmi birinci yüzyılda, hava navigasyonu uydu rehberliğine giderek daha fazla bağımlı hale geldi. Ancak, yer tabanlı navigasyon üç nedenden dolayı devam edecek:

  • Uydu sinyali son derece zayıftır, yanıltılabilir ve her zaman mevcut değildir;
  • Bir Avrupa Birliği kuralı, üye devletlerin kara tabanlı seyrüsefer yardımcılarını bulundurmasını ve bakımını yapmasını gerektirir;
  • Egemenlik duygusu veya bir devletin kendi seyir araçları üzerinde kontrol. "Bazı devletler, kontrol ettikleri araçlara güvenmek için kendi toprakları üzerinde navigasyon istiyor. Ve her ülkenin ABD'nin GPS'i veya Avrupa'nın Galileo'su gibi kendi takımyıldızı yoktur."

2020'de önerilen beşinci nesil ekipmanın bir avantajı, daha önceki insanlı sertifikasyon uçuş testlerinin masraflarını ve gecikmelerini önemli ölçüde azaltacak olan drone uçuşları tarafından fonksiyon kontrolüne tabi tutulabilmesidir .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar