Radar Temelleri

Çoklu-yansıtma nedir?

Çoklu-yansıtma

Çoklu-yansıtma bir nesnenin konumunun, yerleri bilinen noktalardan uzaklığının ölçülerek bulunması yöntemidir. Uçuş güvenliğinde bu, bilinen bu noktalara yerleştirilen aygıtlarla değişik radar yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilir. Üçgenleme (tringulation) yönteminin aksine bir doğrudan azimut açı ölçümü (dolayısıyla büyük gövdeli yönlü-antenler) gerekli değildir.

Çalışma Şekli

Eşzamanlı Ölçümler

Ölçümü yapılacak nesne aydınlatılır (Birincil Radar Yöntemi) ya da bir sorgulama işareti yollanır (İkincil Radar Yöntemi). Nesneden dönen işaret yankısı ya da sorgulama yanıtı sabit bir yerde kurulu alıcı tarafından alınır. İşaretlerin yürütme zamanı (runtime) yani yolda geçen süre, nesnenin uzaklığının bir ölçütüdür. Nesnenin hangi yönde olduğu henüz belli değildir. Nesne, alıcıyı merkez kabul eden ve yarıçapı bu ölçülen uzaklık olan bir daire üzerinde herhangi bir yerde olabilir.

Aynı süreç bir ikinci alıcı da tekrarlanır. Nesne, ikinci alıcıyı merkez kabul eden ve yarıçapı ölçülen bu ikinci uzaklık olan, bir daire üzerinde herhangi bir yerde olabilir. Nesnenin yeri halâ belirsizdir. Çünkü bu iki daire sadece tek bir noktada kesişmemektedir. Üçüncü bir alıcı tarafından ölçülen uzaklıkla, üçüncü alıcıyı merkez kabul eden ve yarıçapı bu uzaklık olan daire çizilir. Üç daire sadece tek bir noktada kesişmektedir, işte bu nokta nesnenin bulunduğu yerdir (Resim.1).

Gönderilen sorgulama işaretinin zaman noktası ile bir eşzamanlaşma oluşturulur. Eğer, her bir alıcının kendi göndericisi varsa ve sorgulama işaretini bu gönderici yolluyorsa, uzaklık ölçümü bir monostatik radarda olduğu gibi basittir. Tek bir eşitlik vardır ve tek bilinmeyen kolayca hesaplanır. İkinci durumda; eğer sadece bir merkezi sorgulama göndericisi var ve dağıtık alıcılar bulunuyorsa, uzaklık hesabı bir bistatik radarda olduğu gibi biraz karmaşıktır. Şimdi hesaplamamız gereken iki tane bilinmeyen bulunmaktadır: İlki göndericiden nesneye olan uzaklık (daha sonra her alıcıya sabit olan) ve diğeri ise nesneden ilgili alıcıya olan uzaklık. Bu, göndericinin hedefe olan uzaklığının bütün alıcılar için eşit olduğu anlamına gelir, fakat daima „gönderici-hedef“ uzaklığı ve (alıcının konumuna bağlı olarak) „hedef-alıcı“ uzaklığının toplamı ölçülür.

Resim 2: Hiperbolik Yer Belirleme olarakta bilenen, eşzamanlı olmayan çoklu-yansıtma

Resim 2: Hiperbolik Yer Belirleme olarakta bilenen, eşzamanlı olmayan çoklu-yansıtma

Eşzamanlı Olmayan Ölçümler

Ölçümü yapılan nesneye herhangi bir sorgulama yapılmaksızın düzenli olarak işaret gönderilmesi gibi durum da söz konusu olabilir (örneğin, Otomatik Bağımlı Gözetim-Yayın, ADS-B). Buradaki alıcılara ulaşan gönderim zamanı duyarlı bilinmemektedir. Alıcılar, kullanılan gönderim işaretlerinin sadece varış zamanını bilmektedirler. Bu nedenle ölçümü yapılan nesne ile bir bireysel alıcı arasında bir yürütme zamanı ölçülemez, daha ziyade farklı yerlerde bulunan iki alıcıya varış zamanları arasındaki yürütme zamanı farkı ölçülebilir. (Alıcılar ve sunucular arasındaki kablo bağlantılarındaki geçiş zamanları kalibre edilmiştir ve bu farklar buradaki geçiş süreleri hesaplarında düşülebilir.)

İki alıcı arasındaki farklı yürütme zamanı farkları hiperbollerin bir bireysel grubu gibi temsil edilir. Bu gruptaki her bir hiperbol tam olarak ölçülen yürütme zamanı farkıdır. Yani, ölçüm altındaki nesne, bu yürütme zamanı farkıyla, bu hiperbol üzerinde herhangi bir noktada bulunabilir (Resim.2).

Teknik Gerçekleşme

Çoklu-yansıtmanın havaalanlarında hareketli hedeflerin yerlerini belirlenmek için kullanımı sırasında birden daha fazla sayıda frekans bölgesinde çalışılır. Bu amaçla havaalanındaki her araçta uçaklarda kullanılana benzer bir transponder bulunur. FAA Federal Havacılık İdaresi, İkincil Gözetim Radarı için kullanılan 1090 MHz bandındaki tıkanıklığı hafifletmek amacıyla ADS-B için 978 MHz bandında çalışan UAT-Link frekansını ayırdı. 978 UAT radyoları tek bir üründe ADS-B yi hem „OUT” ve hem de „IN” seçilecek şekilde yapılandırılabilir. ADS-B „OUT”“ 978 MHz frekansında yayın yapar ve 1090 MHz deki Extended Squitter (ES) transponderi tarafından gönderilen aynı izleme verilerinin tamamını taşır. Bununla beraber ADS-B nin „IN” tarafında 978 MHz izgesi (spectrum) tarafından sağlanan ilave bant genişliği içinde çok daha kapsamlı bir yerden-uyduya (uplink) servis listesi yer alır. ADS-B sistemi, ilgili aracın yöngüdüm sistemi ve Mode S Extended Squitter (1090 MHz) ya da Universal Access Transceiver (978 MHz) tarafından sağlanan verileri de kullanarak uçak/aracın konumuna ait bilgileri sağlar. FAA tarafından onaylanan havaalanı idarecileri veya kurumları, her birine 24-bitlik adreslerin atanacağı 200 adede kadar bir araç kotası için tek seferde başvuruda bulunabilirler.[1]

Araçların yerlerinin belirlenmesi için şimdi iki bağımsız kaynak bulunmaktadır: ilki transpondere tümleşik bir GPS ve ilaveten çoklu- yansıtma yöntemi. İkincil radarın 1090 MHz de ki yanıt frekansını aşırı yüklememek için araç taksi yollarında ya da pistlerde değilken GPS i kapatılır.

Ölçüm Hataları

Havaalanında çok fazla sayıda bulunan bu tür alıcıların ölçüm hataları istatistiki olarak bastırılabilir. İşaret alış zamanının ölçülmesi sırasında kuvvetli gürültü ya da aktif parazitler nedeniyle ölçüm hataları meydana gelir. Ölçülen menzili kısaltarak bu tür ölçüm hatalarının sayısı azaltılabilir. Bu nedenle araçların yerini belirlemede sadece varış zamanı daha kısa olan ölçüm sonuçları kullanılır.