Navegación aérea, equipos y sistemas
Acrónimos (I)
ABAS: Sistema de aumentación basado en la aeronave / Aircraft-based augmentation systemADF: Equipo radiogoniométrico automático / Automatic direction-finding equipment ADS: Vigilandia dependiente automática / Automatic dependent surveillance ALS: Sistema de iluminación de aproximación / Approach lighting system APAPI: Indicador simplificado de trayectoria de aproximación de precisión / Abbreviated precision approach path indicator APV: Procedimiento de aproximación con guía vertical / Approach procedure with vertical guidance ATM: Gestión del tránsito aéreo / Air traffic management BDS: Sistema BeiDou de Navegación por satélite / BeiDou Navigation Satellite System CDI: Indicador de desviación de curso CNS: Comunicaciones, navegación y vigilancia / Communications, navigation and surveillance DME: Equipo medidor de distancia / Distance measuring equipment EGNOS: Servicio europeo de complemento geoestacionario. / European Geostationary Navigation Overlay Service FAF: Punto de referencia de aproximación final / Final approach fix FAP: Punto de aproximación final / Final approach point GBAS: Sistema de aumentación basado en tierra / Ground-based augmentation system GLONASS: Sistema global de navegación por satélite (Rusia) / Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema GNSS: Sistema mundial de navegación por satélite / Global navigation satellite system
Acrónimos (II)
GP: Trayectoria de planeo / Glide pathGPS: Sistema mundial de determinación de la posición (EE.UU.) / Global positioning system GS: Velocidad respecto al suelo / Ground speed HDG: Rumbo / Heading IAS: Velocidad indicada / Indicated air speed ILS: Sistema de aterrizaje por instrumentos / Instrument landing system IM: Radiobaliza interna / Inner marker INS: Sistema de navegación inercial / Inertial navigation system LOC: Localizador / Localizer MM: Radiobaliza intermedia / Middle marker MSAS: Sistema de aumentación satelital multifunción (Japón) / Multi-functional Satellite Augmentation System NDB: Radiofaro no direccional Non-directional radio beacon OBS: Selector de radial / omnibearing selector OM: Radiobaliza exterior / Outer marker PAPI: Indicador de trayectoria de aproximación de precisión / Precision approach path indicator PBN: Navegación basada en la performance. / Performance-based navigation PSR: Radar primario de vigilancia / Primary surveillance radar
Acrónimos (III)
RDL: RadialRMI: Indicador radiomagnético / Radio magnetic indicator RNAV: Navegación de área / Area navigation RNP: Especificación para performance de navegación requerida / Required navigation perfomance SBAS: Sistema de aumentación basado en satélite / Satellite-based augmentation system SID: Salida normalizada por instrumentos / Standard instrument departure SNA: Sistema de navegación aerea / Air navigation system SSR: Radar secundario de vigilancia / Secondary surveillance radar STAR: LLegada normalizada por instrumentos / Standard instrument arrival THDG: Rumbo verdadero / True heading TSE: Precisión de navegación lateral UHF: Frecuencia ultra alta (300 a 3000 MHz) / Ultra high frequency (300 to 3000 MHz) VHF: Muy alta frecuencia (30 a 300 MHz) / Very high frequency (30 to 300 MHz) VOR: Radiofaro omnidireccional muy alta frecuencia / Very high frequency omnidirectional radio range WAAS: Sistema de aumentación de área amplia (EE.UU.) / Wide Area Augmentation System
Navegación aérea, equipos y sistemas
Introducción a la navegación aérea
Sistemas autónomos
Sistemas no autónomos: radioayudas
Sistemas no autónomos: visuales
Sistemas no autónomos: espaciales
Sistemas de vigilancia
Introducción a la navegación aérea
Concepto de navegación aérea
En sus inicios, se entendía por navegación aérea al conjunto de métodos que permitían a una aeronave realizar un vuelo entre un origen y un destino con un conocimiento permanente de su posición. Actualmente, y con el desarrollo del transporte aéreo, la navegación aérea se puede definir como el conjunto de elementos jurídicos, organizativos, técnicos y operativos que permiten llevar a cabo las operaciones aéreas de manera segura y eficiente. Es lo que conocemos como sistema de navegación aérea (SNA). Este módulo se centra en los aspectos técnicos y operativos de la navegación, engoblados en el concepto CNS-ATM, detallado a continuación:
- Gestión de Tránsito Aéreo (ATM): Son aquellos servicios relacionados con la organización del espacio aéreo, la gestión de afluencia y el control de tráfico aéreo, así como del suministro de información y alerta a las aeronaves.
- Comunicaciones, navegación y Vigilancia (CNS): Son aquellos servicios que permiten la difusión de información (Comunicaciones), conocer su posición a las aeronaves (Navegación) y determinar la posición de las aeronaves en tiempo real (Vigilancia).
Fases de vuelo
Las distintas etapas que lleva a cabo una aeronave durante un vuelo se conocen como fases de vuelo. De esta forma, un vuelo puede dividirse en seis fases:
Adicionalmente, existe la posibilidad que la aeronave requiera la realización de una fase de espera (patrón de espera), normalmente como fase previa a un aterrizaje. En cada una de las fases, el piloto debe conocer en todo momento la posición de la aeronave (posicionamiento) y la dirección (guiado) a fin de poder seguir la ruta establecida. La precisión de posicionamiento y de guiado en cada momento dependerá de la fase de vuelo en la que se encuentre la aeronave.
Tipos de navegación aérea
La navegación aérea se divide principalmente en dos tipos, dependiendo de si la aeronave necesita de instalaciones exteriores para realizar el vuelo:
- Navegación aérea autónoma.
- Navegación aérea no autónoma.
La navegación aérea autónoma es aquella que no necesita de ninguna infraestructura o información exterior para completar el vuelo. Se subdivide en:
- Navegación visual.
- Navegación a estima.
Por otro lado, en la navegación aérea no autónoma la aeronave sí necesita de instalaciones exteriores de apoyo, siendo los conocidos como sistemas de ayudas a la navegación. A su vez, se subdivide en:
- Navegación radioeléctrica convencional.
- Navegación de área.
Navegación autónoma
La navegación visual está basada en la observación directa del piloto de las referencias externas de la aeronave. En la fase de planificación del vuelo se identifican una serie de puntos de referencia que coincidan con elementos fácilmente identificables en el terreno, como ríos, carreteras, edificaciones, etc. Es el método de navegación más sencillo, cuya eficacia depende considerablemente del grado de pericia que muestre el piloto. Está limitado por condiciones meteorológicas desfavorables, el tener que volar próximo al terreno, la imposibilidad de sobrevolar mares y océanos, etc. La navegación a estima está basada en la estimación de la posición conocidas la dirección y la velocidad respecto al terreno, de la siguiente manera:
- En la planificación, se establecen una serie de puntos unidos por tramos rectos y definidos por un rumbo y una distancia.
- En vuelo, el piloto hace uso de una brújula para calcular el rumbo, y manteniendo una velocidad constante puede determinarse el tiempo de vuelo hasta el siguiente punto de referencia (conocida la distancia).
Al tratarse de estimaciones esta técnica está sujeta a imprecisiones, y va acumulando error a medida que avanza el vuelo.
Navegación no autónoma (I)
La navegación radioeléctrica está basada en el uso de radioayudas externas para determinar la ruta, volando siempre desde o hacia dichas ayudas. Por lo tanto, la ruta se establece con puntos de referencia que coincidan con estaciones terrestres de radioayudas, y durante el vuelo el piloto dirige la aeronave de estación en estación. Este método está caracterizado por ser poco flexible, ya que las trayectorias de vuelo vienen determinadas por la presencia de estaciones terrestres, lo que se traduce en un uso poco eficiente del espacio aéreo disponible. La navegación de área es una técnica que permite a la aeronave desplazarse en cualquier trayectoria deseada, siendo la evolución natural de la navegación con radioayudas. Se definen tres conceptos o modos diferentes:
- Especificación RNAV: Para navegación de área sin requisitos de vigilancia y alerta de la performance a bordo.
- Especificación RNP: Para navegación de área con requisitos de vigilancia y alerta de la performance a bordo.
- Concepto PBN: El concepto PBN representa un cambio de navegación basada en sensores, a una navegación basada en la performance, y específica que los requisitos de performance del sistema RNAV y RNP de las aeronaves se definen en función de la precisión, integridad, continuidad y funcionalidad que son necesarias para las operaciones propuestas en el contexto de un concepto de espacio aéreo particular.
Por lo general, las técnicas de navegación de área tienen permiten un uso más eficiente del espacio aéreo, una mayor flexibilidad y una mejora en la eficiencia y en la seguridad operacional en las diferentes fases del vuelo.
Navegación no autónoma (II)
Las especificaciones de navegación RNAV y RNP varían en función de la fase de vuelo en la que se encuentre la aeronave, siendo las más habituales, ordenadas de menor a mayor precisión lateral (en NM):
- RNAV 10: Ruta en espacio aéreo oceánico o áreas remotas.
- RNAV 5: Ruta en espacio aéreo continental.
- RNAV 1 y 2: Ruta (fuera de la U.E.), SID, STAR y aproximaciones (tramo inicial, intermedio o de frustrada).
- RNP 4: Operaciones RNP en ruta en espacio aéreo oceánico o áreas remotas.
- RNP 1: Operaciones RNP de aproximación (tramo inicial, intermedio o de frustrada), SID y STAR.
- RNP APCH: Operaciones RNP de aproximación de hasta 0.3 NM.
- RNP AR APCH: Operaciones RNP de aproximación, incluyendo la aproximación final (tramos rectos).
- RNP 0.3: Operaciones RNP para helicópteros.
- A-RNP: Advanced-RNP, se trata de una especificación que es capaz de escalar los valores dependiendo de la fase. No se prevee su uso en la Unión Europea.
Sistemas autónomos
Concepto
Los sistemas de navegación autónomos son aquellos a bordo de la aeronave que son capaces de calcular y proporcionar al piloto información de posición y guiado. Se basan en la medición directa de diferentes parámetros de vuelo (velocidad, presión, etc.) y actitud (posición de la aeronave respecto a sus ejes principales). Se suelen emplear en zonas donde no existe cobertura de otro tipo de ayudas, ya que no requieren de ninguna infraestructura externa a la aeronave. Existen principalmente dos tipos:
El desarrollo de nuevas tecnologías, especialmente los sistemas GNSS, ha provocado que su uso se haya reducido en beneficio de nuevos sistemas. Además, los equipos inerciales son muy complejos y costosos de mantener, aunque se siguen viendo en misiones espaciales en las que no hay cobertura por satélite.
Sistema INS
El sistema de navegación inercial (INS) es un sistema de ayuda a la navegación capaz de proporcionar información de posiciónamiento, velocidad y distancia a un destino previamente establecido. El principio de funcionamiento se basa en la integración matemática de las aceleraciones que sufre la aeronave en cada momento, de forma que se puede obtener de forma instantánea la velocidad y la posición de la aeronave.
Equipo de a bordo
El mayor inconveniente que presenta este sistema es la necesidad permanente de actualización de la información, ya que está sujeto a un error sistemático que va creciendo con el tiempo. Por lo tanto, se requiere que de forma periódica se integre información proveniente de otro sistema de navegación. Los sistemas más modernos van equipados con sistemas tipo láser, que miden velocidades angulares en los tres ejes, disminuyendo el error.
Ejemplo de plataforma inercial
Radar Doppler
El Radar Doppler es un sistema de ayuda a la navegación que proporciona al piloto la posición con respecto a una ruta seleccionada.
Equipo de a bordo
La determinación de la situación del avión se realiza mediante técnicas de navegación a estima, es decir, por sumas sucesivas de los incrementos del espacio recorrido (velocidad*tiempo). Por la técnica utilizada (basada en la variación de frecuencia entre señales emitidas y recibidas), la aceleración sólo puede ser calculada sin ambigüedad en un determinado rango de velocidades de la aeronave, lo que genera una reducción de la distancia máxima de operación del sistema.
Sistemas no autónomos: Radioayudas
Concepto
Los sistemas de navegación basados en radioayudas utilizan señales radioeléctricas para proporcionar información de navegación. Dichas señales son generadas en estaciones terrestres fijas y recibidas a bordo de la aeronave. El principio de funcionamiento es el siguiente:
1. La estación terrestre codifica y emite información en forma de señal de radiofrecuencia. 2. Si se encuentra dentro del rango de la radioayuda, el piloto sintoniza la frecuencia de la estación. 3. Los sistemas a bordo de la aeronave captan y decodifican la señal, mostrando la información. Entre las más habituales se encuentran el NDB, el VOR, el DME y el ILS, las cuales veremos en detalle más adelante.
Estación VOR/DME
Sistema NDB
El NDB (Non Directional Beacon) es un sistema de ayuda que proporciona a una aeronave guiado horizontal (rumbo o heading). El sistema transmite una señal que es captada a bordo, pudiendo obtenerse la desviación o ángulo entre el eje longitudinal del avión y la estación.
Equipo terrestre
Equipo de a bordo
La banda de frecuencias en la que trabaja el sistema es LF-MF (baja-media frecuencia). Dicha frecuencia de transmisión viene determinada en cartas de navegación. El alcance de la cobertura dependerá fundamentalmente de la potencia de trasmisión y de las condiciones atmosféricas.
Indicador tipo RBI
En condiciones normales de propagación, el margen de error no suele ser superior a 5o, pero la señal es sensible a condiciones atmosféricas y otras interferencias. Por ello, el NDB se emplea fundamentalmente en rutas de llegada y salida instrumentales, aproximaciones instrumentales de no precisión y en la navegación en ruta.
Sistema VOR (I)
El VOR (Very High Frecuency Omnidirectional Range) es un sistema de navegacion que, al igual que el NDB, proporciona guiado horizontal a una aeronave. El sistema determina la posición relativa de la aeronave con respecto a un radial y el equipo de a bordo muestra la desviación con respecto a dicho radial.
Equipo terrestre
Equipo de a bordo
Es un sistema de corto y medio alcance (unas 200 NM) utilizado para fases de en ruta, llegada, salida y aproximación. Al trabajar en banda VHF, no se ve afectado por perturbaciones atmosféricas o interferencias estáticas. Sin embargo, no puede haber obstáculos en la línea de visión entre el emisor y el receptor o la calidad de la señal recibida se reduciría en gran medida. Habitualmente se usa junto con el sistema DME para poder determinar puntos sobre el plano. Existen variantes del sistema con prestaciones superiores, siendo la más conocida la DVOR (VOR Doppler), que proporciona una mejora en la calidad de la señal transmitida y una reducción considerable en los errores de precisión del sistema.
Sistema VOR (II)
El principio de navegación del sistema es el siguiente:
- El piloto selecciona el radial de vuelo deseado, dividiendo el plano horizontal en cuatro cuadrantes, con la referencia vertical en el radial.
- La indicación TO-FROM determina el semiplano de situación, independientemente de la orientación de la aeronave en ese momento.
- Una vez identificado el semiplano, el indicador CDI determina el cuadrante.
- Finalmente, el piloto debe maniobrar la aeronave intentando mantener la indicación del CDI centrada.
Sistema DME
El DME (Distance Measuring Equipment) es un sistema de ayuda que proporciona información de la distancia oblicua entre una aeronave y una estación en tierra.
Equipo terrestre
Equipo de a bordo
El principio de funcionamiento consiste en una interrogación por parte del equipo de a bordo hacia la estación. La estación terrestre procesa y devuelve la señal, y el equipo de a bordo calcula la distancia mediante el tiempo que emplea la señal en volver. La banda de frecuencias es UHF, por lo que la señal no se ve influenciada por interferencias atmosféricas. Sin embargo, la señal requiere línea de visión con el receptor, por lo que la cobertura ve limitada por obstáculos o ángulos bajos. Habitualmente se utiliza como complemento a otras radioayudas:
- VOR/DME: Para poder materializar puntos en el espacio mediante la intersección de un radial VOR y una distancia DME.
- NDB/DME: Similar al anterior, pero con menores prestaciones.
- ILS/DME: Para proporcionar información adicional en la aproximación.
Sistema ILS
El ILS (Instrumental Landing System) es un sistema de ayuda que proporciona información de precisión para guiado horizontal (azimut) y vertical (trayectoria de planeo o descenso) en la fase de aproximación y aterrizaje.
Equipo terrestre
Equipo de a bordo
La banda de frecuencias del LOC y las radiobalizas es VHF, mientras que la senda de planeo es UHF. Las frecuencias de la senda y el localizador están emparejadas, de manera que solo es necesario seleccionar una para sintonizar ambos receptores. Se han definido tres categorías (I, II, IIIA / IIIB / IIIC) de operación en función de las características de las instalaciones existentes en el aeródromo. Dichas categorías van en función de dos parámetros:
- RVR (Runway Visual Range): Distancia a la que el piloto puede ver las señales de pista o las luces que la delimitan.
- DH (Decision Height): Altura de la base del techo de nubes.
Sistemas no autónomos: visuales
Concepto
Los sistemas visuales proporcionan información visual para la navegación en las fases de aproximación y aterrizaje. Son agrupamientos de luces que suministran información mediante su disposición sobre el terreno y códigos de colores, siendo responsabilidad del piloto la correcta interpretación de las mismas. Existen dos tipos de sistemas:
- Sistemas visuales indicadores de pendiente de aproximación (PAPI y APAPI, T-VASIS y AT-VASIS, en desuso).
- Sistemas de luces de aproximación (ALS).
Sistemas PAPI y APAPI
El sistema PAPI (Precision Approach Path Indicator) está compuesto por una barra de ala con cuatro elementos luminosos y se sitúa al lado izquierdo de la pista. El sistema APAPI (Abbreviated PAPI) tiene el mismo principio de funcionamiento pero con dos elementos luminosos en vez de cuatro.
El sistema utiliza un código de colores (blanco y rojo) para indicar la trayectoria de la aeronave con respecto a la senda de descenso, y puede utilizarse como medio suplementario a otros sistemas de aproximación o en solitario.
Información de guiado
El alcance visual del sistema se ve limitado por las condiciones meteorológicas y de visibilidad, no obstante, estos sistemas disponen de un control de intensidad luminosa para adecuarse a las condiciones. Los sistemas T-VASIS y AT-VASIS están en desuso en aeródromos civiles, estando presentes de forma minoritaria en alguna base aérea.
Sistemas ALS
Los sistemas de luces de aproximación (ALS/Approach Lighting System) proporcionan información visual para la fase de aproximación, relacionada con la altura de decisión y la posición de la aeronave respecto al eje y cabecera de pista. Estos sistemas son especialmente útiles cuando las condiciones de visibilidad son limitadas. En función de las características y la complejidad del agrupamiento de luces, los ALS se pueden clasificar en tres tipos:
- Sencillo: Para aproximaciones visuales y de no precisión.
- Categoría I: Para aproximaciones de precisión CAT I.
- Categoría II/III: Para aproximaciones de precisión CAT II/III.
Sistemas no autónomos: espaciales
Concepto
Los sistemas espaciales o GNSS (Global Navigation Satellite System) proporcionan cobertura de navegación mediante satélites y estaciones auxiliares terrestres. Existen diferentes variantes del sistema, en función de las características del sistema básico y/o los sistemas de aumentación de los que disponga. El principio de funcionamiento se basa en el uso de cuatro satélites para conocer la posición del receptor con precisión. Existen diferentes sistemas, en función del país:
- GPS: EE.UU.
- GLONASS: Rusia
- GALILEO: Unión Europea
- BeiDou (BDS): China
Todos los sistemas anteriores comparten un principio de funcionamiento formado por tres segmentos o actores: espacial (constelación de satélites), terrestre (estaciones terrestres de control del sistema) y usuario (receptores de las aeronaves). Para hacer que estos sistemas sean aptos para su uso en navegación aérea, se han desarrollado lo que conocemos como sistemas de aumentación o de corrección, que incrementan sus prestaciones para cumplir con los requisitos de integridad, continuidad y exactitud. Dichos sistemas (SBAS, GBAS y ABAS) se detallan a continuación.
SBAS
El SBAS (Satellite based augmentation system) es un sistema de correción de las señales que proporcionan los sistemas GNSS mediante el uso de estaciones terrestres. Estas estaciones supervisan los satélites GNSS y retransmiten sus datos a una estación central que evalúa la validez de las señales y calcula correcciones a los datos, para posteriormente transmitirlas a las aeronaves mediante satélites geoestacionarios. El SBAS es compatible con PBN en fases de ruta, SID, STAR y aproximaciones de no precisión. En algunos casos y dependiendo de la cobertura puede llegar a habilitar aproximaciones con guiado vertical APV SBAS o de precisión CAT I.
Al igual que con el GNSS, existen diferentes tecnologías dependiendo del país, siendo los más conocidos:
- WAAS: EE.UU.
- EGNOS: Unión Europea
- SDCM: Rusia
- MSAS: Japón
GBAS y ABAS
El GBAS (Ground based augmentation system) es un sistema de corrección basado en el uso de una red de receptores terrestres que reciben la señal de los satélites GNSS. Estas estaciones conocen su posición geográfica con precisión, siendo capaces de corregir la señal recibida y transmitirla a los usuarios mediante radio en banda VHF. El GBAS tiene cobertura local, y se instala en zonas en las que se requiera un aumento de la precisión, típicamente aeródromos. Habilita aproximaciones de precisión CAT I, y está previsto que a futuro permita aproximaciones de CAT II y III. El ABAS (Aircraft based augmentation system) es un sistema de aumentación que integra la información de la señal GNSS con la información disponible a bordo del avión (sistemas IRS) o mediante el uso de señales redundantes del sistema GNSS (muchas veces hay disponibles más de 4 satélites). A diferencia del SBAS y GBAS, el ABAS no realiza correcciones a la señal recibida, sino que aporta información adicional de los sistemas a bordo. Habilita PBN en todas las fases del vuelo, pero en aproximación únicamente permite aproximaciones de no precisión y APV con guiado vertical baro-VNAV.
Sistemas de vigilancia
Concepto
Los sistemas de vigilancia tienen como objetivo principal conocer la posición de las aeronaves de un entorno de forma precisa y en tiempo real, siendo estas tecnologías la base de un control de tráfico aéreo seguro y eficaz. Dependiendo del tipo de sistema, se componen tanto de elementos terrestres como de sistemas a bordo. Pueden clasificarse en tres tipos principales según el grado de transmisión de información entre los equipos terrestres y a bordo de la aeronave.
- Sistemas de vigilancia no cooperativa: Los datos de vigilancia se determinan exclusivamente en estaciones terrestres, sin la colaboración de la aeronave. Dentro de esta categoría se encuentran los radares primarios (PSR) y los radares de movimiento en superfície (SMR).
- Sistemas de vigilancia independiente cooperativa: Los datos de vigilancia se determinan en estaciones terrestres con la colaboración de las aeronaves. Dentro de esta categoría entraría el radar secundario (SSR) o los sistemas de multilateración.
- Sistemas de vigilancia dependiente: Los datos de vigilancia se generan directamente en los equipos de a bordo de la aeronave. Dentro de esta categoría entraría el sistema de vigilancia automática (ADS).
Radar primario (PSR)
El PSR (Primary Surveillance Radar) es un sistema de vigilancia independiente no cooperativo capaz de proporcional la distancia entre la estación terrestre y un objetivo. Se compone de una instalación terrestre con una antena transmisora-receptora giratoria con una frecuencia regular de transmisión. El principio de funcionamiento se basa la emisión de ondas electromagnéticas (señales de interrogación) que viajan en línea recta y reflejan en los objetos que encuentran en su trayectoria. Una parte de la señal reflejada vuelve a ser captada por el sistema y procesada para obtener la distancia al blanco (medición del tiempo de ida y vuelta de la señal).
Suele emplearse para obtener información del tráfico aéreo tanto en ruta como en aproximación, así como detección de movimientos en el área de maniobras. Adicionalmente, se utiliza en la detección de fenómenos meteorológicos. El principal inconveniente de este tipo de radares son los reflejos no deseados y la imprecisión en la identificación del blanco.
Radar de superfície (SMR)
El SMR (Surface Movement Radar) es un sistema de radar diseñado específicamente para detectar el tráfico de aeronaves y vehículos en la superfície del aeropuerto. Se emplea principalmente en control de movimiento en área de movimientos (rodadura y área de maniobras) como una ayuda a la observación visual.
Utiliza el mismo principio de funcionamiento que el PSR: emite una señal que se refleja en el objetivo y el eco recibido se utiliza para determinar la posición del blanco. De igual manera, se compone de una antena transmisora-receptora pero considerablemente más pequeña, permitiendo una velocidad de rotación mayor. Una mayor velocidad de rotación junto con un ancho de haz menor permite una precisión y resolución mayores. El alcance es considerablemente menor si se compara con el del radar primario, siendo necesario únicamente cubrir el área de interés (aeródromo).
SMR en lo alto de una torre de control
Radar secundario (SSR)
El SSR (Secondary Surveillance Radar) es un sistema de vigilancia independiente cooperativo capaz de de proporcionar información de la posición de una aeronave. Diseñado para aumentar las prestaciones del PSR, consta de unna antena transmisora-receptora y de un equipo a bordo (transpondedor). De forma similar al PSR, el SSR envía una señal de interrogación que el transpondedor recibe y envía de vuelta con información relativa a su posición, altitud, estatus. etc. La información recibida dependerá del modo de trabajo seleccionado en la emisión de la señal.
Modos de trabajo del transpondedor
El modo S mejora la trasmisión de la información en cuanto a la rapidez y la exactitud de las comunicaciones, siendo el más utilizado hoy en día. El disponer de un sistema cooperativo estación-aeronave tiene diversas ventajas con respecto a un control mediante PSR:
- No se requieren potencias tan elevadas.
- El receptor y el emisor se pueden intercambiar de forma que tanto la aeronave como la estación pueden iniciar la comunicación.
- Se evitan pérdidas de información por reflejos o señales indeseadas.
Multilateración (MLAT)
La multilateración (MLAT) es un sistema de vigilancia cooperativo capaz de proporcionar información de tráfico aéreo y terrestre en un aeródromo. Está compuesto por una red de sensores terrestres transmisores-receptores y el transpondedor de a bordo de la aeronave.
El principio de funcionamiento es similar al de las constelaciones de satélites GNSS:
- Una estación terrestre (cuya posición es conocida con precisión) emite una interrogación que es captada por la aeronave o el vehículo.
- El transpondedor transmitirá una respuesta que se recibirá por todas las estaciones MLAT en el área de cobertura.
- La medición del tiempo de respuesta en las diferentes estaciones permitirá determinar la posición de la aeronave. Se necesitan un mínimo de 4 estaciones para poder determinar la posición con exactitud.
Presenta las mismas ventajas vistas en el SSR, con la diferencia que el sistema MLAT permite tasas de refresco mayores (no depende de la rotación de la antena) y presenta costes de operación menores.
Antena terrestre MLAT
Sistema ADS
La vigilancia dependiente automática (ADS) es una técnica por la que una aeronave transmite, a través de un enlace de datos y de forma automática, una serie de parámetros extraidos de los sistemas de navegación que estaciones terrestres y/o otras aeronaves reciben. Existen dos modos de operación principales:
- ADS-C: La información se suministra a estaciones terrestres de forma periódica y/o bajo la ocurrencia de alguna circunstancia, como el sobrevuelo de puntos previamente acordados.
- ADS-B: La información se transmite en modo de radiodifusión, de forma que cualquier usuario convenientemente equipado, ya sea en tierra o en el aire, puede recibir la información.
El ADS tiene como principal objetivo mejorar la vigilancia en zonas oceánicas y en zonas continentales sin cobertura radar. A futuro se plantea el despliegue de satélites que puedan recibir la información, ya sea con la presencia o no de estaciones terrestres complementarias.
Gracias
www.avsaf.es
El equipo terrestre del NDB consta únicamente de un transmisor convencional que emite una señal omnidireccional. Al emitir en todas direcciones, es posible establecer comunicación desde cualquier punto, siempre y cuando la aeronave se encuentre dentro del radio de cobertura de la estación.
La estación terrestre del VOR genera y transmite la señal de navegación en la banda VHF, así como un código de identificación de tres cifras en código morse. En particular, la señal transmitida es un conjunto de señales electromagnéticas que generan un haz de lineas de situación magnética (radiales).
El equipo de a bordo del ILS está compuesto por un dispositivo antena/receptor encargado de procesar las señales desde tierra y un indicador, compuesto de dos agujas:
- La aguja horizontal indica la posición con respecto a la senda de planeo (guiado vertical).
- La aguja vertical indica la posición con respecto al eje de la pista (guiado horizontal).
La trayectoria óptima de descenso será aquella en la que ambas agujas permanecen centradas.
Adicionalmente, el piloto recibirá las indicaciones de las radiobalizas:
- Exterior (OM): Tono audible de rayas continuas (morse) y una luz azul parpadeante.
- Intermedia (MM): Tono audible de rayas y puntos alternados (morse) y una luz ámbar parpadeante.
- Interna (IM): Tono audible de puntos (morse) y luz blanca parpadeante.
El equipo de a bordo está compuesto por un dispositivo antena/receptor encargado de recibir y procesar la señal, junto con un indicador que muestra la información, compuesto por los siguientes elementos:
- CDI: Indica la desviación respecto al radial seleccionado. Si el CDI se encuentra a la derecha, significa que el radial está a la derecha de la aeronave y viceversa.
- Indicador TO/FROM: Indica si la aeronave está volando hacia (TO) o desde (FROM) la estación terrestre. De hecho, TO significa que la aeronave se encuentra en el semiplano superior del radial, y FROM en el semiplano inferior, sin tener cuenta el rumbo real de la aeronave.
El sistema a bordo está compuesto por una plataforma estabilizadora sobre dos ejes que apuntan al Norte y Este geográficos. Esta plataforma es capaz de medir las aceleraciones para posteriormente realizar una doble integral para obtener velocidad y posición. En total, el sistema se compone de:
- Acelerómetros: Encargados de medir las componentes del vector aceleración.
- Plataforma inercial: Mantiene los acelerómetros paralelos a la superfície.
- Integradores: Transforma las aceleraciones en velocidad y distancia recorrida, respectivamente.
- Computador: Transforma las señales de salida de los integradores en una posición.
La estación terrestre del ILS está formada por tres componentes principales:
- Localizador (LOC): Situado fuera del umbral de pista, proporciona a la aeronave el guiado horizontal con respecto al eje de pista.
- Senda de descenso (GP): Situado en un lateral, a la altura de la toma de contacto, es el encargado de materializar un plano vertical que permite a las aeronaves descender manteniendo un ángulo de unos 3 grados.
- Radiobalizas (OM, MM, IN): Se encargan de emitir información con la distancia al umbral. Pueden sustituirse por un sistema DME para proporcionar información continua de distancia.
El sistema a bordo DME está formado por una antena transmisora/receptora y un indicador en el que se visualiza la distancia obtenida.
El equipo terrestre del DME consta únicamente de un transmisor/receptor que se encarga de recibir, procesar y enviar las señales a las aeronavesCada estación dispone de una identificación de dos o tres letras codificadas en morse y enviadas en un todo de audio. El DME tiene un máximo de usuarios a los que puede servir, en función de sus características.
El sistema a bordo se denomina ADF (Automatic Direction Finder). Se trata de un equipo antena/receptor encargado de procesar la señal, que se presenta mediante un indicador. Hay dos tipos de indicadores, tipo RBI y tipo RMI: Indicador RBI (Radio Bearing Indicator): consta de una rosa de rumbos fija donde el cero está alineado con el eje longitudinal del avión. Tiene una aguja central que señala la señal de procedencia de la señal del NDB. Indicador RMI (Radio Magnetic Indicator): consta de una rosa de rumbos móvil que gira con el avión, de forma que la vertical indica el rumbo real. La aguja central marca la procedencia de la señal NDB.
El sistema a bordo consiste en un transmisor de señales que dirige hacia el terreno tres o cuatro haces de ondas electromagnéticas. Las ondas emitidas son reflejadas por la superfície, siendo una porción de esa energía recibida por un receptor de ondas situado en el avión. La información es procesada por medio de un computador, que por medio de un instrumento visual proporciona la distancia transversal a la ruta, así como la distancia por recorrer a lo largo de la misma.
5. Navegación Equipos y Sistemas
Marketing AVSAF
Created on November 9, 2023
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Navegación aérea, equipos y sistemas
Acrónimos (I)
ABAS: Sistema de aumentación basado en la aeronave / Aircraft-based augmentation systemADF: Equipo radiogoniométrico automático / Automatic direction-finding equipment ADS: Vigilandia dependiente automática / Automatic dependent surveillance ALS: Sistema de iluminación de aproximación / Approach lighting system APAPI: Indicador simplificado de trayectoria de aproximación de precisión / Abbreviated precision approach path indicator APV: Procedimiento de aproximación con guía vertical / Approach procedure with vertical guidance ATM: Gestión del tránsito aéreo / Air traffic management BDS: Sistema BeiDou de Navegación por satélite / BeiDou Navigation Satellite System CDI: Indicador de desviación de curso CNS: Comunicaciones, navegación y vigilancia / Communications, navigation and surveillance DME: Equipo medidor de distancia / Distance measuring equipment EGNOS: Servicio europeo de complemento geoestacionario. / European Geostationary Navigation Overlay Service FAF: Punto de referencia de aproximación final / Final approach fix FAP: Punto de aproximación final / Final approach point GBAS: Sistema de aumentación basado en tierra / Ground-based augmentation system GLONASS: Sistema global de navegación por satélite (Rusia) / Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema GNSS: Sistema mundial de navegación por satélite / Global navigation satellite system
Acrónimos (II)
GP: Trayectoria de planeo / Glide pathGPS: Sistema mundial de determinación de la posición (EE.UU.) / Global positioning system GS: Velocidad respecto al suelo / Ground speed HDG: Rumbo / Heading IAS: Velocidad indicada / Indicated air speed ILS: Sistema de aterrizaje por instrumentos / Instrument landing system IM: Radiobaliza interna / Inner marker INS: Sistema de navegación inercial / Inertial navigation system LOC: Localizador / Localizer MM: Radiobaliza intermedia / Middle marker MSAS: Sistema de aumentación satelital multifunción (Japón) / Multi-functional Satellite Augmentation System NDB: Radiofaro no direccional Non-directional radio beacon OBS: Selector de radial / omnibearing selector OM: Radiobaliza exterior / Outer marker PAPI: Indicador de trayectoria de aproximación de precisión / Precision approach path indicator PBN: Navegación basada en la performance. / Performance-based navigation PSR: Radar primario de vigilancia / Primary surveillance radar
Acrónimos (III)
RDL: RadialRMI: Indicador radiomagnético / Radio magnetic indicator RNAV: Navegación de área / Area navigation RNP: Especificación para performance de navegación requerida / Required navigation perfomance SBAS: Sistema de aumentación basado en satélite / Satellite-based augmentation system SID: Salida normalizada por instrumentos / Standard instrument departure SNA: Sistema de navegación aerea / Air navigation system SSR: Radar secundario de vigilancia / Secondary surveillance radar STAR: LLegada normalizada por instrumentos / Standard instrument arrival THDG: Rumbo verdadero / True heading TSE: Precisión de navegación lateral UHF: Frecuencia ultra alta (300 a 3000 MHz) / Ultra high frequency (300 to 3000 MHz) VHF: Muy alta frecuencia (30 a 300 MHz) / Very high frequency (30 to 300 MHz) VOR: Radiofaro omnidireccional muy alta frecuencia / Very high frequency omnidirectional radio range WAAS: Sistema de aumentación de área amplia (EE.UU.) / Wide Area Augmentation System
Navegación aérea, equipos y sistemas
Introducción a la navegación aérea
Sistemas autónomos
Sistemas no autónomos: radioayudas
Sistemas no autónomos: visuales
Sistemas no autónomos: espaciales
Sistemas de vigilancia
Introducción a la navegación aérea
Concepto de navegación aérea
En sus inicios, se entendía por navegación aérea al conjunto de métodos que permitían a una aeronave realizar un vuelo entre un origen y un destino con un conocimiento permanente de su posición. Actualmente, y con el desarrollo del transporte aéreo, la navegación aérea se puede definir como el conjunto de elementos jurídicos, organizativos, técnicos y operativos que permiten llevar a cabo las operaciones aéreas de manera segura y eficiente. Es lo que conocemos como sistema de navegación aérea (SNA). Este módulo se centra en los aspectos técnicos y operativos de la navegación, engoblados en el concepto CNS-ATM, detallado a continuación:
Fases de vuelo
Las distintas etapas que lleva a cabo una aeronave durante un vuelo se conocen como fases de vuelo. De esta forma, un vuelo puede dividirse en seis fases:
Adicionalmente, existe la posibilidad que la aeronave requiera la realización de una fase de espera (patrón de espera), normalmente como fase previa a un aterrizaje. En cada una de las fases, el piloto debe conocer en todo momento la posición de la aeronave (posicionamiento) y la dirección (guiado) a fin de poder seguir la ruta establecida. La precisión de posicionamiento y de guiado en cada momento dependerá de la fase de vuelo en la que se encuentre la aeronave.
Tipos de navegación aérea
La navegación aérea se divide principalmente en dos tipos, dependiendo de si la aeronave necesita de instalaciones exteriores para realizar el vuelo:
- Navegación aérea autónoma.
- Navegación aérea no autónoma.
La navegación aérea autónoma es aquella que no necesita de ninguna infraestructura o información exterior para completar el vuelo. Se subdivide en:- Navegación visual.
- Navegación a estima.
Por otro lado, en la navegación aérea no autónoma la aeronave sí necesita de instalaciones exteriores de apoyo, siendo los conocidos como sistemas de ayudas a la navegación. A su vez, se subdivide en:Navegación autónoma
La navegación visual está basada en la observación directa del piloto de las referencias externas de la aeronave. En la fase de planificación del vuelo se identifican una serie de puntos de referencia que coincidan con elementos fácilmente identificables en el terreno, como ríos, carreteras, edificaciones, etc. Es el método de navegación más sencillo, cuya eficacia depende considerablemente del grado de pericia que muestre el piloto. Está limitado por condiciones meteorológicas desfavorables, el tener que volar próximo al terreno, la imposibilidad de sobrevolar mares y océanos, etc. La navegación a estima está basada en la estimación de la posición conocidas la dirección y la velocidad respecto al terreno, de la siguiente manera:
- En la planificación, se establecen una serie de puntos unidos por tramos rectos y definidos por un rumbo y una distancia.
- En vuelo, el piloto hace uso de una brújula para calcular el rumbo, y manteniendo una velocidad constante puede determinarse el tiempo de vuelo hasta el siguiente punto de referencia (conocida la distancia).
Al tratarse de estimaciones esta técnica está sujeta a imprecisiones, y va acumulando error a medida que avanza el vuelo.Navegación no autónoma (I)
La navegación radioeléctrica está basada en el uso de radioayudas externas para determinar la ruta, volando siempre desde o hacia dichas ayudas. Por lo tanto, la ruta se establece con puntos de referencia que coincidan con estaciones terrestres de radioayudas, y durante el vuelo el piloto dirige la aeronave de estación en estación. Este método está caracterizado por ser poco flexible, ya que las trayectorias de vuelo vienen determinadas por la presencia de estaciones terrestres, lo que se traduce en un uso poco eficiente del espacio aéreo disponible. La navegación de área es una técnica que permite a la aeronave desplazarse en cualquier trayectoria deseada, siendo la evolución natural de la navegación con radioayudas. Se definen tres conceptos o modos diferentes:
- Especificación RNAV: Para navegación de área sin requisitos de vigilancia y alerta de la performance a bordo.
- Especificación RNP: Para navegación de área con requisitos de vigilancia y alerta de la performance a bordo.
- Concepto PBN: El concepto PBN representa un cambio de navegación basada en sensores, a una navegación basada en la performance, y específica que los requisitos de performance del sistema RNAV y RNP de las aeronaves se definen en función de la precisión, integridad, continuidad y funcionalidad que son necesarias para las operaciones propuestas en el contexto de un concepto de espacio aéreo particular.
Por lo general, las técnicas de navegación de área tienen permiten un uso más eficiente del espacio aéreo, una mayor flexibilidad y una mejora en la eficiencia y en la seguridad operacional en las diferentes fases del vuelo.Navegación no autónoma (II)
Las especificaciones de navegación RNAV y RNP varían en función de la fase de vuelo en la que se encuentre la aeronave, siendo las más habituales, ordenadas de menor a mayor precisión lateral (en NM):
Sistemas autónomos
Concepto
Los sistemas de navegación autónomos son aquellos a bordo de la aeronave que son capaces de calcular y proporcionar al piloto información de posición y guiado. Se basan en la medición directa de diferentes parámetros de vuelo (velocidad, presión, etc.) y actitud (posición de la aeronave respecto a sus ejes principales). Se suelen emplear en zonas donde no existe cobertura de otro tipo de ayudas, ya que no requieren de ninguna infraestructura externa a la aeronave. Existen principalmente dos tipos:
- Radar Doppler
El desarrollo de nuevas tecnologías, especialmente los sistemas GNSS, ha provocado que su uso se haya reducido en beneficio de nuevos sistemas. Además, los equipos inerciales son muy complejos y costosos de mantener, aunque se siguen viendo en misiones espaciales en las que no hay cobertura por satélite.Sistema INS
El sistema de navegación inercial (INS) es un sistema de ayuda a la navegación capaz de proporcionar información de posiciónamiento, velocidad y distancia a un destino previamente establecido. El principio de funcionamiento se basa en la integración matemática de las aceleraciones que sufre la aeronave en cada momento, de forma que se puede obtener de forma instantánea la velocidad y la posición de la aeronave.
Equipo de a bordo
El mayor inconveniente que presenta este sistema es la necesidad permanente de actualización de la información, ya que está sujeto a un error sistemático que va creciendo con el tiempo. Por lo tanto, se requiere que de forma periódica se integre información proveniente de otro sistema de navegación. Los sistemas más modernos van equipados con sistemas tipo láser, que miden velocidades angulares en los tres ejes, disminuyendo el error.
Ejemplo de plataforma inercial
Radar Doppler
El Radar Doppler es un sistema de ayuda a la navegación que proporciona al piloto la posición con respecto a una ruta seleccionada.
Equipo de a bordo
La determinación de la situación del avión se realiza mediante técnicas de navegación a estima, es decir, por sumas sucesivas de los incrementos del espacio recorrido (velocidad*tiempo). Por la técnica utilizada (basada en la variación de frecuencia entre señales emitidas y recibidas), la aceleración sólo puede ser calculada sin ambigüedad en un determinado rango de velocidades de la aeronave, lo que genera una reducción de la distancia máxima de operación del sistema.
Sistemas no autónomos: Radioayudas
Concepto
Los sistemas de navegación basados en radioayudas utilizan señales radioeléctricas para proporcionar información de navegación. Dichas señales son generadas en estaciones terrestres fijas y recibidas a bordo de la aeronave. El principio de funcionamiento es el siguiente:
1. La estación terrestre codifica y emite información en forma de señal de radiofrecuencia. 2. Si se encuentra dentro del rango de la radioayuda, el piloto sintoniza la frecuencia de la estación. 3. Los sistemas a bordo de la aeronave captan y decodifican la señal, mostrando la información. Entre las más habituales se encuentran el NDB, el VOR, el DME y el ILS, las cuales veremos en detalle más adelante.
Estación VOR/DME
Sistema NDB
El NDB (Non Directional Beacon) es un sistema de ayuda que proporciona a una aeronave guiado horizontal (rumbo o heading). El sistema transmite una señal que es captada a bordo, pudiendo obtenerse la desviación o ángulo entre el eje longitudinal del avión y la estación.
Equipo terrestre
Equipo de a bordo
La banda de frecuencias en la que trabaja el sistema es LF-MF (baja-media frecuencia). Dicha frecuencia de transmisión viene determinada en cartas de navegación. El alcance de la cobertura dependerá fundamentalmente de la potencia de trasmisión y de las condiciones atmosféricas.
Indicador tipo RBI
En condiciones normales de propagación, el margen de error no suele ser superior a 5o, pero la señal es sensible a condiciones atmosféricas y otras interferencias. Por ello, el NDB se emplea fundamentalmente en rutas de llegada y salida instrumentales, aproximaciones instrumentales de no precisión y en la navegación en ruta.
Sistema VOR (I)
El VOR (Very High Frecuency Omnidirectional Range) es un sistema de navegacion que, al igual que el NDB, proporciona guiado horizontal a una aeronave. El sistema determina la posición relativa de la aeronave con respecto a un radial y el equipo de a bordo muestra la desviación con respecto a dicho radial.
Equipo terrestre
Equipo de a bordo
Es un sistema de corto y medio alcance (unas 200 NM) utilizado para fases de en ruta, llegada, salida y aproximación. Al trabajar en banda VHF, no se ve afectado por perturbaciones atmosféricas o interferencias estáticas. Sin embargo, no puede haber obstáculos en la línea de visión entre el emisor y el receptor o la calidad de la señal recibida se reduciría en gran medida. Habitualmente se usa junto con el sistema DME para poder determinar puntos sobre el plano. Existen variantes del sistema con prestaciones superiores, siendo la más conocida la DVOR (VOR Doppler), que proporciona una mejora en la calidad de la señal transmitida y una reducción considerable en los errores de precisión del sistema.
Sistema VOR (II)
El principio de navegación del sistema es el siguiente:
Sistema DME
El DME (Distance Measuring Equipment) es un sistema de ayuda que proporciona información de la distancia oblicua entre una aeronave y una estación en tierra.
Equipo terrestre
Equipo de a bordo
El principio de funcionamiento consiste en una interrogación por parte del equipo de a bordo hacia la estación. La estación terrestre procesa y devuelve la señal, y el equipo de a bordo calcula la distancia mediante el tiempo que emplea la señal en volver. La banda de frecuencias es UHF, por lo que la señal no se ve influenciada por interferencias atmosféricas. Sin embargo, la señal requiere línea de visión con el receptor, por lo que la cobertura ve limitada por obstáculos o ángulos bajos. Habitualmente se utiliza como complemento a otras radioayudas:
Sistema ILS
El ILS (Instrumental Landing System) es un sistema de ayuda que proporciona información de precisión para guiado horizontal (azimut) y vertical (trayectoria de planeo o descenso) en la fase de aproximación y aterrizaje.
Equipo terrestre
Equipo de a bordo
La banda de frecuencias del LOC y las radiobalizas es VHF, mientras que la senda de planeo es UHF. Las frecuencias de la senda y el localizador están emparejadas, de manera que solo es necesario seleccionar una para sintonizar ambos receptores. Se han definido tres categorías (I, II, IIIA / IIIB / IIIC) de operación en función de las características de las instalaciones existentes en el aeródromo. Dichas categorías van en función de dos parámetros:
Sistemas no autónomos: visuales
Concepto
Los sistemas visuales proporcionan información visual para la navegación en las fases de aproximación y aterrizaje. Son agrupamientos de luces que suministran información mediante su disposición sobre el terreno y códigos de colores, siendo responsabilidad del piloto la correcta interpretación de las mismas. Existen dos tipos de sistemas:
Sistemas PAPI y APAPI
El sistema PAPI (Precision Approach Path Indicator) está compuesto por una barra de ala con cuatro elementos luminosos y se sitúa al lado izquierdo de la pista. El sistema APAPI (Abbreviated PAPI) tiene el mismo principio de funcionamiento pero con dos elementos luminosos en vez de cuatro.
El sistema utiliza un código de colores (blanco y rojo) para indicar la trayectoria de la aeronave con respecto a la senda de descenso, y puede utilizarse como medio suplementario a otros sistemas de aproximación o en solitario.
Información de guiado
El alcance visual del sistema se ve limitado por las condiciones meteorológicas y de visibilidad, no obstante, estos sistemas disponen de un control de intensidad luminosa para adecuarse a las condiciones. Los sistemas T-VASIS y AT-VASIS están en desuso en aeródromos civiles, estando presentes de forma minoritaria en alguna base aérea.
Sistemas ALS
Los sistemas de luces de aproximación (ALS/Approach Lighting System) proporcionan información visual para la fase de aproximación, relacionada con la altura de decisión y la posición de la aeronave respecto al eje y cabecera de pista. Estos sistemas son especialmente útiles cuando las condiciones de visibilidad son limitadas. En función de las características y la complejidad del agrupamiento de luces, los ALS se pueden clasificar en tres tipos:
Sistemas no autónomos: espaciales
Concepto
Los sistemas espaciales o GNSS (Global Navigation Satellite System) proporcionan cobertura de navegación mediante satélites y estaciones auxiliares terrestres. Existen diferentes variantes del sistema, en función de las características del sistema básico y/o los sistemas de aumentación de los que disponga. El principio de funcionamiento se basa en el uso de cuatro satélites para conocer la posición del receptor con precisión. Existen diferentes sistemas, en función del país:
- GPS: EE.UU.
- GLONASS: Rusia
- GALILEO: Unión Europea
- BeiDou (BDS): China
Todos los sistemas anteriores comparten un principio de funcionamiento formado por tres segmentos o actores: espacial (constelación de satélites), terrestre (estaciones terrestres de control del sistema) y usuario (receptores de las aeronaves). Para hacer que estos sistemas sean aptos para su uso en navegación aérea, se han desarrollado lo que conocemos como sistemas de aumentación o de corrección, que incrementan sus prestaciones para cumplir con los requisitos de integridad, continuidad y exactitud. Dichos sistemas (SBAS, GBAS y ABAS) se detallan a continuación.SBAS
El SBAS (Satellite based augmentation system) es un sistema de correción de las señales que proporcionan los sistemas GNSS mediante el uso de estaciones terrestres. Estas estaciones supervisan los satélites GNSS y retransmiten sus datos a una estación central que evalúa la validez de las señales y calcula correcciones a los datos, para posteriormente transmitirlas a las aeronaves mediante satélites geoestacionarios. El SBAS es compatible con PBN en fases de ruta, SID, STAR y aproximaciones de no precisión. En algunos casos y dependiendo de la cobertura puede llegar a habilitar aproximaciones con guiado vertical APV SBAS o de precisión CAT I.
Al igual que con el GNSS, existen diferentes tecnologías dependiendo del país, siendo los más conocidos:
GBAS y ABAS
El GBAS (Ground based augmentation system) es un sistema de corrección basado en el uso de una red de receptores terrestres que reciben la señal de los satélites GNSS. Estas estaciones conocen su posición geográfica con precisión, siendo capaces de corregir la señal recibida y transmitirla a los usuarios mediante radio en banda VHF. El GBAS tiene cobertura local, y se instala en zonas en las que se requiera un aumento de la precisión, típicamente aeródromos. Habilita aproximaciones de precisión CAT I, y está previsto que a futuro permita aproximaciones de CAT II y III. El ABAS (Aircraft based augmentation system) es un sistema de aumentación que integra la información de la señal GNSS con la información disponible a bordo del avión (sistemas IRS) o mediante el uso de señales redundantes del sistema GNSS (muchas veces hay disponibles más de 4 satélites). A diferencia del SBAS y GBAS, el ABAS no realiza correcciones a la señal recibida, sino que aporta información adicional de los sistemas a bordo. Habilita PBN en todas las fases del vuelo, pero en aproximación únicamente permite aproximaciones de no precisión y APV con guiado vertical baro-VNAV.
Sistemas de vigilancia
Concepto
Los sistemas de vigilancia tienen como objetivo principal conocer la posición de las aeronaves de un entorno de forma precisa y en tiempo real, siendo estas tecnologías la base de un control de tráfico aéreo seguro y eficaz. Dependiendo del tipo de sistema, se componen tanto de elementos terrestres como de sistemas a bordo. Pueden clasificarse en tres tipos principales según el grado de transmisión de información entre los equipos terrestres y a bordo de la aeronave.
Radar primario (PSR)
El PSR (Primary Surveillance Radar) es un sistema de vigilancia independiente no cooperativo capaz de proporcional la distancia entre la estación terrestre y un objetivo. Se compone de una instalación terrestre con una antena transmisora-receptora giratoria con una frecuencia regular de transmisión. El principio de funcionamiento se basa la emisión de ondas electromagnéticas (señales de interrogación) que viajan en línea recta y reflejan en los objetos que encuentran en su trayectoria. Una parte de la señal reflejada vuelve a ser captada por el sistema y procesada para obtener la distancia al blanco (medición del tiempo de ida y vuelta de la señal).
Suele emplearse para obtener información del tráfico aéreo tanto en ruta como en aproximación, así como detección de movimientos en el área de maniobras. Adicionalmente, se utiliza en la detección de fenómenos meteorológicos. El principal inconveniente de este tipo de radares son los reflejos no deseados y la imprecisión en la identificación del blanco.
Radar de superfície (SMR)
El SMR (Surface Movement Radar) es un sistema de radar diseñado específicamente para detectar el tráfico de aeronaves y vehículos en la superfície del aeropuerto. Se emplea principalmente en control de movimiento en área de movimientos (rodadura y área de maniobras) como una ayuda a la observación visual.
Utiliza el mismo principio de funcionamiento que el PSR: emite una señal que se refleja en el objetivo y el eco recibido se utiliza para determinar la posición del blanco. De igual manera, se compone de una antena transmisora-receptora pero considerablemente más pequeña, permitiendo una velocidad de rotación mayor. Una mayor velocidad de rotación junto con un ancho de haz menor permite una precisión y resolución mayores. El alcance es considerablemente menor si se compara con el del radar primario, siendo necesario únicamente cubrir el área de interés (aeródromo).
SMR en lo alto de una torre de control
Radar secundario (SSR)
El SSR (Secondary Surveillance Radar) es un sistema de vigilancia independiente cooperativo capaz de de proporcionar información de la posición de una aeronave. Diseñado para aumentar las prestaciones del PSR, consta de unna antena transmisora-receptora y de un equipo a bordo (transpondedor). De forma similar al PSR, el SSR envía una señal de interrogación que el transpondedor recibe y envía de vuelta con información relativa a su posición, altitud, estatus. etc. La información recibida dependerá del modo de trabajo seleccionado en la emisión de la señal.
Modos de trabajo del transpondedor
El modo S mejora la trasmisión de la información en cuanto a la rapidez y la exactitud de las comunicaciones, siendo el más utilizado hoy en día. El disponer de un sistema cooperativo estación-aeronave tiene diversas ventajas con respecto a un control mediante PSR:
Multilateración (MLAT)
La multilateración (MLAT) es un sistema de vigilancia cooperativo capaz de proporcionar información de tráfico aéreo y terrestre en un aeródromo. Está compuesto por una red de sensores terrestres transmisores-receptores y el transpondedor de a bordo de la aeronave.
El principio de funcionamiento es similar al de las constelaciones de satélites GNSS:
Presenta las mismas ventajas vistas en el SSR, con la diferencia que el sistema MLAT permite tasas de refresco mayores (no depende de la rotación de la antena) y presenta costes de operación menores.
Antena terrestre MLAT
Sistema ADS
La vigilancia dependiente automática (ADS) es una técnica por la que una aeronave transmite, a través de un enlace de datos y de forma automática, una serie de parámetros extraidos de los sistemas de navegación que estaciones terrestres y/o otras aeronaves reciben. Existen dos modos de operación principales:
- ADS-B: La información se transmite en modo de radiodifusión, de forma que cualquier usuario convenientemente equipado, ya sea en tierra o en el aire, puede recibir la información.
El ADS tiene como principal objetivo mejorar la vigilancia en zonas oceánicas y en zonas continentales sin cobertura radar. A futuro se plantea el despliegue de satélites que puedan recibir la información, ya sea con la presencia o no de estaciones terrestres complementarias.Gracias
www.avsaf.es
El equipo terrestre del NDB consta únicamente de un transmisor convencional que emite una señal omnidireccional. Al emitir en todas direcciones, es posible establecer comunicación desde cualquier punto, siempre y cuando la aeronave se encuentre dentro del radio de cobertura de la estación.
La estación terrestre del VOR genera y transmite la señal de navegación en la banda VHF, así como un código de identificación de tres cifras en código morse. En particular, la señal transmitida es un conjunto de señales electromagnéticas que generan un haz de lineas de situación magnética (radiales).
El equipo de a bordo del ILS está compuesto por un dispositivo antena/receptor encargado de procesar las señales desde tierra y un indicador, compuesto de dos agujas:
- La aguja horizontal indica la posición con respecto a la senda de planeo (guiado vertical).
- La aguja vertical indica la posición con respecto al eje de la pista (guiado horizontal).
La trayectoria óptima de descenso será aquella en la que ambas agujas permanecen centradas.Adicionalmente, el piloto recibirá las indicaciones de las radiobalizas:
El equipo de a bordo está compuesto por un dispositivo antena/receptor encargado de recibir y procesar la señal, junto con un indicador que muestra la información, compuesto por los siguientes elementos:
El sistema a bordo está compuesto por una plataforma estabilizadora sobre dos ejes que apuntan al Norte y Este geográficos. Esta plataforma es capaz de medir las aceleraciones para posteriormente realizar una doble integral para obtener velocidad y posición. En total, el sistema se compone de:
La estación terrestre del ILS está formada por tres componentes principales:
El sistema a bordo DME está formado por una antena transmisora/receptora y un indicador en el que se visualiza la distancia obtenida.
El equipo terrestre del DME consta únicamente de un transmisor/receptor que se encarga de recibir, procesar y enviar las señales a las aeronavesCada estación dispone de una identificación de dos o tres letras codificadas en morse y enviadas en un todo de audio. El DME tiene un máximo de usuarios a los que puede servir, en función de sus características.
El sistema a bordo se denomina ADF (Automatic Direction Finder). Se trata de un equipo antena/receptor encargado de procesar la señal, que se presenta mediante un indicador. Hay dos tipos de indicadores, tipo RBI y tipo RMI: Indicador RBI (Radio Bearing Indicator): consta de una rosa de rumbos fija donde el cero está alineado con el eje longitudinal del avión. Tiene una aguja central que señala la señal de procedencia de la señal del NDB. Indicador RMI (Radio Magnetic Indicator): consta de una rosa de rumbos móvil que gira con el avión, de forma que la vertical indica el rumbo real. La aguja central marca la procedencia de la señal NDB.
El sistema a bordo consiste en un transmisor de señales que dirige hacia el terreno tres o cuatro haces de ondas electromagnéticas. Las ondas emitidas son reflejadas por la superfície, siendo una porción de esa energía recibida por un receptor de ondas situado en el avión. La información es procesada por medio de un computador, que por medio de un instrumento visual proporciona la distancia transversal a la ruta, así como la distancia por recorrer a lo largo de la misma.