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Radar e Radar e

TransponderTransponder

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IL RADARIL RADAR

Il RADAR che prende nome dall’inglese RAdio Detection And Ranging è un sistema

sviluppato durante il 2° conflitto mondiale per scopi prettamente militari. In seguito il

suo utilizzo è stato invece allargato in campo civile, specialmente per la sorveglianza

ed il controllo aereo.

Da una antenna direzionale rotante viene emesso un fascio strettissimo di impulsi

a microonde i quali vengono riflessi e rinviati all’antenna che li ha emessi da tutti gli

ostacoli che incontrano nel loro raggio d’azione. L’apparato misura il tempo che im-

piegano gli impulsi a tornare indietro all’antenna stessa e quantifica cosi la distanza

dell’ostacolo dalla stazione trasmitten-

te. La posizione dell’ostacolo invece è

determinata dal rilevamento rispetto

alla stazione stessa. L’ostacolo che

ha generato la riflessione delle onde,

viene visualizzato su uno schermo tra-

mite una traccia luminosa. Ovviamen-

te il centro dello schermo corrisponde

alla stazione trasmittente.

I primi radar di sorveglianza PSR (Pri-

mary Sourveillance Radar) erano molto

simili a quello descritto sopra però creava alcuni problemi dovuti ad alcune limitazio-

ni, prime tra quali vi erano tracce indesiderate diverse da quelle generate da aerei

in volo. Altra limitazione che le tracce potevano essere visualizzate una alla volta ed

oltretutto non si conosceva mai la quota dell’aereo rilevato. Per questa serie di motivi

Descrizione dei sistemi

Impiego in navigazione e fraseologia

radiotelefonica standard utilizzata.

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vennero sviluppati in seguito dei sistemi più sofisti-

cati che vennero integrati con quelli gia esistenti.

Fu cosi che al radar primario venne affiancato un

radar secondario SSR (Secondary Sourveillance

Radar). Le due antenne direzionali, montate coas-

sialmente, ruotano in sincronia fornendo due tracce

appaiate sullo schermo.

Durante ogni giro l’apparato emette un certo numero

di interrogazioni costituite ognuna da una coppia di

impulsi di onde elettromagnetiche. La diversa spa-

ziatura temporale tra questi due impulsi costituisce il

“modo” di interrogazione richiesta.

I MODI “A” E “C” I MODI “A” E “C”

Nel sistema SSR (“secondary surveillan-

ce radar”, negli USA “ATC Radar Beacon

System”, ATCRBS) una stazione radar di

terra (interrogatore) provoca, mediante un

segnale codificato in radiofrequenza, l’emis-

sione di segnali di risposta, anch’essi codi-

ficati in radiofrequenza, da parte di appositi

transponders installati su aa/mm in volo: il

segnale di risposta coincide con l’eco radar

primaria di ogni a/m e, grazie all’energia

fornitagli dal transponder, risulta rinforzato

rispetto all’eco primaria che è generata per

semplice riflessione sulla massa metallica

dell’a/m.

Il segnale del transponder risulta facilmente

identificabile dall’operatore radar:

ogni transponder risponde infatti con la serie di

impulsi corrispondenti al proprio “code”, assegna-

to dall’ATC all’a/m. Quando un transponder opera

anche con l’ “altitude reporting” (cosiddetto modo

C), al “code” di identificazione del volo si aggiunge

l’informazione di quota: tale dato, trasmesso auto-

maticamente dal transponder (purchè il

relativo comando sul quadretto di bordo

sia inserito), è derivato dall’ “Air Data

Computer” (ADC) oppure da altimetri con

codificatore.

L’ “altitude reporting” trasmette sempre

solamente “flight levels”, cioè le quote

(“pressure altitudes”) dell’a/m riferite a

1013 hPa: la conversione in altitudini, per

le quote sotto il FL di transizione, viene

effettuata a cura dell’operatore radar in

modo da corrispondere ai valori letti dal

pilota sull’altimetro se regolato sul QNH.

Il segnale di risposta del transponder vie-

ne tradotto, sullo schermo radar in una

serie di caratteri alfanumerici che ripor-

tano, oltre a nominativo del volo e quota

a/m, anche la “ground speed”.

La funzione “Ident” (“Special Position Indicator”,

SPI), se attivata dal pilota, rinforza ulteriormente e

momentaneamente la risposta del transponder per

la conferma dell’identificazione.

Il processo interrogazione-risposta SSR, una volta

attivato, è ininterrottamente mantenuto in funzione

con evidenti vantaggi ai fini del controllo del traffico

aereo mediante radar.

Per la “lettura” di un segnale di risposta (in particolar

modo per la determinazione dell’azimuth), l’interro-

gatore di modo A necessita di almeno 12 impulsi di

risposta per ogni battuta di interrogazione:

Per le sue modalità di funzionamento, l’SSR di modo

A è andato rivelando anomalie, alcune delle quali

non del tutto risolte, che pregiudicano la corretta

interpretazione dei dati radar sugli schermi a terra:

fusione di echi di due o più aa/mm (garbling); sdop-

piamento di una singola eco; echi spuri; lobi laterali

e riflessioni indesiderate dell’energia dell’interroga-

Traccia

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tore; risposte di transponder ricevute da radar diver-

si da quello interrogatore (fruiting); azimuth imprecisi

o falsi; ecc.

Inoltre, poichè l’interrogatore eccita i transponders di

tutti gli aa/mm entro la portata del segnale, tutti que-

sti transponders rispondono simultaneamente, cia-

scuno con il proprio “code”, con possibile pregiudizio

per tempestivi e corretti interventi da parte ATC.

La stessa rosa di 4096 codici diversi comincia ad

apparire insufficiente per il traffico odierno!

IL MODO SIL MODO S

Per ovviare ad alcuni degli inconvenienti del modo A

sono state adottate altre modalità di interrogazione/

risposta (modo S), per cui l’azimuth di un tran-

sponder viene determinato con un solo impulso di

risposta, (tecnica “monopulse”) contro la dozzina del

metodo tradizionale.

La tecnica “monopulse”, consentendo l’interroga-

zione di un a/m alla volta, ha eliminato il garbling

(fusione di echi), il fruiting (risposte non sollecitate) e

gli azimuth inesatti; consente più di 16milioni di “co-

des”, per cui è prevista l’assegnazione permanente

di un codice ad ogni a/m commerciale. Inoltre, poi-

chè sono possibili contatti radar selettivi (cioè cicli

di interrogazione/risposta con uno specifico a/m),

l’energia radioelettrica impiegata viene sfruttata an-

che per lo scambio TBT (non verbale) di messaggi

informatici di una certa estensione (“data link”); è per

questa capacità che il modo S è anche alla base del

TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System)

e di una più completa automazione del controllo del

traffico aereo.

Anche il modo S consente il riporto della quota a/m

purchè la relativa funzione sia attivata (“altit. repor-

ting” inserito).

Attualmente esistono due tipi di radar :

- Il radar di sorveglianza aeroportuale.

- Il radar di sorveglianza di rotta.

Il primo detto anche ASR (Airport Surveil-

lance Radar) ha una portata limitata alla co-

pertura esclusiva dell’area circostante uno o

più aeroporti. In genere quest’area coincide

con la zona di controllo CTR. Tramite que-

sto tipo di radar i controllori sono in grado di

vettoriale i piloti assicurando le necessarie

separazioni guidandoli correttamente all’at-

terraggio.

I secondi ARSR (Air Route Surveillance

Radar) hanno invece una portata molto più

estesa coprendo cosi una ben determinata

porzione di spazio aereo. Tramite questi ra-

dar, il personale dei centri di controllo d’area,

assicurano e rendono scorrevole il traffico

sulle aerovie.

IL TRANSPONDERIL TRANSPONDER

L’apparato di bordo dell’aeromobile, il cosiddetto

Transponder, dopo aver riconosciuto il modo di

interrogazione grazie alla misura dell’intervallo di

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tempo che separa i due impulsi, risponde a questa

richiesta a sua volta con una serie di impulsi di onde

elettromagnetiche. La serie di impulsi trasmessa

non è altro che il codice numerico predisposto dal

pilota sull’apparato mentre le informazioni relative

alla quota vengono inviate tramite il transponder da

un altimetro codificatore.

Il Transponder può trasmettere anche un ulteriore

impulso detto “di identificazione” la cui emissione

viene comandata dal pilota mediante un pulsante e

solo su espressa richiesta del controllore radar.

Ogni codice in risposta di una interrogazione in

modo “A” è formato da 4 cifre ognuna delle quali può

assumere valori da 0 a 7 pertanto le combinazioni

sono 84 (ovvero 4.096). Queste diverse composizio-

ni consentono al controllore, tramite il codificatore

della stazione radar, di avere sullo schermo solo le

tracce che desidera e il loro livello di volo (se dispon-

gono di apparati in modo “C”).

Alcuni codici sono internazionalmente accettati e

sono rispettivamente 7700 (Emergenza MAYDAY e

SOS), 7600 (Avaria Radio), 7500 (Atti di pirateria a

bordo).

Quando viene attivato uno di questi codici dal pilota,

il radar pone la relativa traccia in maggior risalto in

modo da renderla ben visibile al controllore.

Oltre ai selettori di codice, l’apparato di bordo ha un

selettore con diverse posizioni:

• nella posizione OFF l’apparato è spento.

• Nella posizione STBY si accende l’apparato

senza che esso risponda automaticamente

a tutte le interrogazioni ricevute. In genere si

mette in posizione STBY in modo da tenerlo

pronto qualora il controllore richiedesse l’in-

serimento di un codice.

• In posizione ON si accende l’apparato. Pri-

ma di mettere il selettore su ON, va tenuto

per alcune decine di secondi in posizione

STBY per permetterne il riscaldamento. Il

passaggio diretto da OFF a ON potrebbe

danneggiare l’apparato.

• Posizione ALT per far funzionare il transpon-

der anche in modo C in modo da trasmettere

anche le indicazioni riferite al livello di volo.

• Ia posizione TEST serve invece per testare

l’integrità di tutti i circuiti elettronici.

Un altro comando del transponder è il pulsante

IDENT con il quale viene emesso l’impulso di iden-

tificazione grazie al quale la traccia radar viene evi-

denziata sullo schermo del controllore per qualche

decina di secondi. Infine è presente una spia lumi-

nosa che si accende ogni qualvolta il transponder ri-

sponde ad una interrogazione oppure quando viene

premuto il tasto IDENT.

Dato che la funzione del transponder è quella di ri-

spondere in maniera automatica alle interrogazioni

dell’impianto radar, questa viene assimilata alla ripe-

tizione di ciò che uno sente per cui il transponder in

gergo viene chiamato “pappagallo”.

Poiché in inglese pappagallo si dice “Squawk” da qui

il termine inglese che indica la richiesta di inserimen-

to di un codice sull’apparato.

Non avendo frequenze da cambiare l’apparato Tran-

sponder è uno dei più semplici da far funzionare.

Come tutte le stazioni radar trasmettono su una sola

frequenza (1030 Mhz), anche i transponder trasmet-

tono sulla stessa frequenza (1090 Mhz). Una volta

acceso questo risponde a tutte le interrogazioni per-

venute da qualsiasi centro radar senza che il pilota

riconosca da quale proviene.

IMPIEGO DEL TRANSPONDERIMPIEGO DEL TRANSPONDER

Secondo le indicazioni dell’ICAO (Annex 10), è stato

già assegnato a gran parte degli aa/mm il codice

individuale permanente (composto da 24 bits) del

transponder in modo S, codice che pilota non è te-

nuto a conoscere e che servirà in futuro per l’identi-

ficazione e lo scambio di messaggi (“data link”) TBT

fra l’a/m e la stazione radar.

Stante la generale diffusione del modo A, i transpon-

der di modo S rispondono in modo A ( e C per la quo-

ta); a tale scopo va inserito, nel quadretto di bordo, il

codice a quattro cifre assegnato dall’ATC.

Il transponder se efficiente, va sempre attivato du-

rante il volo, anche quando il suo impiego non è

previsto ai fini ATC: ciò è oggi oltremodo opportuno

in considerazione del diffondersi del TCAS e, quindi,

della “cospicuità” elettronica del proprio a/m da parte

di altri aa/mm già equipaggiati di TCAS.

Più precisamente il transponder va attivato:

- secondo le istruzioni dell’ATC;

oppure

- secondo quanto previsto da accordi regionali di

traffico (ad es. NAT); oppure

- su A 2000 in aree dove non ne è previsto l’impiego

o in mancanza di diverse istruzioni;

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- nei casi di emergenza previsti, con i codici all’uopo raccomandati.

Ove la commutazione ON/OFF non avvenga automaticamente, il transponder va attivato il più tardi pos-

sibile prima del decollo e disattivato appena possibile dopo l’atterraggio.

Ad ogni richiesta, da parte ATC, di conferma della quota, il pilota deve trasmettere il valore letto sull’alti-

metro arrotondato al centinaio di piedi più vicino a tale valore: la tolleranza consentita fra quota letta dal

controllore sullo schermo radar e quota riportata dal pilota è di ± 300 ft.

FRASEOLOGIA RADIOTELEFONICAFRASEOLOGIA RADIOTELEFONICA

La fraseologia R/T standard associata all’impiego del transponder, è la seguente:

Phrase Meaning Reply

SQUAWK ..... (Code) Set the mode A code as instructed .... (Code readback) AZ 123

CONFIRM SQUAWK Confirm mode A code set on the trans-ponder AZ 123 SQUAWKING .... (code)

RECYCLE .... (Code) Reselect assigned mode A code RECYCLING .... (code) AZ 123

SQUAWK IDENT Operate the “IDENT” feature IDENT AZ 123

SQUAWK MAYDAY Select emergency code SQUAWKING MAYDAY AZ 123

SQUAWK STANDBY Select the standby feature SQUAWK STANDBY AZ 123

SQUAWK CHARLIE Select pressure altitude transmission feature SQUAWKING CHARLIE AZ 123

CHECK ALTIMETER SETTING

AND CONFIRM LEVEL

Check pressure setting and confirm present

level

ALTIMETER SETTING 1013

FLIGHT LEVEL 100 AZ 123

STOP SQUAWK CHARLIE,

WRONG INDICATION

Deselect pressure altitude transmission feature

because of faulty operation

STOP SQUAWK CHARLIE AZ

123

VERIFY LEVEL *

* Used to verify the accuracy

of the Mode C derived level

information displayed to the

controller.

Check and confirm your level FLIGHT LEVEL 150 (OR: 5000

FT IF USING QNH) AZ 123

CONFIRM TRANSPONDER

OPERATINGConfirm transponder is operative

TRANSPONDER

OPERATING (OR:

NEGATIVE, TRANSPONDER

UNSERVICEABLE) AZ 123

Per un’immediata conferma della quota, è suggerito (com’è norma negli USA) di riportare la quota, dopo

il nominativo, al primo contatto radio con un centro radar.