کلید رادار نظارتی اولیه برای مدیریت فضای هوایی مدرن

تصور کنید که بدون نیاز به فرستنده های هواپیمایی می توانید اهداف هوایی را ردیابی کنید.به عنوان "چشم در آسمان" مهم عمل می کنداین مقاله اصول عملیاتی، مزایا، محدودیت ها، کاربردهای PSR و ارزش داده محور آن در مدیریت ترافیک هوایی معاصر را بررسی می کند.

رادار مداربسته ی اصلی با انتشار امواج الکترومغناطیسی و تجزیه و تحلیل اکوهای منعکس شده برای شناسایی و پیدا کردن اشیاء کار می کند. بر خلاف سیستم های رادار ثانویه که به پاسخ های فرستنده وابسته هستند،PSR می تواند هر شیئی را که امواج رادیویی را منعکس می کند شناسایی کند، صرف نظر از اینکه آیا تجهیزات همکاری را حمل می کنداین قابلیت باعث می شود که PSR برای شناسایی اهداف غیرمستقیم از جمله هواپیماهای بدون ترانسپندر، پرندگان و حتی وسایل نقلیه زمینی ایده آل باشد.

PSR از طریق موقعیت بازگشت کار می کند. آنتن رادار پالس های الکترومغناطیسی با قدرت بالا را انتقال می دهد که با سرعت نور (حدود 300،000 کیلومتر در ثانیه) در یک خط موج باریک حرکت می کنند.وقتی این امواج با اجسام برخورد می کنند، انرژی جزئی به گیرنده رادار بازتاب می یابد، که سیگنال ها را برای تعیین فاصله، جهت و سرعت شعاعی پردازش می کند.

• انتقال سيگنال:پالس های الکترومغناطیسی با فرکانس بالا با ویژگی های خاص قدرت و عرض
• بازتاب هدف:شدت اکو با اندازه هدف، شکل، ترکیب مواد و ویژگی های سیگنال رادار متفاوت است
• دریافت سیگنال:گیرنده های حساسیت بالا معمولا سیگنال های بازگشت ضعیف را دریافت می کنند
• پردازش سیگنال:پردازنده های پیشرفته پارامترهای هدف از جمله محدوده، آزیموت و سرعت را استخراج می کنند

• هواپیمای مجهز به فرستنده (هواپیمایی عمومی، هواپیماهای شناور، هواپیماهای بدون سرنشین) را تشخیص می دهد
• نظارت بر حرکت وسایل نقلیه زمینی در باند ها و امکانات بندر
• ردیابی مهاجرت پرندگان که خطرات هواپیمایی را ایجاد می کنند
• تشكيلات آب و هوایی مانند سلول های بارندگی را شناسایی می کند

• قابلیت شناسایی هدف محدود (نمی تواند بین هواپیما، پرندگان یا پدیده های آب و هوایی تفاوت قائل شود)
• سیستم های معمولی به دلیل آنتن های رزولوشن عمودی پایین، اطلاعات ارتفاعی ندارند
• حساسیت به آشفتگی زمین و تداخلات هواشناسی
• محدودیت های انتقال قدرت محدوده تشخیص را محدود می کند

شاخص های عملکردی حیاتی PSR عبارتند از:

• محدوده شناسایی:حداکثر فاصله عملیاتی تعیین شده توسط قدرت فرستنده، افزایش آنتن، حساسیت گیرنده و قطعه قطعی رادار هدف (RCS)
• وضوح محدوده:حداقل فاصله قابل جدا شدن بین اهداف (مربوط به عرض پالس)
• رزولوشن ازموت:قابلیت جدایی زاویه ای (بر اساس عرض پرتو تعیین می شود)
• وضوح سرعت:ظرفیت تمایز سرعت شعاعی (به ثبات فرکانس بستگی دارد)
• احتمال کشف:احتمال موفقیت شناسایی (با نسبت سیگنال به سر و صدا ارتباط دارد)
• نرخ هشدار غلط:نشانه های نادرست هدف (مقاومت مزاحمت را اندازه گیری می کند)

سیستم های ترافیک هوایی مدرن به طور معمول PSR را با رادار ثانویه ادغام می کنند تا شبکه های نظارتی مکمل ایجاد کنند.در حالی که سیستم های ثانویه داده های شناسایی دقیق را برای هواپیماهای مجهز به ترانسپندر ارائه می دهند.این رویکرد دو لایه هم ایمنی و هم کارایی عملیاتی را افزایش می دهد.

• کنترل ترافیک هوایی:نظارت بر تمام حوادث فضائی از جمله هواپیماهای غیرمعاون
• حرکت سطح فرودگاه:با ردیابی وسایل نقلیه و هواپیماها از نفوذ در باند جلوگیری می کند
• کاهش خطر برای پرندگان:حرکت پرندگان را برای جلوگیری از برخورد دنبال می کند
• نظارت هواشناسی:شناسایی شرایط آب و هوایی خطرناک برای برنامه ریزی مسیر پرواز

PSR سنتی تنها داده های دو بعدی (مجموعه و آزیموت) را فراهم می کند. سیستم های رادار سه بعدی مدرن از طریق:

• آنتن های مربع-کوسکانت:انرژی تمرکز در محدوده ارتفاع خاص
• اسکن چند زاویه ای:آنتن های شعاع باریک که زاویه های ارتفاع متعدد را اسکن می کنند

تکنولوژی PSR به سمت:

• ادغام هوش مصنوعی:الگوریتم های یادگیری ماشین طبقه بندی هدف و تجزیه و تحلیل پیش بینی را بهبود می بخشد
• آرایه رادار شبکه:سیستم های متصل به هم، قابلیت پوشش، دقت و نظارت از راه دور را بهبود می بخشند

داده های تولید شده توسط PSR امکان می دهد:

• بهینه سازی پارامترهای سیستم برای بهبود عملکرد
• توسعه الگوریتم پیشرفته پردازش سیگنال
• مدل سازی وضعیت فضایی پیش بینی
• ارزیابی ریسک های هواپیمایی (صدمه پرندگان، حمله هواپیماهای بدون سرنشین)

سیستم های PSR با مقررات بین المللی مطابقت دارند که شامل موارد زیر می شود:

• مقررات رادیویی ITU مربوط به تخصیص فرکانس و محدودیت های قدرت
• استانداردهای عملکردی و عملیاتی ICAO که سازگاری جهانی را تضمین می کنند

با وجود تکنولوژی های نوظهور مانند ADS-B، PSR برای نظارت جامع بر فضای هوایی ضروری است.توانایی آن برای تشخیص همه اشیاء اطمینان از آگاهی وضعیت اساسی برای ایمنی هواپیماییپیشرفت های تکنولوژیکی در حال انجام، قابلیت های PSR را از طریق پردازش هوشمند و عملیات شبکه ای افزایش می دهد.