Projekt TOPAS

Transponder Occupancy Analysis


Hintergrund

© Noël Magis - Fotolia.com

Bei TOPAS handelt es sich um eine gemeinsame Forschungsaktivität mit der österreichischen Flugsicherung Austro Control GmbH. mit der Aufgabe die Belastung von Flugzeug-Transpondern zu bestimmen. Transponder werden auf der Frequenz 1030 MHz von verschieden Abfragesystem interrogiert und antworten darauf auf 1090 MHz. Mögliche Abfragesysteme sind :

  • SSR ... klassische Sekundärradarsysteme (nur Mode A/C)
  • Mode S Radaranlagen
  • Multilaterationssysteme
  • ACAS ... Kollisionsvermeidungs-Systeme

Je höher die Belastung eines Transponders durch mehr Abfragen ist, desto größer ist auch die Wahrscheinlichkeit, dass der Transponder auf eine Abfrage nicht antworten kann, wodurch das Flugzeug - zumindest kurzfristig - für den entsprechenden Sensor nicht "sichtbar" ist. Für eine Planung der Flugsicherungsinfrastruktur (z.B. bei der Einführung eines neuen Systems) ist es wichtig bereits vorher zu wissen, wie sich diese auf die Transponderbelastung auswirkt. Speziell Multilaterationssysteme können durch ihre Funktionsweise höhere Belastungen hevorrufen als Radaranlagen.

Das Ergebnis dieses Projekts sind einerseits eine theoretische Studie und andererseits Tools zur Bestimmung der Transponderbelastung.


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Vorgangsweise

Die Belastung eines Transponder wird vor allem durch 2 Parameter bestimmt :

  • Prozentsatz der Zeit zu der der Transponder beschäftigt ist (Occupancy)
  • Mittlere Antwortrate

Diese Parameter hängen von verschieden Faktoren, wie der Anzahl, Art und Konfiguration der Sensoren, in deren Reichweite sich der Transponder befindet, Anzahl der Mode S Transponder, die selektiv interrogiert werden und den Eigenschaften des Transponders. Daraus werden die Anzahl der Abfragen bestimmt, die ein Transponder erhält - nicht nur die an diesen Transponder adressierten, sondern auch die an andere Transponder adressierten. Daraus kann die Occupancy bzw. die Antwortrate bestimmt werden.

Mode S Abfragesignal :

© IHF/TU Graz

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Ergebnisse

Das Resultat dieses Projekts war einerseits eine theoretische Studie, die sämtliche Einflussfaktoren auf die Transponderbelastung untersucht. Zusätzlich wurden 2 Berechnungstools entwickelt, die auf Basis der Studie eine Bestimmung der Transponderbelastung in Abhängigkeit der Sensorinfrastruktur und der Verkehrssituation erlauben.

Tabellenkalkulation

Dabei handelt es sich um eine sehr einfache Methode, die nur die Anzahl der Interrogatoren und der Flugzeuge berücksichtigt, nicht aber deren räumliche Verteilung. Damit können rasch ungefähre Ergebnisse erzielt werden.

Die Abbildung zeigt einen Ausschnitt aus dem Tabellenblatt :

© IHF/TU Graz

TOPAS Software Tool

Das ebenfalls entwickelte Softwaretool berücksichtigt die tatsächlichen Positionen aller Sensoren und kann auch reale Luftverkehrssituationen benützen.Weiters sind auch komplexere Abfragefolgen - für jeden Sensor getrennt - programmierbar. Damit sind natürlich realistischere und genauere Ergebnisse möglich. Weitere Features des Programms :

  • Berücksichtigung von Abschattungsdiagrammen der Sensoren
  • Berechnung für unterschiedliche Flughöhen
  • Berücksichtigung von Seitenkeulenunterdrückungs-Mechanismen
  • Antwortwahrscheinlichkeit der Transponder

Das Tool liefert die Ergebnisse in Form von Karten, die entsprechend dem berechneten Belastungsparameter eingefärbt sind.

Ein Beispiel für die die erzielbaren Ergebnisse ist die Visiualisierung der Transponderbelastung als Animation über einen ganzen Tag. Die Verteilung der Transponder entsprechen dem tatsächlichen Flugverkehr :


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Falls Sie Bedarf an solchen Berechnungen haben, wenden Sie sich bitte an die Austro Control GmbH. Die entsprechenden Kontaktdaten sind im Leaflet angeführt, dass Sie in der rechten Spalte herunterladen können.

Weitere Forschungsschwerpunkte im Themenereich Flugsicherung finden Sie hier.


In der Lehre wird die Thematik der Überwachung im Flugverkehr im allgemeinen und der Funktionsweise des Sekundärradars im speziellen in der folgenden Vorlesung behandelt :

451.095
Radartechnik
VO
SS

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Kontakt
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Helmut Schreiber
Dipl.-Ing. Dr.techn.
Tel.
+43 (316) 873 - 7930
Fax
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