Sistema de multilateración Modo S

La cantidad de pasajeros de líneas aeroportuarias en las últimas décadas se ha visto incrementado de forma exponencial, y continúa haciéndolo. Un mayor número de pasajeros implica más vuelos, más aviones, más tráfico aéreo, más retrasos y mayor probabilidad de incidencias. Los Proveedores de Servicios de Navegación Aérea, responsables no sólo de la seguridad del tráfico aéreo sino también de su eficiencia, han llegado a la conclusión de que el radar no puede hacer frente a la creciente demanda. En un esfuerzo por aumentar la eficiencia, optimizar las operaciones, reducir los costes en infraestructuras y mejorar la seguridad, cada vez más proveedores de servicios de navegación aérea se están alejando de los radares tradicionales y mirando hacia las nuevas tecnologías: Multilateración y ADS-B. A lo largo de este Proyecto Fin de Carrera se estudiará como el Sistema de Multilateración Modo S es una técnica que permite conocer la posición de cada aeronave en cada momento. Basándose en el principio de la triangulación y sirviéndose de varios receptores o sensores situados en lugares estratégicos de un aeropuerto y de sus cercanías, puede situar en dos o tres dimensiones la posición de un objeto estático o móvil que esté debidamente equipado, mediante el cálculo de la posición haciendo referencia a la diferencia de tiempos con la que llega una señal a un conjunto de estaciones receptoras en tierra. El sistema de multilateración puede ser pasivo, si se limita a recibir las respuestas periódicas que transmite el squitter del transpondedor Modo S dentro de su zona de cobertura, o activo, si incorpora un sistema interrogador. Un sistema MLAT genérico se compone de cuatro receptores o sensores y de un procesador central que realiza los cálculos necesarios para conocer la posición en 3D, o los datos de tres sensores para obtenerla en 2D. Se describirá el proceso de cálculo de la posición que consiste en la resolución de la intersección matemática de varias hipérbolas, o hiperboloides, en base a la técnica de medición “Diferencia de tiempo de llegada de la señal”-TDOA-. Cada vez que una de las estaciones sensoras recibe una señal procedente de un transpondedor, la envía a la ECP donde el objetivo es identificado y correlado con las respuestas procedentes del resto del los sensores. De este modo se calcula la posición, nominalmente una vez por segundo, y se establece la pista de la aeronave. Ésta se presenta en pantalla y se almacena para su posterior análisis. A lo largo del Proyecto se detallará y describirá cada uno de los subsistemas que componen el Sistema de Multilateración Modo S. La multilateración presenta una serie de ventajas frente a otros sistemas de vigilancia, como es el radar secundario. De entre ellas, podemos destacar la facilidad con la que las estaciones sensoras se pueden desplegar para satisfacer los requisitos de cobertura para una amplia gama de aplicaciones. Además, prestaciones del sistema como pueden ser la precisión, cobertura y periodo de refresco, son superiores a las proporcionadas por el SMR o SSR y a un coste significativamente inferior. ABSTRACT. The amount of airline passengers has increased in an exponential manner over the last decades, and still keeps increasing. More passengers mean more flights, more airplanes, more delays and a higher probability of incidents. Air navigation service providers, not only responsible for air traffic security but also for its efficiency, have come to the conclusion that radar control is not enough to cope with the growing demand. In an effort to increase efficiency, optimize operations, reduce infrastructural costs and improve safety, more and more Air Navigation service providers are moving away from traditional radars and looking at new technologies: Multilateration and ADS-B. Throughout this End of Degree Project, Mode S Multilateration System will be analyzed. Mode S Multilateration System is based on a technique that allows knowing the position of each aircraft in each moment. Based on the principle of triangulation, and using several receivers or sensors located in strategic locations of an airport and its surrounding area, the system can allocate in two or three dimensions the position of a static or mobile object that is properly equipped, calculating the position from the time difference between the arrival of a signal transmitted by the aircraft equipment into the different receiving stations on the ground. The multilateration system can be passive, if it is limited to receiving the periodic responses transmitted by the Mode S transponder at the aircraft within its coverage area, or active, if it incorporates a ground interrogator system. A generic MLAT system consists of one central processor and four receiver stations to know the 3D position of an aircraft, or three receiver stations to obtain its 2D position. Aircraft position calculation process, which will be described throughout this document, consists on the calculation of the mathematical intersection of several hyperboloids, based on TDOA (Time Difference Of Arrival) measurement technique. When one of the receiver stations receives a signal from the aircraft transponder, it will send it to the ECP (Central Processor), where the target will be identified and correlated with the responses from the rest of the sensors. Aircraft position is calculated using this method nominally once per second, generating a plot that is displayed on the screen and stored for further analysis. Throughout this End of Degree Project, each of the subsystems which compose the Mode S Multilateration System will be described in detail. Multilateration has a number of advantages over other surveillance systems, such as secondary radar. Among them, we can highlight the ease with which sensor stations can be deployed to meet the coverage requirements for a wide range of applications. In addition, system capabilities such as accuracy, coverage and refreshment period are higher than those provided by the SMR or SSR, and at a significantly lower cost