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Cómo funciona el ADS – B. La tecnología que viene ya está aquí.

Cómo funciona el ADS – B. La tecnología que viene ya está aquí.

El aumento de la densidad del tráfico aéreo en Europa, Estados Unidos, y en zonas remotas como el océano Atlántico, ha provocado la necesidad de implementar los programas de Cielo Único Europeo (SESAR) y NEXTGEN. Para dicho propósito la tecnología juega un papel vital. El ADS-B es una de ellas.

Según los criterios establecidos en cada administración, a partir de 2.020, las aeronaves han de embarcar el sistema ADS – B. En Australia, pionera en la gestión del espacio aéreo en zonas remotas ya lo tienen implementado desde diciembre de 2.009 por encima de FL300. Con ello han conseguido reducir la separación de las aeronaves de 30 NM a sólo 5 NM aumentando la capacidad del espacio aéreo significativamente. Pero ¿qué es y cómo funciona?

Principios

El ADS – B (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast), es un sistema de vigilancia que viene a remplazar la información que se obtiene actualmente de los radares.

Esquema de funcionamiento del ADS-B

Este nuevo sistema permite a la aeronave que sus sistemas de navegación obtengan la posición mediante señal GPS, y conjuntamente a otros datos del vuelo, se envíen mediante radiodifusión. Estas señales son recibidas por estaciones receptoras en tierra o en vuelo que se traducen en una representación.

Hasta hoy, para poder controlar los aviones en espacio aéreo bajo cobertura radar, los controladores disponen de una o varias estaciones radar en tierra que les facilita la posición de las aeronaves. Dicha información se consigue mediante ecos radar PSR (Primary Surveillance Radar), o mediante intercambio de información entre las aeronaves y la estación en tierra, gracias a los respondedores embarcados (transponder). Esto es lo que se conoce como SSR (Secondary Surveillance Radar).

De los dos métodos, el SSR es el más preciso de los dos mediante el modo S.

Sistema y capacidades

El ADS – B tiene dos capacidades principales denominadas “OUT” e “IN”.

El ADS – B “OUT” es la capacidad de emitir información ADS – B. Como ejemplo de qué información emite, el A330 con capacidad “OUT” emite la siguiente información de manera automática y continua:

  • Latitud y Longitud, el límite de integridad horizontal (HIL), la diferencia entre la altitud barométrica y la altitud geométrica, y la GS (ground speed). Todo ello obtenido de la señal GPS;
  • La altitud barométrica que obtiene de los ADIRS;
  • El track y la velocidad vertical dada por los IR;
  • El número de vuelo ATC introducido en la prevuelo, y que proporciona el FMS;
  • El indicador de situación de emergencia; y
  • La altitud y rumbo seleccionados, y la presión barométrica (QNH/QFE) en la FCU.

Ésta última función permite a los controladores, si disponen del sistema adecuado, de ver en su pantalla radar la autorización y lo que el piloto ha seleccionado en la misma etiqueta radar. Muy parecido a lo que sucede con el Modo S “enhanced” que utiliza el “Down – link of Airborne Parameters” (DAP). Algo que sucede en aeropuertos como LHR. Pero esto es otra historia.

Por otra parte, el ADS – B “IN” es la capacidad de recibir información que otras estaciones ADS – B “out” emiten.

Es obvio pensar que una aeronave equipada con ambas funcionalidades será capaz de difundir y recibir información ADS – B, hacia y de otras estaciones ADS – B.

Para que la aeronave pueda disponer de la tecnología ADS – B, es necesario tener un equipo a bordo que trabaje por enlace de datos (Datalink) en la banda de VHF. Para ello, las aeronaves utilizan principalmente dos tipos de equipos: 1.090ES y el UAT978.

El UAT 978 (Universal ADS Transceiver) es un equipo tan solo utilizado en Estados Unidos por debajo de los 18.000 pies. Pensado para la aviación general, si dispone de capacidad “IN”, recibirá de manera gratuita información de meteorología. En el caso del resto del mundo utilizaremos el 1.090ES que cumple con los requisitos OACI y tiene mayor capacidad de datos.

Pero ¿qué es eso de 1.090ES? Básicamente, es una modificación del transponder modo S que llevan las aeronaves actualmente. Cómo el respondedor modo S, opera en 1.090 Mhz., difundiendo información en lugar de esperar una interrogación de una estación SSR. Este transponder tiene una serie de capacidades añadidas al Modo S, por ello su nombre: “Extended Squitter”.

Además, es capaz de cumplir con espacios aéreos donde se opere con radar secundario (SSR) y con ADS ya que opera en la misma frecuencia.

Ventajas

Con respecto a la información radar convencional que recibe el controlador, el ADS – B es mucho más fiable ya que los datos son enviados directamente desde los equipos de navegación de la propia aeronave.

Además, otro factor que mejora el servicio es la velocidad de transmisión. En la actualidad, los radares secundarios utilizan la interrogación/respuesta de los respondedores embarcados para obtener los datos.

Imaginemos por un momento una aeronave que opere bajo cobertura radar y equipada con un respondedor. La antena de radar SSR deberá iniciar una interrogación en 1.030 Mhz. y la aeronave responder en 1.090 Mhz. con la información. Esta a su vez transferida a la presentación radar del controlador.

Como contrapartida, el ADS – B emite dos veces por segundo y de manera automática sin necesidad de que ningún equipo lo interrogue. Lo único que hace falta es una antena con capacidad ADS – B “IN” para recibir los datos difundidos por la aeronave.

Es decir, con equipos ADS – B se podrían suprimir todas las antenas de radar y sustituirlas por otras receptoras de ADS – B, más sencillas de construcción, mantenimiento, menor consumo energético y, en definitiva, menor coste.

Aplicaciones

Si hasta aquí he conseguido explicarme bien, quizá habréis podido entrever otras ventajas o capacidad del sistema.

Si a un avión le añadimos una antena receptora de ADS – B, le otorgaríamos la capacidad ADS – B “IN”. Tan sólo habría que representar esta información en la cabina de alguna manera: CDTI (Cockpit Display of Traffic Information).

CDTI ADS-B Airbus.
Representación en ND de un A340. (Foto: Airbus y SAS airlines). Pruebas en el Atlántico Norte.

Esto se traduce en una representación en los lugares ya bien conocidos, como la pantalla del TCAS, en un MFDU (Multifunction Display Unit), o bien en un ND (Navigation Display). Conseguiríamos por tanto que esta aeronave recibiera la misma información que obtendría el controlador en su pantalla radar. La conciencia situacional del piloto aumenta significativamente en espacios aéreos de mucho tráfico.

Cómo hemos mencionado, la aparición del ADS – B ha traído consigo algunas aplicaciones: TIS – B (Traffic information Service) y el FIS – B (Flight Information Service).

El TIS – B, permite que la información de las aeronaves con transponder, no equipadas con ADS y operando bajo cobertura radar, sea enviada a través de estaciones ADS – B “OUT” y difundida. Esa información es recibida por las aeronaves equipadas con ADS – B “IN” permitiendo que éstas puedan tener información de las aeronaves no ADS – B.

FIS - B y TIS - B
Esquema de TIS – B y FIS – B.

El FIS – B, permite a las aeronaves equipadas con ADS – B “IN” recibir información de meteorología, ATIS o NOTAM desde estaciones en tierra ADS – B “OUT”. A este tipo de servicio se le conoce como FIS – B.

Nuevos procedimientos en el espacio aéreo oceánico NAT.

Desde luego, el ADS – B significa una mejora sensible en el tráfico aéreo. El ITP (In Trail Procedure), permite a las aeronaves elegir mejores niveles sin verse “bloqueado” por otra que se encuentra a una distancia no radar superior a la “distancia ITP”.

ADS - B ITP
Esquema de ADS – B (ITP) de FAA.

Esto es, si una aeronave desea subir o descender y cruzar el nivel de otra, y ambas cuentan con ADS – B (“IN” & “OUT), al enviar la solicitud vía CPLDC al ATC, aparecerá las millas náuticas, el nivel y el indicativo de las aeronaves.

Gracias al ADS – B, el ATC recibe información más precisa y tiene una imagen total. Tanto de aeronaves con ADS – B como de las que carecen de ello.  Así, valorará si se reúnen los requisitos de separación necesaria para autorizar el cambio de nivel.

Desarrollos futuros y no tan futuros.

Por otra parte, en zonas remotas y sobre océanos, la instalación de antenas receptoras en tierra se hace más complicado. Por ello, se está trabajando en la recepción de señales ADS – B “out” de los aviones mediante una constelación de satélites que vuelan a baja altura.

Esta constelación llamada Iridium la conforman 66 nanosatélites activos y 9 de repuesto. Vuelan a tan “sólo” 785 km de la superficie de manera que son capaces de recibir la señal ADS – B y transmitirla a los centros ATS. Esperan que se encuentre operativo a finales de 2.018.

Cobetura Iridium.
Animación de cobertura de la constelación Iridium.

Como curiosidad, y recordando la desaparición del vuelo MH370, la compañía FlightAware ha firmado un acuerdo con Aireon (empresa propietaria de la constelación Iridium) para proveer a las aerolíneas con un seguimiento de flotas basadas en este sistema. Esto responde a la consideración de que OACI ha establecido un Sistema llamado GADS (Global Aeronautical Safety System).

En Europa, con respecto a Estados Unidos, no hay planes inmediatos en todas las regiones para la integración de la posición ADS – B en los sistemas ATC y su uso para la provisión de servicios de ATC. Por ello, la constelación Iridium es una solución rápida. Italia, por ejemplo, la utilizará.

La implementación del ADS – B es, como habéis podido leer un cambio significativo en lo que hasta ahora conocíamos como vigilancia. Pero sin duda, donde mejor se podrá comprobar su implementación es en la reducción de separación entre aeronaves en zonas remotas como es la operación en el HLA del Atlántico Norte, similar a lo que ha sucedido en Australia sin que suponga una merma en la seguridad.

Además, al disponer de información de manera más eficaz y rápida, aumentará la conciencia situacional y facilitará la toma de decisiones a los pilotos y controladores.

Por último, la implementación de procedimientos como el ADS – B ITP, permitirá una optimización del espacio aéreo, y las aeronaves podrán operar en niveles más cercanos al óptimo. Se reduciría, por tanto, el gasto de combustible y las emisiones de CO2.


Bibliografía:

  • Doc 4444;
  • Doc 007;
  • Doc 9994;
  • (Programa NEXTGEN) FAA:
  • (Programa SES) Eurocontrol;
  • CE 1207/2.011;
  • CASA (Aviación Civil Australiana);