Sobre Multilateración

Repasando las pequeñas estadísticas del blog he encontrado un interés por la multilateración, y hace pocos días descubrí esta pagina dedicada en exclusiva a esta técnica de vigilancia.

Incluye un vídeo promocional de ERA que explica sus ventajas sobre sobre el uso del radar.

Pequeña historia de la multilateracion

En plena guerra fria (1961) la Republica Checa patentó un sistema conocido como Kopáč (la escabadora). El punto de partida de este sistema era que cualquier objeto aeronáutico, desde un camión de bomberos hasta un caza emiten señales, voluntariamente o no. Si era posible detectar dichas señales entonces seria posible conocer la posición del emisor.
Después de cuatro versiones ,la guerra fria termino y , se llego al producto actual conocido como VERA comercializado por la empresa Checa ERA absorbida en octubre 06 por la compañia americana Ranoch Corporation que adopto su nombre ERA.
El otro foco de desarrollo de este proyecto durante la guerra fría fue el ejercito de los estados unidos, durante los años 60 General Electric desarrollo un sistema de guiado para los misiles intercontinentales Atlas combinando la multilateración con transpondedores de Banda-C .
La idea de la multilateracion no es nueva y su principio matemático es sencillo sin embargo era necesario alcanzar una medición del tiempo lo suficientemente precisa y barata para que la tecnica pasara al uso civil.

A comienzos de los años 90 Nats promueve dos estudios junto con dos compañías (Roke Manor y Cardion) compradas posteriormente por Siemens; en US (1994) un pequeño proyecto de instalación de transpondedores en camiones en el aeropuerto de Laguardia ,KLGA, fue el germen para la instalación de un sistema mas complejo en el aeropuerto de Atlanta y por fin en el años 1999 la FAA aprobaba una instalación de multilateración en Dallas Fort Worth ,KDWF.

En el año 2000 Sensis consigue un contrato de Nats para instalar un sistema de multilateración en el aeropuerto de Heathrow EGLL que ayude a controlar los movimientos de vehículos y aviones en las calles de rodaje, pistas y plataformas. La información generada por el sistema de localización se integro en un sistema avanzado de control de movimiento en tierra, A-SMGS, que mejoraría la conciencia situacional de los controladores.
A partir de ese año el sistema de multilateración se extiende por toda europa.

El comienzo del fin del SSR: Multilateracion I

Los dias 4 y 5 de Junio eurocontrol celebro un seminario acerca del uso de la multilateracion en grandes areas. Segun informa David Learmount en Flight International (10-16 julio 07) la agencia europea trata de impulsar esta técnica como sutitución del radar secundario sus principales ventajas mayor precision, menor coste y menor impacto medioambiental.
El numero 2 (2007) de Air Traffic Management tiene como tema principal la multilateración o posicionamiento hiperbólico.

Básicamente el método consiste en medir la diferencia de tiempo en la llegada de una señal a tres o mas receptores. Estas diferencias de tiempo (distancias) permiten generan tres superficies hiperbólicas que definen una posición. Los receptores no necesitan conocer el momento de la emisión de la señal ya que lo que se calcula es la diferencia de tiempos; sin embargo en pequeñas distancias el principal problema técnico es la precision en la medición del tiempo. En la practica se necesitan al menos cuatro receptores de señal para corregir errores.
La multilateracion termina con la necesidad de comprar, instalar y mantener costosas antenas radar al reemplazarlas por pequeñas y baratas estaciones receptoras que instaladas correctamente generan una cobertura igual o superior a la del radar.
La red de multilateración se compone de estaciones emisoras activas y pasivas que trabajan con la misma frecuencia y estructura de la señal que el SSR , puede recibir desde modo básico A/C, Modo- S, la señal militar IFF (Identification Friend or Foe) y ADS-B.
Las estaciones receptoras transmiten sus datos a una unidad central donde se calcula la posicion, esta y los datos asociados a la misma se transmiten a la red ATC utilizando los protocolos adecuados.
El proceso de multilateración es muy rápido y permite al servicio de control un seguimiento de las trazas al segundo lo que supone un gran avance si tenemos en cuenta que el periodo tipo de rotación de la antena radar SSR de 4,8 seg.
La posibilidad de elegir la situación de los receptores y su escaso impacto visual permite mejorar la cobertura de la vigilancia en orografías complicadas o en lugares con objetos que generan zonas ciegas en la emisión de la antena de un radar.

ACAS: RA Down Link

En la investigacion del accidente del Lago Constanza los investigadores de la BFU resaltaron en dos aspectos en los que el ACAS puede inducir confusion:

• Inconsistencia en la aplicacion de los procedimientos ACAS.
• Contradiccion entre las instrucciones emitidas por el controlador y las generadas por el ACAS.

El primero de estos se ha intentado superar haciendo incapie a las compañias aereas la importancia que tiene que tiene que los pilotos sigan al pie de la letra las instrucciones de los RA, independientemente de las instrucciones emitidas por Econtrol

Respecto al segundo los investigadores sugieren que la OACI deberia iniciar el desarrollo de un sistema que permitiese al controlador recibir el aviso de RA utilizando el radar Modo-S y el sistema ADS .

Eurocontrol puso en marcha un proyecto denominado Feasibility of ACAS Resolution Advisory Downlink Study (FARADS). Las investigaciones llevadas a cabo por este proyecto cifran entre 30 y 100 los RA que se producen diariamente en el espacio aereo europeo.

Cuando en la cabina se recibe un RA

• El piloto debe maniobrar inmediatamente de acuerdo con el RA.
• El piloto debe notificar el RA al ATC tan pronto como sea posible. Este hecho define el momento en el que cesa la responsabilidad del controlador en cuanto a la "separacion" entre los traficos.
• Despues de recibir la notificacion del RA el controlador no debe emitir mas instrucciones al avion afectado.

El problema.

Durante la ejecucion del RA la carga de trabajo en cabina se incrementa rapidamente y como consecuencia

• Los pilotos se olvidan de notificar al ATC el RA. Se ha estimado que un 25% de los RAs nunca se notifican y otro 25% se hace tarde.
• Las notificaciones a menudo son extensas, poco estructuradas, incompletas o incorrectas por lo que en muchos casos el ATC requiere aclaraciones.
• Si el controlador no sabe que el avion esta ejecutando un RA puede emitir instrucciones que aumentan la confusion en cabina tanto si contradicen como si no el RA.

La recepcion del RA en las dependencias ATC deberia mejorar la "conciencia situacional" ,situational awareness, del controlador ante un desvio de una aeronave de la autorizacion.

Beneficios potenciales

• Reducir la frecuencia de instrucciones contradictorias.
• Mejorar la conciencia de la situacion del ATC.
• Actualiza y precisa la informacion acerca las intenciones del trafico en RA disponible para los traficos en las inmediaciones.
• Mejora la planificacion acerca de la situacion posterior al conflicto.

Posibles desventajas.

• Sobrecarga de informacion.
• Distraccion y confusion.
• Falsas alarmas.
• Introduce confusion la responsabilidad de la separacion.

Aspectos tecnicos. El tiempo de latencia.

La bajada de la informacion RA hacia el ATC solo tiene sentido si se produce dentro de una ventana de tiempo adecuada. QinetiQ ha medido el tiempo de latencia para la tecnologia actual y se encuentra en 29 segundos (la emision de un RA se produce entre 15 y 35 segundos antes de la violacion de los parametros). Sin embargo utilizando el Modo S o el "extended squiter" se puede trabajar con aproximandamente 8 segundos de latencia lo que supondria que el controlador recibiria el aviso entre 15 y 23 segundos antes de que se produjese la violacion de los parametros ACAS.

Aspectos sindicales.

La IFATCA se opone a la comunicacion del RA. Piden una reduccion del tiempo de latencia hasta los 5 segundos, una limitacion clara de la responsabilidad del controlador ante el RA y una compatibilidad total con los sistemas de seguridad ATC actuales.

El ADS en la pagina del Ministerio de Fomento