Zapraszamy na kolejny artykuł z serii ""Teleinformatyka i telekomunikacja w transporcie lotniczym", w którym przedstawiono systemy VOR/DVOR/DME.

VOR (ang. VHF Omnidirectional range) - radionawigacyjny system kątowy do nawigacji średnio i krótkodystansowej, służy do określania azymutu. Do ustalenia drogi potrzebne jest porównanie faz sygnału, które są nadawane 30 razy na sekundę wokół anteny. W sygnale wysyła się co 10 sekund kod Morse'a, dzięki czemu urządzenie emituje kod Morse'a poprzez głośnik w kokpicie. Po odsłuchaniu nadania możemy być pewni że ustawiliśmy właściwą częstotliwość i kierujemy się do właściwego urządzenia jeżeli w pobliżu jest ich kilka. Działanie systemu przedstawia poniższy gif, sygnał o jednakowej częstotliwości fali przesuniętej w czasie jest jednocześnie wysyłany w różnych kierunkach. Zasięg radiolatarni w zależności od mocy sygnału sięga 25 - 200 NM. Znak identyfikacyjny radiolatarni składa się z dwóch, trzech liter kodowanych w alfabecie Morse'a. Następna część wiadomości to namiar SP od radiolatarni względem północy magnetycznej, informacja osiągnięcia żądanego namiaru do lub od radiolatarni VOR, sygnał minięcia radiolatarni przez samolot. VOR wykorzystuje zakres częstotliwości 108 - 117.95 MHz z odstępami 50 kHz razem z "lokalaizerem" i ILS'em, dokładne częstotliwości podane są w spisie kanałów w linku na samym dole.

Znak VOR na mapach lotniczych. Źródło : [2].

Odczyt sygnał fali VOR ze względu na położenie samolotu. Źródło : http://www.docstoc.com/docs/54649306/ch-_-6-VOR-Presentation

Na obrazku poniżej przedstawione są typy wskazywanych sygnałów radial względem położenia samolotu do urządzenia VOR. W okienkach widnieją trzy różne wskaźniki HSI (ang. Horizontal Situation Indicator), które są montowane w różnego typu samolotach.

Informacje jakie może wyświetlać HSI to informacja "od-do" (ang. from-to) czyli informacja czy lecimy od urządzenia czy do urządzenia oraz kierunek namiaru na VOR. Ze względu na urządzenie mogą być dwa wskaźniki TDI (ang. Track Deviation Indicatior) lub CDI (ang. Cross Deviation indicator). Na poniższych wskaźnikach ustawiając kierunek radiala 30stopni urządzenie HSI będzie wskazywać informację "do", jeżeli statek byłby ustawiony w drugą stronę przy ustawieniach 30 stopni urządzenie wskazywało by "od".

Skąd wiemy kiedy przelecimy nad VOR'em, tą sytuację idealnie pokazuje filmik http://www.youtube.com/watch?v=Exqz65WeF2w.

Czyli gdy zbliżamy się do VOR wskazówka zaczyna się wychylać w jedną stronę, gdy przelecimy nad urządzeniem wskazówka wraca do pionu i po przeleceniu nad urządzeniem wskazówka będzie się wychylać w drugą stronę.

Odczyt i położenie wskazówki położenia wiązki sygnału VOR. Źródło : http://www.kispo.net/fsportugal/p8-2e.htm

DVOR - doppler VOR jest ulepszoną wersją konwencjonalnego VOR który ma rozwiązany problem odbicia sygnału od przeszkód terenowych. Złożony jest z 48 anten mniejszych na zewnątrz oddalonych od anteny środkowej o ok. 6.5m jak widać na obrazku poniżej.

DVOR w Katowicach.

Żeby samoloty mogły korzystać z systemu DVOR muszą być co najmniej na wysokości 1000ft. Wiązka jest obracana w kierunku odwrotnym do ruchu wskazówek z prędkością 30 obrotów na sekundę. W urządzeniu DVOR wykorzystuje się efekt dopplera czyli przesunięcie częśtotliwości w jednym kierunku i emitowanie sygnału z różnymi częstotliwościami .

Poniższy rysunek przedstawia minimalne wymagania co do położenia urządzenia DVOR i położenia pobliskich ukształtowań terenu, flory i innych przeszkód. Żeby fala z tego urządzenia mogła bez problemu propagować, powinno się przestrzegać minima jakie wskazuje poniższy opis. Poniższy rzut przedstawia przekrój osiowy obszaru wokół urządzenia.

Bezpieczna strefa dla urządzenia DVOR. Źródło : [1].

Obszar A - nie dopuszcza się istnienia żadnych budynków, konstrukcji, drzew, ogrodzeń ani innych przeszkód fizycznych
Obszar B - dopuszcza się rozproszone, pojedyńcze drzewa o wysokości do 7m pod warunkiem nie przekraczania linii profilu wyznaczanego kątem x(om) = 1.5(om). wszystkie kable tylko pod ziemią. Dopuszczalny spadek terenu do 2.3%
Obszar C - jak w obszarze B plus dopuszcza się istnienie dróg lokalnych, parkingów, konstrukcji z elementami metalowymi, pojedyńczych drzew i grup drzew, linii zasilających niskiego napięcia do 10kV i telekomunikacyjnych pod warunkiem nie przekraczania linii profilu wyznaczonego kątem x(om), gdzie x(om) jest określany jako:
- 1,5(om) - dopuszcza się istnienie zarośli i ogrodzeń drucianych o wysokości do 1,2m
- 1,0(om) - dopuszcza się istnienie konstrukcji z elementami metalowymi, linii zasilających niskiego napięcia do 10kV prowadzonych dośrodkowo
- 1,5(om) - dopuszcza się istnienie linii telekomunikacyjnych
- 2,0(om) - dopuszcza się istnienie grup drzew
- 2,5(om) (87m w odległości 1000m) - dopuszcza się istnienie pojedyńczych drzew o wysokości do 12m
dopuszczalny spadek terenu do 4%
Obszar D - jak w obszarze C plus dopuszcza się istnienie pasów startowych i dróg kołowania, konstrukcji metalowch (np. hangarów), zwartego lasu, linii zasilających niskiego napięcia do 10kV pod warunkiem nie przekraczania linii profilu wyznaczanego kątem x(om, gdzie x(om) jest określany jako :
- 1,0(om) - dopuszcza się istnienie konstrukcji metalowych
- 1,5(om) - dopuszcza się istnienie linii zasilających niskiego napięcia do 10kV prowadzonych rokadowo i gęstego, zwartego lasu
- 2,0(om) - dopuszcza się istnienie grup drzew
dopuszczalny spadek terenu do 8%
Obszar E - bez ograniczeń za wyjątkiem zelektryfikowanych linii kolejowych
Obszar F - bez ograniczeń

Wszystkie wysokości określono od poziomu przeciwwagi systemu antenowego, niezależnie od wysokości jego zawieszenia nad poziomem terenu

Technical Performance Record VOR - http://www.lotnictwo.rgal.pl/images/systemy/Technical%20Performance%20Record%20VOR.JPG

DVOR Lublin. Źródło : facebook.com/lotniskolublin

DME (ang. Distance Measuring Equipment) - urządzenie do podawania informacji o odległości od urządzenia DME. Zasięg urządzenia może wynosić ok. 300NM co daje 480km +/- 0.16km. DME działa w zakresach 978 - 1215 MHz z odstępem 1 MHz, wykorzystuje do zapytania i odpowiedzi wie różne częstotliwości i są one przesunięte względem siebie o 63 MHz. Oraz na tej samej częstotliwości są umieszczane dwa sygnały, pierwszy kanał oznaczony literą "X" i poszczególne impulsy mają odstęp 12 mikrosekund i odbiór drugiego kanału oznaczony literą "Y" który ma odstępy impulsów na długości 30 mikrosekund. Działa na zasadzie zapytania i odpowiedzi pomiędzy DME a "interrogatorem" w samolocie. Samolot wysyła zapytanie i urządzenie naziemne odbiera sygnał i identyfikuje czy jest to zapytanie od samolotu czy przypadkowy sygnał, na zapytanie i odpowiedź sygnał potrzebuje na to ok. 12.36 mikrosekund na przebycie drogi 1NM pomiędzy samolotem a urządzeniem. Od odebrania sygnału do wysłania odpowiedzi przez urządzenie upływa 50 mikrosekund dla kanału X i 56 mikrosekund dla kanału Y. Ze względu iż odległość jest podawana w lini prostej z urządzenia do samolotu (ang. Slant Range), DME współpracując z FMS oblicza na podstawie boków trójkąta odległość ziemną (ang. Ground distance). Ze względu na takie obliczenia moją się pojawić błędy, które mogą wynosić 3% mierzonej odległości. Urządzenie DME jest wstanie obsłużyć 100 statków powietrznych jednocześnie. System DME jest także uzupełnieniem systemu ILS instalując antenę na ścieżce schodzenia.

Zasada działania DME. Źródło : http://leagueofextraordinarytechnicians.wikispaces.com

Poniżej przedstawione są znaki jakie wykorzystuje się na mapach lotniczych w związku z systemem DME.

Znaki DME na mapach lotniczych. Źródło : http://www.theairlinepilots.com

Poniższy rzut przedstawia także przekrój osiowy obszarów wokół urządzenia DME. Poniższe wartości liczone są od podstawy nadajnika bez względu na jakiej wysokości zostanie zamontowany nad poziomem gruntu lub na jakiej wysokości platforma zostanie zamontowana.

Bezpieczna strefa dla urządzenia DME. Źródło : [1]

Obszar A - nie opuszcza się istnienia żadnych budynków, konstrukcji, drzew, ogrodzeń ani innych przeszkód fizycznych
Obszar B - dopuszcza się istnienie budynków, drzew, linii zasilających i telekomunikacyjnych oraz ogrodzeń pod warunkiem nie przekraczania linii zaznaczonego profilu za wyjątkiem :
- linie energetyczne 2 - 22kV nie bliżej niż 400m
- linie energetyczne powyżej 22kV nie bliżej niż 1000m
Obszar C - bez ograniczeń

Pilot odbierając odbiorniku widzi odległość od radionadajnika, jak to jest widoczne na poniższym zdjęciu. Pierwsza wartość to odległość samolotu od urządzenia DME, druga to prędkość samolotu i ostatnia 54.9 to ilość minut pozostałych na przebycie samolotu 103,4NM do nadajnika.

Odbiornik DME w kokpicie. Źródło : http://www.kispo.net/fsportugal/p8-2e.htm

VOR/DME - jest to połączenie urządzenia VOR i DME czyli powstaje system odległościowo-kątowy bliskiego i średniego zasięgu. Czasami zamiast DME wykorzystuje się system TACAN, wtedy nazywa się system VORTAC albo VOR/DMET. Sygnał VOR nadawany jest tonem 1020 Hz z słyszalnym kodem Morse'a a DME tonem 1350 Hz. Ma zasięg ok. 160NM

Znak VOR/DME na mapach lotniczych. Źródlo : [2].

Kanały VOR/ILS i DME http://lotnictwo.rgal.pl/telekomunikacja/systemy-nawigacji/100-kanaly-vor

Dodatkowe źródła umieściłem na forum http://www.forum.rgal.pl/viewtopic.php?f=23&t=30

[1]. Zdjęcia stref pobrane z http://ebookbrowse.com/px-wymagania-funkcjonalno-techniczne-dla-obiektu-radionawigacyjnego-dvor-dme-modlin-zal-1-ajz-224-62-2010-pdf-d328743222

[2]. www.wikipedia.org

Tekst: Robert Gałus (http://lotnictwo.rgal.pl)

Fot. za: http://lotnictwo.rgal.pl/