Les Principes du Radar

Radar de surveillance d’aéroport ou aéroportuaire

Un radar de surveillance aéroportuaire (RSA) ou un radar de terminal (TAR) est un système radar de contrôle aérien utilisé pour surveiller la zone immédiate des aéroports. Il s’agit d’un radar primaire de moyenne portée utilisé pour détecter, afficher la présence et la position des aéronefs dans l’espace aérien entourant les aéroports. Il fonctionne généralement dans la gamme de fréquences de 2 700 à 2 900 MHz (bande E), car cette gamme offre une faible atténuation par les fortes pluies. De plus, elle est encore suffisamment élevée pour pouvoir utiliser des antennes très directionnelles de poids et dimensions relativement réduits.

Redondance

En raison de l'importance de la fonction, une redondance élevée de tous les composants est requise pour que la probabilité de défaillance reste très faible. De plus, une reconfiguration automatique est souvent prévue afin de permettre la disponibilité opérationnelle des assemblages. En cas d'erreur, les modules en réserve sont automatiquement mis en ligne pour traiter le signal. Une autre possibilité consiste à utiliser un certain nombre de modules identiques dans l’émetteur afin que le radar puisse continuer à être utilisé en cas de défaillance d’un des modules. Cet émetteur est tolérant aux pannes et peut supporter plusieurs défaillances de ces modules sans perte de distance significative (voir Équation radar en pratique).

Ces modules émetteurs peuvent également être changés en cours de fonctionnement et pour cette raison, un radar de surveillance aérienne utilise une antenne passive dans la plupart des cas. En effet, ce changement ne peut être effectué avec une antenne active que lorsque la rotation est désactivée. Avec une antenne passive, tous ces modules sont ainsi accessibles, même si le radar continue de fonctionner à une puissance légèrement réduite. L'inconvénient de l'antenne passive est que les très faibles échos sont soumis aux pertes élevées causées en cas de longs guides d’ondes de connexions entre l'émetteur/récepteur et l'antenne.

Les aéroports à très fort trafic aérien, tels que l’aérodrome de Munich « Franz Josef Strauß » (code OACI: EDDM), disposent même de deux radars de surveillance d’aéroport indépendants. Ceci répond à la redondance et permet la couverture mutuelle du cône de silence de chaque radar pour combler une faille dans la couverture du site.

Données techniques

L’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI) et l’Organisation européenne pour la sécurité de la navigation aérienne EUROCONTROL ont des recommandations contraignantes concernant les caractéristiques techniques d’un radar de surveillance aérienne. La couverture requise d'un RSA est conforme aux limites de la juridiction d'un aérodrome telles que définies par la CEAC (Conférence Européenne de l’Aviation Civile). La portée maximale effective d'un RSA pour les aéronefs volant à une altitude de 3 000 pieds (environ 1 000 m) devrait donc être de 40 à 60 milles marins (environ 75 à 110 km). En hauteur, par contre, il ne faut que 10 000 pieds (environ 3 000 m).

Une portée supérieure, par exemple 80 milles marins, est la bienvenue mais pas nécessaire. Les interdépendances temporelles d'un radar à impulsions nécessitent alors un compromis entre le taux de rafraichissement et la vitesse de rotation de l’antenne : une rotation plus lente aggrave le taux de renouvellement des données. Ce budget temporel influe également sur la fréquence de répétition des impulsions (FRI) à utiliser, ce qui réduit ensuite le nombre de coups au but par analyse. La perte de probabilité de détection qui en résulte doit être compensée par d'autres mesures, telles que l’augmentation de la puissance de transmission. Il doit donc exister de très bonnes raisons pour justifier une portée étendue à 80 NM du radar primaire.

La vitesse de rotation de l'antenne RSA est optimisée de 12 à 15 tours par minute. Cela permet d'atteindre un taux de renouvellement des données chaque 4 à 5 secondes. Comme le contrôleur de la circulation aérienne doit donner au pilote une correction de route au moins toutes les 5 secondes lors d'une approche de l'aérodrome guidée par le radar, cet intervalle de temps est garanti par la rotation de l'antenne. Un RSA utilise généralement une antenne parabolique avec un faisceau à cosécante carrée. Dans de nombreux radars, deux cornets d’alimentation sont utilisés pour séparer les faisceaux haut et bas, ce qui améliore les performances de l'indicateur de cible en mouvement (MTI) ou de la détection de cible en mouvement (MTD).

Informations d'altitude de vol

Un radar de surveillance d’aéroport est le plus souvent un radar 2D pour des raisons de coûts. Cependant, un RSA est toujours associé à un radar de surveillance secondaire (SSR). Le SSR étant synchrone avec le radar primaire, il fournit l’altitude de vol déterminée par la mesure de la pression au niveau de vol de l'aéronef. Les deux informations sont liées dans le combinateur d’échos du processeur de données radar et sont affichées de façon alphanumérique à l'écran dans un bloc de données à côté de l’écho de la cible. Dans la plupart des cas, les unités d’affichage du RSA ont une échelle commutable avec une portée deux fois supérieure à celle du radar primaire et peuvent donc également afficher les informations du radar secondaire sur des distances plus longues (par exemple jusqu'à 120 NM).

Une mesure de l'angle d'élévation par le radar primaire et un calcul de l'altitude de vol à partir de celle-ci sont également possibles, par exemple avec le radar illustré à la figure 1. Ce radar utilise un système de trois cornets d’alimentation, chacun avec un canal de réception indépendant. Chaque angle d'élévation donne une distribution de puissance caractéristique des signaux d'écho dans ces canaux de réception, ce qui permet un calcul approximatif de l'altitude.

Cartes électroniques

Un RSA peut afficher des cartes sur l'écran radar dans la plupart des cas. Cela inclut les lignes tactiques et les limites de responsabilité, la position des obstacles, les zones d'exclusion aérienne, les radiophares et les points de repères. Dans les radars modernes, ces cartes sont stockées sous forme électronique. Dans les radars analogiques plus anciens, ce matériel cartographique devait être stocké selon une procédure complexe dans un système vidéo de présentation cartographique externe sur une plaque de film photographique qui était balayée d’un faisceau lumineux synchrone avec celui du faisceau radar à l'écran.