¿Cómo puede ADS-B reemplazar el radar primario cuando FlightRadar24, usando ADS-B, es tan inexacto?

TLDR

¿Cómo reemplazará ADS-B de manera confiable al radar primario?

No lo hará.

¿Será obligatorio el GPS para 2020?

Estrictamente hablando no, efectivamente sí.

Hay tantos problemas con esa cita de FR24 que no sé por dónde empezar.

Vamos a desmontarlo y analizarlo frase por frase.

El porcentaje de aviones equipados con receptores ADS-B está aumentando constantemente aunque

Totalmente irrelevante. Un receptor ADS-B permite la recepción de señales ADS-B de otras aeronaves. Estos se pueden usar, por ejemplo, para crear una pantalla de cabina de información de tráfico (CDTI) o aumentar el TCAS. El número de aeronaves con este llamado ADS-B IN está aumentando, pero el porcentaje de equipamiento probablemente esté por debajo del 2% en este momento.

Si le preocupa el uso operativo de ADS-B para ATC, los receptores aerotransportados no son de su interés. En su lugar, debería estar mirando el lado del transmisor.

[ Los receptores ADS-B ...] serán obligatorios para la mayoría de las aeronaves en todo el mundo para 2020.

Los receptores ADS-B aún no son obligatorios en ninguna regulación prevista. Los transmisores ADS-B son/serán obligatorios en muchas partes del mundo. Las normas de la UE y EE. UU. exigen ADS-B en 2020.

Cuando sea obligatorio, ADS-B reemplazará al radar primario

ADS-B no pretende reemplazar el radar primario. Como una nueva incorporación a la combinación de tecnologías de vigilancia, no reemplazará a ninguna otra tecnología en el corto plazo.

ADS-B es una forma de vigilancia cooperativa, lo que significa que la aeronave o el vehículo que se supone que debe ser rastreado debe cooperar transmitiendo la señal ADS-B. El radar de vigilancia primaria (PSR), por otro lado, es una tecnología de vigilancia no cooperativa; funciona mediante la detección de señales que se reflejan en el objetivo de interés. PSR puede detectar aeronaves que no transmiten ninguna señal. Dado que PSR y ADS-B son fundamentalmente diferentes en su funcionamiento, tienen casos de uso fundamentalmente diferentes. ADS-B no reemplazará al radar primario y nunca tuvo la intención de hacerlo.

reemplazará al radar primario como el método de vigilancia principal utilizado por ATC

El radar de vigilancia principal no es el método de vigilancia principal utilizado por ATC en muchas partes del mundo. Dado que PSR solo brinda mediciones de azimut y rango, falta información esencial como la identificación de la aeronave y la altitud. Por lo tanto, el Radar de Vigilancia Secundaria (SSR) es el principal método de vigilancia utilizado para ATC, ya que proporciona altitud e identidad además de mediciones de azimut y alcance.

El radar secundario, como ADS-B, es una forma de vigilancia cooperativa; depende de que la aeronave responda a una interrogación del radar. ADS-B puede y reemplazará varios radares secundarios, pero no todos.

Ahora para el resto de su pregunta.

me parece que una gran parte de los aviones en realidad no usan GPS, sino que dependen de sistemas de navegación inercial o similares.

De hecho, una gran cantidad de aeronaves transmiten su posición en ADS-B que se basa en una fuente que no es GPS, generalmente desde el INS. INS no puede proporcionar la precisión e integridad que puede proporcionar el GPS y, por lo tanto, verá grandes errores de posición en FR24. El hecho de que la posición no es de confianza se informa en el mensaje ADS-B en los indicadores de calidad, pero lamentablemente FR24 no utiliza esta información.

Todos los mandatos de ADS-B requieren que el sistema pueda proporcionar datos de alta integridad, lo que significa que se requiere GPS como fuente de posición, aunque en teoría también son posibles otros medios. Por lo tanto, en 2020 todas las aeronaves sujetas a las diversas regulaciones ADS-B deberán estar equipadas con GPS.

Por supuesto, el ATC no necesita precisión milimétrica, ni siquiera una posición precisa dentro de un kilómetro,

ATC no necesita precisión milimétrica (el GPS no la proporcionaría de todos modos), pero sí necesita precisión de posición dentro de un kilómetro y, a veces, dentro de unos 10 metros (por ejemplo, monitoreo de la barra de parada de entrada a la pista). ADS-B con la fuente de GPS adecuada podrá proporcionar eso.

La página vinculada también establece que, como parte de ADS-B,

La aeronave obtiene su ubicación de una fuente de navegación GPS (satélite)

Esto sugiere fuertemente que cualquier aeronave que use solo la posición INS (quizás con actualizaciones DME/DME solo en la actualidad) debería agregar un receptor GPS como parte de la actualización ADS-B.

Si bien ningún equipo de aviación instalado + aprobado + certificado será tan barato como un Garmin portátil básico de su tienda local de artículos deportivos, es probable que el gran costo de ADS-B se deba a otras cosas además del GPS. En los sistemas E-GPWS, el receptor GPS se puede dedicar solo a ese sistema, sin incurrir en costos de integración en el FMC, por lo que es posible hacer lo mismo con ADS-B. Esto probablemente reduciría un poco los costos, aunque no sé cuánto tiempo se permitirá INS/DME RNAV, dado el movimiento hacia "Next-Gen" todo en ATC.

En primer lugar, lo que ves en Flightradar24 no es lo mismo que ven los controladores de tráfico aéreo. ADS-B requiere una estación terrestre. Los receptores FR24 se colocan esporádicamente en los hogares de las personas, lejos de la sofisticación de las propias estaciones ATC, más potentes. La cobertura en FR24 suele ser descuidada, pero las pantallas de los controladores están bien.

ADS-B ya es obligatorio en Australia por encima de FL290. Como puede ver aquí , ADS-B brinda muchos beneficios, ninguno más que en la página 5 de ese folleto. Allí hay un diagrama que compara la cobertura de radar existente con la cobertura ADS-B. Solo una pequeña parte de Australia está cubierta por radar. El radar es muy costoso de instalar y mantener, y hacerlo en el desierto realmente no se puede justificar. Pero ADS-B ofrece una cobertura prácticamente completa del país en crucero, perfecta para la gran cantidad de tráfico de Asia/Europa. Pero la mayor parte de este tráfico no aparecerá en FR24 porque no tienen muchos receptores en medio de la nada.

Como se indicó en otras respuestas, los receptores utilizados por FR24 no son los mismos receptores que usa ATS. En un comentario indicas que esto es irrelevante:

"No pregunto por la cobertura, sino por la precisión de la posición, que es independiente del receptor (ya sea que el receptor reciba o no la posición del avión)".

Sin embargo, esto es realmente relevante. Una recepción deficiente puede generar una tasa de actualización deficiente (solo se reciben algunas de las transmisiones), lo que hace que se muestren datos antiguos. Además, no sabe qué procesamiento de señal/datos ocurre entre el receptor y usted en FR24, y qué procesamiento ocurriría en la ATSU.

La especificación de rendimiento para ADS-B se establece en el documento 9871 de la OACI (que desafortunadamente viene con una pequeña etiqueta de precio). Desafortunadamente, no tengo acceso a 9871, sin embargo, se refleja en sus diversas ratificaciones nacionales.

Las siguientes son citas (mi énfasis) del Anexo 2, Parte B en EU 1207/2011 (que probablemente esté bastante armonizado con FAA/otros reglamentos, al menos dentro del alcance de esta pregunta):

§6 La fuente de datos primaria que proporciona los elementos de datos en el punto 3 (h) e (i) deberá ser al menos compatible con los receptores GNSS que realizan el monitoreo autónomo de la integridad del receptor ( RAIM ) y la detección y exclusión de fallas ( FDE ), junto con la salida de la información de estado de medición correspondiente, así como el límite de contención de integridad y las indicaciones de límite de precisión del 95 %.

...

§10. La latencia total de los datos de posición horizontal (los elementos de datos del punto 3, letras h) e i)) será igual o inferior a 1,5 segundos en el 95 % de todas las transmisiones.

...

§11. La latencia no compensada de los datos de posición horizontal (elemento de datos del punto 3, letra h)) será igual o inferior a 0,6 segundos en el 95 % de los casos y será igual o inferior a 1,0 segundo en el 99, 9 % de todas las transmisiones.

Los puntos 3(h) e (i) son respectivamente: indicadores de calidad de la posición geodésica y de la posición horizontal

De esto, podemos deducir que la precisión de la entrada de posición estará ligada a GNSS/RAIM, y que la latencia de los datos de posición será del orden de un segundo o menos. ( Sin embargo, esto no dice nada entre el tiempo y las actualizaciones ).

Los requisitos de certificación de un sistema GNSS están controlados por varios registros, dependiendo de la instalación (ABAS/RAIM, SBAS, GBAS, etc.) y muchos de ellos nuevamente tienen etiquetas de precio, pero solo para tener una idea de la precisión, un ADS-B podría esperar que el sistema pueda esperar, podemos mirar al anterior FAA TSO-129a (GPS/RAIM), en el que establece que el error de posición 2D del equipo debe estar contenido en 0,124 nm para operaciones oceánicas, en ruta y terminales, con un 95 % de confianza (alrededor de 230 metros).

Los requisitos reales del equipo ADS-B son más complicados que esto (y la posible precisión/exactitud del GNSS con un sistema de aumentación adecuado (SBAS/GBAS) es mucho mayor), pero estas cifras al menos deberían dar una idea aproximada de su precisión. .

Cabe mencionar que el artículo al que vincula afirma que el radar primario es el método de vigilancia principal utilizado por ATC. Al menos para la mayoría de las unidades ATC civiles, esto es incorrecto: el radar de vigilancia secundario (SSR) es el método de vigilancia principal, y el radar principal a veces está disponible como complemento de los datos del SSR. Como SSR depende de una respuesta de transpondedor de la aeronave objetivo, mientras que un radar primario puede detectar objetos sin un transpondedor, ADS-B no puede reemplazar la función complementaria de un radar primario per se, pero puede reemplazar/ampliar la función. de RSS.

Tanto la FAA como Eurocontrol han declarado que se requerirá ADS-B out en cierto espacio aéreo a partir de 2020. En Australia, ya se requiere por encima de FL290 desde 2013.

Esta es una pregunta anterior, pero quería agregar un par de puntos que no vi abordados en ninguna de las respuestas proporcionadas.

Como se explicó detalladamente, Flightradar24 (FR24) proporciona a los usuarios una descripción de la actividad de la aviación civil en tiempo casi real (NRT) utilizando las transmisiones de datos ADS-B-out de las aeronaves. Sin embargo, el sitio web tiene la capacidad, aunque limitada, de determinar la posición de la aeronave utilizando un transpondedor Modo-S sin transmisiones de salida ADS-B.

Las transmisiones del transpondedor Modo-S contienen una variedad de datos según el tipo y las características del sistema, pero sin las capacidades ADS-B, no proporcionan la posición de una aeronave. La pieza clave de datos que se incluye es lo que comúnmente se conoce como el "Código hexadecimal". Un código hexadecimal se puede definir y decodificar de varias maneras, pero en su forma más simple es un número único que se asigna a una aeronave específica. Sí, hay formas de cambiarlo en la tienda de aviónica, pero normalmente solo se hace si un avión está dado de baja en un país y registrado en otro.

A cada país que opera bajo la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) se le asigna un bloque de estos códigos para uso de aeronaves registradas en su país. Entonces, cuando se recibe y procesa una transmisión en Modo-S, el sistema que la procesa puede identificar la aeronave específica que transmitió la señal. Si el sistema tiene al menos 4 receptores en un área donde todos pueden determinar que esta aeronave única está transmitiendo una señal, y las posiciones precisas de esos receptores se miden con precisión, y esas posiciones se integran para permitir que el sistema use algoritmos lógicos escritos por personas MUCHO más inteligentes que yo, puedes hacer algo llamado multilateración (MLAT).

Para aquellos de ustedes que piensan "eso se parece mucho a la triangulación", están exactamente en el lugar. MLAT es una forma de triangulación más elegante y técnicamente avanzada. Históricamente, uno usaba equipos de radiogoniometría que apuntaban literalmente a la fuente de una transmisión. Obtenga suficientes flechas apuntando, puede calcular un aprox. localización. Con MLAT, el sistema utiliza las diferencias extremadamente pequeñas en el tiempo que tarda la señal en llegar a cada receptor para determinar la distancia entre la aeronave y el receptor. Obtenga suficientes distancias, puede determinar una ubicación.

El punto importante a tener en cuenta es que MLAT tiene el potencial de ser muy preciso al determinar las posiciones de las aeronaves. Sin embargo, para lograr este tipo de precisión, las posiciones de la antena del receptor y la configuración del sistema requieren un nivel mucho más alto de escrutinio y control de calidad que incluso el mejor anfitrión del receptor FR24 podría proporcionar. Con los sistemas ATC certificados, se tienen en cuenta incluso la calidad del cable de antena y las longitudes de recorrido.

Por lo tanto, si constantemente ve que el FR24 representa incorrectamente las posiciones de las aeronaves en un área determinada, verifique los detalles de la señal para determinar si se está utilizando MLAT.

El otro punto es que los mapas de superposición de FR24 pueden tener errores o inexactitudes con respecto a la georreferenciación. Incluso un pequeño error puede manifestarse como una indicación de posición significativa.

¡Así que espero que eso ayude a pesar de que está un poco rancio!

Lo que a la gente le falta aquí es que FR24 NO es para la operación de ATC, sino una fuente de datos secundaria para ser utilizada como "uso no crítico" por cualquier persona interesada. La tecnología para la entrada/salida de ADS-B en sí misma es perfectamente precisa cuando se opera bajo las pautas de certificación de la autoridad de aviación. En realidad, el servicio web FR24 u otro proveedor de datos de crowdsourcing nunca 'garantiza' el 100 % de precisión de sus datos. Además, el sitio web de FR24 muestra datos retrasados ​​​​intencionalmente por un par de minutos. El nivel de acceso del usuario del sitio web también tiene una precisión diferente en diferentes horas del día entre la cuenta GRATUITA y la paga. Además, si observa detenidamente la 'configuración' de la interfaz web de FR24, encontrará la opción de 'Valor estimado en minutos' que, a veces, muestra la posición de la aeronave por completo según la estimación del horario.

Hay otras limitaciones para la visualización de datos FR24 que pueden dar una impresión errónea. Pero si alguna vez ADS-B se convierte en el principal para la operación de ATC, tendrán su propia configuración para ese propósito, pero el operador de ATC nunca guiará a la aeronave en función de la pantalla de lo que usted y yo estamos viendo en Internet abierto. Los datos TCP como el tráfico HTTP/Web nunca se utilizarán en operaciones de tiempo crítico. La red de datos de modo de conmutación está ahí para la red de tiempo crítico. Incluso su tráfico de VoIP normalmente evita TCP para la transmisión de voz entre dos partes.

ADS-B NO es Flightradar24.COM, pero Flightrader24.com usa ADS-B para obtener sus datos. Decidir la tecnología ADS-B viendo Flightrader24.Com es como intentar obtener la experiencia de viajar en un Airbus A380 mientras viaja en un Boeing DC-10 :))

Edite agregando más información: en pocas palabras, si comparamos todas las demás tecnologías disponibles para las industrias de aviación para obtener datos de posición en este momento, ADS-B está en la parte superior de la lista. Si no quiere creer en el sitio web de FR24, intente el número 2010 del documento FAA en este documento PDF. Al usar el sitio FR24, obtuvo una impresión incorrecta sobre ADS-B. En realidad, esto es muy preciso en la operación cuando se usa según las pautas reglamentarias y la configuración del equipo tanto en la aeronave como en la torre de control es de grado profesional. Solo piénselo, la gente que ahora se prepara para viajar sin conductor en autopistas a cientos de kilómetros / hora con mucha proximidad de la que nunca se acercaría un avión (incluso en un espacio de estacionamiento). Ambas fuentes de datos de posición son satélites GPS. El procedimiento operativo actual utilizado para guiar casi todo el tráfico aéreo es producto de la era de la Segunda Guerra Mundial. El equipo puede volverse sofisticado pero la estructura es la misma. Puede tener más detalles sobre ADS-B aquí en el artículo de Wikipedia.