Radar / Transponder / Sekundärradar

Radar und Transponder

Radar (Radio Detection and Ranging) ist ein Boden- oder Bord-System, das durch Aussenden von Funkimpulsen und Empfang der Reflexionen oder Antworten Position und Richtung von Flugzeugen ermittelt. Zwei Hauptkategorien: Primary Radar (Reflexion) und Secondary Surveillance Radar (SSR) mit Transponder (aktive Antwort vom Flugzeug).

Quelle: ICAO Annex 10 Volume IV Surveillance and Collision Avoidance Systems; ICAO Doc 4444 PANS-ATM Kapitel 8; EASA AMC1 SERA.13005.

Boden-Radar — Funktionsprinzip

Distanz und Richtung können instantan durch Boden-Radar bestimmt werden ("distance and direction can be instantaneously obtained through ground radar"):

• Distanz wird durch die Zeit­messung zwischen Aussende-Impuls und Empfang des Echos ermittelt.
• Richtung des Flugzeugs in Bezug auf die Antenne wird durch die Orientierung der Antenne bestimmt ("the direction of the airplane in relation to the antenna is determined by the orientation of the antenna") — wenn die rotierende Radar-Antenne in eine bestimmte Richtung zeigt, kommt das Echo aus dieser Richtung.

Die Radar-Antenne rotiert typisch mit 5-15 Umdrehungen pro Minute (eine Antennen-Drehung = 4-12 Sekunden).

Primary vs. Secondary Radar — Unterschied

Der Unterschied zwischen Primary und Secondary Radar ist, dass die Impulse eines Primary Radars von der Flugzeug-Oberfläche reflektiert werden, während die Impulse eines Secondary Radar-Systems von einem Transponder beantwortet werden ("the difference between primary and secondary radar is the pulses of a primary radar are reflected by the aircraft's surface whereas the pulses of a secondary radar system are answered by a transponder"):

Transponder — das Bord-Gerät

Das Bord-Equipment des Secondary Surveillance Radar (SSR) wird Transponder genannt ("the onboard equipment of the secondary surveillance radar (SSR) is called transponder"):

• Sendet auf 1090 MHz als Antwort auf Interrogation auf 1030 MHz.
• Code wird vom Pilot als 4-stellige Oktal-Zahl (Squawk) eingestellt — z.B. 7000 (VFR Standard EU), 7700 (Notfall), 7600 (Funkausfall), 7500 (Hijack).
• Mehrere Modi: Mode A (Identifikations­code), Mode C (Höhe), Mode S (digital + selektiv).

Transponder-Modi

Mode-C-Höhenübertragung — Druckhöhe

Eine Höhenabfrage durch die ATC-Einheit über den Transponder mit angeschlossenem "Encoding Altimeter" bezieht sich immer auf die Druckhöhe ("an altitude inquiry by the air traffic control unit via the transponder with attached 'encoding altimeter' is always related to pressure altitude"):

• Druckhöhe = Höhe bezogen auf Standard-Druck 1013,25 hPa, unabhängig vom aktuellen QNH.
• Im Cockpit ist ein Encoding Altimeter angeschlossen — Höhe wird digital über eine Codescheibe abgelesen und an die Boden-Station übermittelt ("the ATC transponder delivers altitude information to a Mode C interrogation. The altitude information is digitally sensed via coding disk of the on-board altimeter and decoded in the ground station").
• ATC rechnet die Druckhöhe in Mode-C-Anzeige = aktuelle Anzeige um auf QNH-Höhe (für unterhalb der Transition Altitude).

IDENT-Knopf — Squawk Ident

Wenn der Controller "Squawk ident" anweist, muss der Pilot den IDENT-Knopf kurz drücken, was einen zusätzlichen Impuls überträgt, der das Flugzeug auf dem Radar-Bildschirm besonders hervorhebt ("when instructed by the controller to 'squawk ident' the IDENT button has to be pushed briefly which transmits an additional pulse which highlights the aircraft on the screen"):

• Auf dem ATC-Bildschirm erscheint das Flugzeug-Symbol markiert (z.B. blinkend oder vergrößert).
• Controller bestätigt: "DEMRA, identified, ..."
• Wird verwendet zur Identifikation wenn mehrere Flugzeuge gleiche Codes haben oder Verwechslung vorliegt.

Squawk SBY (Stand-by) — Pre-heating

Wenn der Controller "Squawk standby" anweist, muss der Pilot den Betriebs­modus SBY auswählen ("when instructed to 'Squawk standby' the operating mode SBY has to be selected"):

• SBY (Standby) = Transponder eingeschaltet, sendet aber KEINE Antworten.
• Vom OFF auf SBY: nach Einschalten ist der Transponder nach ungefähr 2 Minuten Vor­wärm­zeit betriebs­bereit ("when switched to STBY from the OFF position, the transponder is available for operation after about 2 minutes of pre-heating time").
• Verwendung: vor Take-off als Vorbereitung (warm up); nach Landing zur Reduktion von TCAS-Verwirrung am Boden.

Reset 4500 — Funktionsprüfung

"Reset 4500" bedeutet, dass der Pilot das Gerät auf STBY schaltet und sofort danach wieder einschaltet, um es auf neue Betriebs­bereitschaft zu prüfen ("'Reset 4500' means the pilot switches the device to STBY and on again immediately afterwards to check it for new operability"):

• Konkret: Pilot setzt Code 4500 ein (Test-Code), zykliert die Mode-Wahl von ON auf SBY und zurück, beobachtet die Anzeige.
• Verwendung in einigen Test-Verfahren / Wartungs-Protokollen.

Radar-Arten für ATC

Verschiedene Radar-Anlagen werden je nach ATC-Aufgabe verwendet ("different radar facilities are used depending on the task of the air traffic control service"):

DFS-Bodenradar-Aufgaben

Boden­radar-Anlagen der DFS dienen hauptsächlich der Überwachung und Kontrolle des kontrollierten Verkehrs ("ground radar facilities of the DFS serve to survey and control the controlled traffic mainly") — also für IFR und VFR-Verkehr in kontrollierten Lufträumen. VFR im unkontrollierten Luftraum wird nicht aktiv überwacht.

Transponder-Verwendung in der Praxis

• Vor Take-off: SBY-Modus, Squawk-Code gesetzt (typisch 7000 für VFR EU, oder per ATC-Zuweisung).
• Bei Take-off: Mode "ON" oder "ALT" (Mode C / Mode S aktiv).
• In kontrolliertem Luftraum: ATC kann jeden Squawk-Code zuweisen, vom Pilot zu setzen.
• Notfall:
  • 7700: General Emergency.
  • 7600: Radio Communication Failure.
  • 7500: Unlawful Interference (Hijack).
• VFR-Standard: 7000 in Europa (außer ATC anders).

Squawk-Codes — Reservierungen