Soluciones de Vigilancia Global: tecnologías maduras y de nueva generación

07-02-2020.-

“Radio Detection and Ranging”, un concepto que así descrito quizás de primeras no se localice -al menos no en la totalidad de las áreas profesionales de la industria aeronáutica-, pero que si mencionamos su acrónimo se reconoce de manera inmediata: “Radar”. Un equipo -un sistema de vigilancia- fundamental en la aviación (y en otros medios de transporte) destinado a facilitar la gestión del tránsito aéreo por parte de los controladores. Pero, ¿realmente sabemos de dónde y porqué surge el radar? ¿cuáles son las diferencias entre las distintas tecnologías radáricas? y sobre todo, ¿hacia dónde se va en la actualidad en el marco de navegación aérea global?

Soluciones de vigilancia global
© Enaire

Gran Bretaña fue uno de los países que encabezó el desarrollo de los radares en los años que precedieron a la II Guerra Mundial. Esta innovación supuso una notable ventaja táctica para la Royal Air Force (RAF) durante la Batalla de Inglaterra en 1940, al proporcionar a la fuerza aérea la rapidez de actuación sobre la Luftwaffe alemana detectándola tempranamente mediante la propiedad de reflexión de las ondas de radio. Este nuevo aparato, primeramente denominado RDF (Radio Direction Finding), fue diseñado por el físico británico Robert Watson-Watt. Curiosamente, en 1936 ya se habían hecho pruebas con un “radar” marítimo en Estados Unidos para detectar buques por medio de la reflexión de ondas de radio a través del agua.

El objetivo principal del Control de tráfico aéreo (ATC) es la regulación del tráfico aéreo, evitando colisiones entre aeronaves, obstrucciones en el suelo y acelerar y mantener el flujo ordenado de tráfico. El servicio lo proporcionan los controladores de tráfico aéreo que trabajan para los ANSP, y que confían en sistemas ATC para guiar de manera segura y eficiente aviones de puerta a puerta.

Los sistemas de vigilancia son los «ojos» de los controladores. Les muestra quiénes están en el cielo, dónde están y cuando estuvieron allí.

Detectan las aeronaves y envían información detallada al Sistema ATC que fusiona los datos de cada vigilancia antes de mostrarlos en el ASD (Air Situation Display) y también se utilizan para alimentar las “safety nets” del sistema ATM, permitiendo a los controladores guiar a las aeronaves de forma segura.

La vigilancia se proporciona tradicionalmente mediante radares primarios y secundarios. Hoy existen nuevas soluciones que hacen posible la vigilancia incluso en los entornos más difíciles, soluciones que hacen que el control del tráfico aéreo sea más preciso, seguro y eficiente.

Sistemas primigenios:

Radar de Superficie (SMR)

Este sistema facilita una mayor vigilancia del tráfico en el área de maniobras, en condiciones de baja visibilidad, manteniendo la operatividad del aeropuerto.

Radar Primario (PSR)

El PSR detecta las aeronaves y su posición por medio del eco que reflejan al ser “iluminadas” por el radar. Al medir el tiempo que tarda el haz en reflejarse y la dirección de la reflexión, este tipo de radar puede determinar la posición de la aeronave, pero no la identificación ni la altura de la misma (es solo un “eco”). Sin embargo, su ventaja indiscutible es que detecta todas las aeronaves en su radio de acción, independientemente del equipamiento de las aeronaves a bordo, por lo que ninguna puede permanecer invisible a los controladores del tráfico aéreo (permite la detección de blancos no cooperativos).

Radares de vigilancia primarios

Este sistema es muy adecuado para la vigilancia de la superficie de los aeródromos y la vigilancia de aproximación, además proporciona información meteorológica. En cuanto a las limitaciones del primario: puede reportar blancos falsos (vehículos terrestres, aves, etc); su velocidad de actualización es más larga que en multilateración o en ADS-B; es más caro que el radar de vigilancia secundario; y requiere de un emplazamiento óptimo con una visión sin obstáculos de la aeronave; entre otras.

Los radares primarios son uno de los sistemas de vigilancia que va a renovar Enaire, según señalaba a Hispaviación el responsable comercial de navegación aérea de Thales en España, Daniel Gómez Mateo, durante el pasado World ATM Congress 2019.

Una oportunidad para los fabricantes de presentar al gestor de la navegación aérea español sus soluciones más evolucionadas de vigilancia primaria. Como es el radar en ruta dual civil-militar “TRAC NG” de la multinacional francesa, el más avanzado del mundo en este sistema. Responde a la necesidad de ampliar la vigilancia en espacios aéreos cada vez más congestionados y a proporcionar la más eficaz en los militares, ofreciendo un rendimiento mejorado y un coste de ciclo de vida reducido en comparación con otros radares del mercado.

Radar secundario (SSR)

Este sistema realiza una petición de información a través de una señal de radio a una determinada frecuencia. Al recibir esta señal, la aeronave responde a través del equipo transpondedor, que decodifica la señal y envía la información requerida para que en tierra puedan identificar, además de su posición, otros parámetros como la compañía a la que pertenece, la ruta que lleva o la altura a la que vuela.

La nueva generación de secundarios facilita una solución de bajo coste y excepcional rendimiento. Se equipa con receptores digitales y tecnología Modo S, lo que permite disponer de mayor información sobre las aeronaves que están volando, gestionar el tráfico con más fluidez e incrementar la seguridad. Además disminuye la contaminación radioeléctrica.

El último radar secundario en Modo S que ha incorporado el gestor de navegación aérea español (en diciembre 2019) es el localizado en la isla de Mallorca, que sustituye al anterior radar civil instalado a principios del año 2003 y está coemplazado con un radar primario. Enaire tiene instalados 18 radares con tecnología Modo S. De las tecnologías disponibles para mejorar las prestaciones del sistema de vigilancia español, el Modo S es la más madura e implantada, lo que permitirá mejorar la operatividad con los distintos países europeos.

Soluciones de Vigilancia Global
El radar, instalado en el municipio de Randa, presta servicio a los centros de control aéreo de Enaire en Palma y Barcelona. © Enaire

Tecnologías de nueva generación

Circunstancias como las demandas paralelas de un mayor número de niveles de tránsito y una separación reducida son solo una parte de las necesidades actuales a las que los sistemas tradicionales no llegan. Exigen el uso de nuevas tecnologías.

ADS-B terrestre o espacial, multilateración, radar multiestático de vigilancia primaria o paneles planos con antena de exploración electrónica, que ofrecen, a un coste menor, un rendimiento idéntico o mejor que otras tecnologías maduras, con la capacidad de cubrir áreas complejas del mundo -desiertos remotos, océanos, montañas- donde no se puede instalar un radar debido a problemas ambientales, operativos o por razones económicas.

Dependiendo de las situaciones, algunas soluciones superan a otras. Ninguna solución sirve para todo, y combinar diferentes tecnologías de vigilancia es a menudo la mejor manera de lograr resultados óptimos.

La mejor solución de vigilancia debe adaptarse al entorno, al tráfico (actual y previsto) y al presupuesto.

Vigilancia Dependiente Automática (ADS-B/C)

Los radares secundarios se pueden acompañar de una estación redundante de ADS-B (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast), que permite obtener, mediante navegación por satélite, la posición de las aeronaves con la información que estas difunden de sus sensores de a bordo. Esta funcionalidad complementa la cobertura existente y permite seguir disponiendo de información ante fallos mecánicos de la estación radar. Y en las zonas no cubiertas con radares, los sistemas ADS-B dotan por sí mismos de vigilancia. Y para las zonas oceánicas o desérticas, es adecuado el servicio de vigilancia ADS-C (Automatic Dependent Surveillance – Contract). Aquí el centro de control de tráfico aéreo es el encargado de establecer el contacto. Ambos sistemas además realizan la vigilancia aérea con un menor impacto medio ambiental.

En Estados Unidos la próxima generación de estaciones terrestres ADS-B es de Thales. El fabricante está entregando el nuevo equipo para el programa de Servicios de Transmisión de Vigilancia (SBS) de la Administración Federal de Aviación (FAA). Exigido por las restricciones y requisitos establecidos en la especificación de servicios esenciales y críticos de la FAA en NextGen, esta nueva generación proporciona un rendimiento y una flexibilidad significativamente mayores que su predecesor.

Y aquí en España, esta compañía acaba de ser anunciada por Enarie como adjudicataria del suministro de dos estaciones de vigilancia aérea ADS-B que darán cobertura en la zona oceánica atlántica limítrofe de España y Portugal.

Multilateración (MLAT LAM/WAM)

El sistema de multilateración LAM se utiliza para la vigilancia de los movimientos en la superficie del aeropuerto, así como para las aproximaciones y salidas. Y la multilateración de área amplia WAM para la vigilancia en ruta. Ambos son un sistema perfecto para el uso en espacios aéreos complejos y en los aeropuertos congestionados con gran precisión y altas velocidades de actualización.

El sistema se compone de un conjunto de antenas distribuidas por el campo de vuelo que proporciona una cobertura continua óptima de todos los aviones y vehículos equipados con transpondedores. Valida las posiciones de manera muy precisa, identifica las aeronaves y además puede recibir información adicional del equipo a bordo. De hecho, respecto al radar tradicional, tiene tasas de actualización más altas (MLAT / WAM: 1 por seg; RADAR: una nueva gráfica cada 4 segundos), información de seguridad mejorada a partir de información posicional precisa, además de un coste menor.

de Vigilancia Global

Multilateración y ADS-B/C, complementan e incluso sustituyen a los radares tradicionales. En España, Enaire está incorporando ambas soluciones dentro de su Plan de Modernización Tecnológica.

Un ejemplo es el sistema MLAT que puso en servicio en el aeropuerto de Málaga en verano 2019.

Lo que está por llegar

Los programas SESAR y NextGen están diseñados en plena conformidad con el Plan Mundial de Navegación Aérea (GANP) de la OACI. Este plan establece una metodología y calendario para que los Estados y la industria acometan mejoras, por fases (bloques), en sus programas de modernización de ATM, además de para la armonización del sistema mundial de navegación aérea. Hasta la plena implantación del Plan GANP 2016-2030, las tecnologías de todos los sistemas CNS (comunicaciones, navegación, vigilancia) se adaptan con sus correspondientes hojas de rutas en una estrategia de transición.

En el ámbito concreto de la vigilancia, la OACI considera en el GANP que el equipo de vigilancia a bordo pasará a ser más importante y operará con las diversas técnicas de vigilancia que se utilizarán en la futura interoperabilidad mundial. También señala que irá aumentando el uso de los parámetros de aeronave por enlace descendente por los beneficios que supone, como la mejor conciencia de la situación, la reducción de la transmisión radioeléctrica (controlador y piloto) y la mejor gestión de las aeronaves en cola.

Para 2025 -bloque 2- debe estar disponible una forma mejorada del ADS-B. Prevé que la vigilancia se valdrá de las tecnologías más evolucionadas como SSR, Modo S, MLAT/WAM y ADS-B, aunque también se seguirán combinando técnicas diferentes para obtener la mejor relación coste/beneficio según las limitaciones locales. En este sentido, aunque serán preponderantes las técnicas cooperativas, el radar primario se seguirá usando para circunstancias difíciles y tareas especializadas. Esto mismo, la mejora y armonización de los sensores no cooperativos y cooperativos, lo contempla el SESAR2020 en su proyecto PJ 14–EECNS dedicado al desarrollo de la nueva generación de tecnologías CNS. 

En cualquier caso, los sistemas de navegación por satélite se convierten en el principal medio de navegación para todas las fases del vuelo.

A nivel aproximaciones, en España la entidad dependiente del Ministerio de Fomento cuenta ya con ocho aeropuertos donde es posible aterrizar usando navegación por satélite, de los cuales seis que están basadas en EGNOS. El último en incorporar el sistema europeo ha sido el aeropuerto de Vigo (en diciembre 2019). La cada vez mayor integración del sistema de navegación por satélite empujará la mejora de la eficiencia de la gestión del tráfico e impulsará el crecimiento del mercado global de vigilancia aeroportuaria civil (también militar) en un futuro próximo.

© Enaire