Birincil Gözetim Radarı (PSR)
PSR klasik radardır — atım git, yankı dön, mesafe ve yönü çiz. Uçak işbirliği yapsa da yapmasa da herhangi bir uçağı görür. Olumsuz yanı: PSR uçağın kim olduğunu ya da ne kadar yüksek uçtuğunu bilmiyor. Bir kontrolörün ekranındaki ünlü yeşil süpürme çoğunlukla PSR'den gelir.
İkincil Gözetim Radarı (SSR)
SSR askeri IFF'in sivil torunudur. Radar bir sorgulama atımı gönderir. Uçağın transponderi dört basamaklı squawk koduyla ve (Mod C'de) yüksekliğiyle yanıt verir. Kontrolör artık uçağın American Airlines 1187 olduğunu uçuş seviyesi 350'de olduğunu bilir — sadece bir nokta gösteren radar dönüşünden okumak zorunda kalmadan.
ADS-B — bir sonraki alternatif
Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, her uçağın saniyede iki kez kendi GPS türevli konumunu, yüksekliğini, hızını ve kimliğini iletmesine olanak tanır. Yer istasyonları ve diğer uçaklar bunu doğrudan alır — radar gerekmez. ADS-B 2020'den beri çoğu kontrollü hava sahasında zorunludur ve özellikle radar kapsamanın zayıf olduğu alçak irtifa uçuşunda kontrolöre yalnızca radardan daha zengin bir resim verir.
Radar neden hâlâ döner
ADS-B uçağın doğru veri yayınlamayı seçmesine bağlıdır. Birincil radar değildir. Bazı uçaklar eski, konum hakkında yalan söyleyen ya da düşman olduğu sürece her büyük havalimanındaki dönen tabak müzakere edilemeyen bir yedek olarak kalır. Modern ATC üçünü de — PSR, SSR, ADS-B — kullanır ve uçak başına tek bir izde birleştirir.
Hassas Yaklaşma Radarı (PAR) İstisnası
Standart gözetleme radarları yüksek irtifa trafiğini yönetmek için ufku tararken, Hassas Yaklaşma Radarı (PAR) uçuşun en kritik aşaması olan iniş sırasında devreye girer. II. Dünya Savaşı sırasında geliştirilen ve 1950'lerde rafine edilen PAR sistemleri, bir uçağın süzülüş hattını ve merkez hattı hizasını takip etmek için iki ayrı anten kullanır. Terminal radarlarının geniş rotasyonunun aksine, PAR tarayıcıları yaklaşma yolunun dar bir kesimi üzerinde hızla salınım yaparak saniyede bir defaya varan yüksek çözünürlüklü veri güncellemesi sağlar. Bu, kontrolörlerin pilotlara sıfıra yakın görüş mesafesinde 'konuşarak iniş' rehberliği vermesine olanak tanır ve uçağı otomatik sistemler olmadan piste yönlendirir.
PAR'ın teknik üstünlüğü, rota üzerindeki gözetleme için kullanılan L-bandı veya S-bandı frekanslarından çok daha yüksek çözünürlük sağlayan X-bandı frekanslarını (8-12 GHz) kullanmasında yatar. Ancak bu yüksek frekanslar atmosferik olaylardan ve yağmurdan etkilenmeye daha yatkındır, bu nedenle kısa menzilli uygulamalar için ayrılmıştır. Modern dönemde GPS ve ILS ticari havacılıkta standart haline gelmiş olsa da, PAR askeri havacılıkta ve özel sivil havalimanlarında hayati bir yedek sistem olmaya devam etmektedir. Uçağın yerleşik navigasyon sensörlerine dayanmayan, yer tabanlı bir doğrulama sistemi olarak görev yapar ve standart kokpit aletlerinin arızalandığı durumlarda ekstra bir güvenlik katmanı sunar.
Hareketli Hedef Göstergesi ve Parazit Engelleme
Birincil Gözetleme Radarı için en büyük zorluk uçağı bulmak değil, geri kalan her şeyi filtrelemektir. Binalardan, tepelerden ve hatta dalgalardan gelen yer parazitleri ekranı doyurarak küçük bir uçağı görünmez kılabilir. Bunu çözmek için mühendisler Doppler etkisine dayalı Hareketli Hedef Göstergesi (MTI) teknolojisini kullanırlar. Radar işlemcisi, birbirini izleyen darbeler arasındaki faz kaymasını ölçerek sabit nesneler ile hareketli uçakları birbirinden ayırır. Bir nesnenin radara göre radyal hızı sıfırsa, geri dönüş gürültü olarak kabul edilerek atılır. Saniyenin milyarda biri hızında gerçekleşen bu sinyal işleme, kontrolörün kaos yerine temiz bir harita görmesini sağlar.
Hava durumu ve yer şekillerinin radar netliği önündeki tek engel olduğu yaygın bir yanlış inanıştır. Gerçekte, rüzgar türbinlerinin yaygınlaşması ATC sistemleri için modern bir teknik engel oluşturmuştur. Bir türbinin dönen kanatları, hareketli bir uçağın imzasını taklit edebilen veya MTI filtrelerinin türbin ile uçağı ayırt edemediği 'kör bölgeler' yaratan kendi Doppler kaymasını oluşturur. Güncel çözüm stratejileri, 'boşluk doldurucu' radarları ve hareketli bir dönüşün uçuş profiline mi yoksa sabit bir direğe mi ait olduğunu belirlemek için çok açılı sinyal analizi yapan gelişmiş yazılım algoritmalarını içerir. Bu teknolojik evrim, yenilenebilir enerji projelerinin hava sahası güvenliğini tehlikeye atmamasını garanti eder.
İşaretçi Gecikmesi ve Eğik Menzil Kısıtlaması
SSR operasyonundaki kritik bir teknik ayrıntı, transponder dönüş süresidir. Bir SSR yer istasyonu bir uçağı sorguladığında, uçaktaki transponder anında yanıt vermez; 3 mikrosaniyelik standart bir gecikme ekler. Radar işleme bilgisayarları, gerçek mesafeyi hesaplamak için bu sabiti toplam gidiş-dönüş süresinden çıkarmalıdır. Bu düzeltme yapılmasaydı, her uçak gerçek konumundan yaklaşık 450 metre daha uzakta görünürdü; bu hata, ayırma standartlarının sıkı bir şekilde uygulandığı dar terminal yaklaşmalarında felaketle sonuçlanabilecek bir sapmadır.
Ayrıca, radar yer mesafesini değil, 'eğik menzili' (doğrudan görüş hattı mesafesi) ölçer. Bir radar sahasının doğrudan üzerinde veya yakınında 35.000 feet yükseklikte uçan bir uçak için, rapor edilen menzil haritadaki yatay konumundan önemli ölçüde daha büyük olabilir. Modern dijital işleme sistemleri, Mode C irtifa verilerini eğik menzil ile uzlaştırmak için Pisagor geometrisini kullanır ve sonucu iki boyutlu bir ızgaraya yansıtır. Bu menzil ofseti düzeltmesi, kontrolörlerin uçağın anten sahasına dikey yakınlığından bağımsız olarak gökyüzünün düz ve doğru bir haritasını görmesini sağlar.
SSR Sorgulama Modları ve FRUIT Girişimi
SSR'nin evrimi, Sorgulama Modları ile tanımlanır. Standart Mod A, squawk kodu aracılığıyla kimlik sağlar, Mod C ise basınç irtifasını ekler. Ancak hava sahası yoğunluğu arttıkça, bu modlar 'FRUIT' (False Replies Unsynchronized In Time) parazitinden muzdarip olmuştur. Fruit, bir radar istasyonunun başka bir istasyonun sorgulamasıyla tetiklenen bir yanıtı almasıyla oluşur. Bu, ekranda hayalet hedefler veya görsel gürültü yaratır. Bunu önlemek için, her gövdeye benzersiz bir 24 bit adres veren Mode S (Select) tanıtılmıştır. Bu, radarın belirli uçakları tek tek sorgulamasına olanak tanıyarak sinyal sıkışıklığını büyük ölçüde azaltır.
1990'lardaki dijital geçişten önce, kontrolörler ham palsların doğrudan katot ışınlı tüplerde görüntülendiği 'Analog Video' işlemeye güveniyordu. Bu, kontrolörün aradığı squawk koduyla eşleşirse belirli bir pals dizisini fiziksel olarak vurgulayacak 'Pasif Dekoderlerin' kullanılmasını gerektiriyordu. Günümüzde bu süreç tamamen otomatiktir. Modern SSR antenlerinde kullanılan 'monopulse' tekniği, uçağın kerterizini tek bir yanıttan inanılmaz bir hassasiyetle belirleyebilirken, eski sistemler hedefin merkez konumunu tahmin etmek için 3 derecelik bir hüzme genişliği boyunca birkaç vuruş gerektiriyordu.