domingo, 8 de febrero de 2015

El sistema DME


El DME no solo se usa para medir la distancia directa en millas náuticas desde la aeronave a una estación en tierra. La distancia directa se conoce como “SLANT RANGE” en inglés, pero el DME puede ser usado conjuntamente con una estación VOR o puede trabajar conjuntamente con otras estaciones DME para calcular posicionamiento de la aeronave, creación de waypoints, velocidad sobre tierra y tiempo restante hasta la estación. Los modernos sistemas FMS pueden transformar la distancia directa en distancia sobre tierra.

El principio sobre el que se asienta el DME es parecido al del radar secundario. Un interrogador (el avión) manda una señal a una estación en tierra que actúa como transpondedor.

La señal que se envía a la estación es un par de pulsos separados por un intervalo de tiempo definido en la frecuencia de UHF (entre 962 y 1213 MHz). Después de un pequeño retraso de unos 50 microsegundos, necesario para el procesamiento de la señal, el par de pulsos es devuelto al avión con la misma separación entre pulsos, pero a una frecuencia distinta (+/- 63 MHz).







El cálculo de la distancia a la estación es procesado usando la conocida formula: Distancia = Velocidad x Tiempo.

Como las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz (aprox. 300.000 Km por segundo o más cómodamente para nuestros propósitos 300 m cada micro segundo 1μsec = 10-9) y sabemos el retraso que sufre en el procesamiento de la señal, entonces el retraso debido al tiempo que tarda la señal en alcanzar la aeronave desde la estación en tierra, puede ser convertido en distancia.


El calculador de abordo utiliza la conocida como milla radar o “RADAR MILE” en inglés, que corresponde al tiempo (12,36 microsegundos) que tarda una onda electromagnética en viajar una milla desde la aeronave e inmediatamente (una vez reflejada por algún elemento) de vuelta a la aeronave.



Si por ejemplo la señal de radio tarda un intervalo de tiempo de 60 micro segundos desde que fue transmitida hasta ser recibida de vuelta, entonces la distancia a la estación son aproximadamente unas 0,81NM o unos 5000 ft.

(60-50)/12,36 ≈ 0,81

El DME puede servir también para calcular la altura de la aeronave si se interroga a la estación en tierra desde la vertical. La distancia que nos da el DME en ese momento puede ser multiplicada por 6080 y obtendremos la distancia en pies (ft). 1Nm ≈ 6080 ft.



El DME es muy preciso y provee una información continua de distancia. El DME es un sistema activo, ya que a diferencia de la señal GPS, es el avión el que interroga.


Una de las limitaciones del equipo es que las estaciones DME solo pueden servir a unos 100 aviones a la vez. Precisamente la razón por la que el sistema usa pares de pulsos es para reconocer que efectivamente se está tratando de dar una señal valida. Si el receptor de la aeronave recibiera un solo pulso seria tratado como una señal espurea e inmediatamente rechazado con el fin de evitar interferencias.


Por otro lado los sistemas DME se usan a grandes distancias. Los DME de largo alcance (mayor potencia de emisión) pueden alcanzar las 200 NM.


Otra limitación importante es la causada por la curvatura de la tierra. La transmisión del DME es UHF, por lo que la señal viaja en línea recta, casi sin sufrir refracción debido a la atmosfera. El alcance de la señal teniendo en cuenta la curvatura terrestre dependería de la altura de la antena transmisora y de la altura de la aeronave.


La fórmula para calcular el alcance teórico en millas náuticas seria:


Siendo h1 la altura de la antena en pies y h2 la altura de la aeronave en pies.


En los antiguos sistemas DME la precisión decrecía si se usaban en vuelos paralelos tal como se muestra en la ilustración inferior.



Hoy en día con los modernos ordenadores de abordo ya no existe este problema.


Otro problema típico de los antiguos sistemas era el cálculo de la velocidad sobre el suelo y el tiempo a la estación. En un vuelo circular los cálculos eran incorrectos, tal como se muestra en la ilustración inferior. Tal como se ha dicho más arriba estos cálculos hoy en día están corregidos en los modernos aviones equipados con FMS






En la tabla inferior se muestra como pueden compartir frecuencia e indicativo de identificación las estaciones VOR/DME.




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