Localización por VHF o VDF

El sistema de localización llamado VDF o VHF Ground Direction Finding proporciona un medio muy sencillo para determinar el rumbo de una aeronave desde una estación terrestre. No todos los aeródromos están equipados con este sistema. Las estaciones equipadas con un sistema VDF son capaces de medir en grados la dirección de las transmisiones de radio que se efectúan desde los aviones cuando estos transmiten por radio. De esta manera si una aeronave se pierde, existe la posibilidad de guiarla para que pase por encima de la estación. El único equipo requerido a bordo del avión para obtener este servicio es una radio VHF estándar de comunicaciones. Esta es una de las principales ventajas del servicio VDF.

Antiguamente este servicio operaba en las bandas MF, HF y VHF. Hoy en día, el servicio para la aviación civil opera en frecuencias de 118 a 137 MHz en la banda de VHF. Estas frecuencias son idénticas a las frecuencias de trabajo de la radio de la aeronave. Los aeródromos militares utilizan por el contrario la banda de UHF y el sistema se llamada entonces UDF. Este servicio no puede usarse en aviación civil, ya que esta banda no se utiliza en los aviones civiles para comunicaciones.

OPERACIÓN

Cuando el piloto pulsa el interruptor para hablar (PTT o Push to talk), se transmite una onda portadora con la frecuencia seleccionada. La señal de audio se transmite entonces en todas las direcciones desde la antena de comunicaciones VHF en el avión. 

Como la transmisión se realiza en en la banda VHF (o UHF si es militar), la señal se propaga en línea recta y cualquier receptor configurado en la misma frecuencia y dentro de la línea de visión del transmisor podrá recibir la señal. 

Si el transmisor de comunicaciones del avión está sintonizado en la frecuencia VDF y el transmisor está activado, las antenas en la unidad VDF detectarán la transmisión entrante y cada elemento de la antena enviará una señal al receptor VDF. 

Aquí se puede ver una de las típicas antenas que se utilizan para el VDF. Este tipo de antena con polarización horizontal se denomina "tipo Adcock". La antena de Adcock es un conjunto de antenas verticales equidistantes que pueden utilizarse para transmitir o recibir ondas de radio direccionales. Fue inventada y patentada por el ingeniero británico Frank Adcock en 1919.

• Los elementos horizontales de la antena están todos a distancias ligeramente diferentes de la fuente de la señal.
• Cada uno detecta una fase ligeramente diferente de la señal que emita la aeronave al mismo tiempo.
• El valor de estas diferencias de fase detectadas se relaciona directamente con la dirección de la señal entrante.
• Las diferencias de fase se utilizan para ver el rumbo en la pantalla.
• En algunas unidades VDF se puede ver una lectura digital simple del rumbo. La estación VDF de tierra puede dar rumbos verdaderos o magnéticos.

La terminología

Los famosos códigos "Q" vienen de los antiguos tiempos de la radiotelegrafía. Los radiotelegrafistas debían economizar la información para no tener que transmitir muchas palabras en código morse. De ahí vino la utilización de estos códigos que hoy en día todavía se utilizan.

Una aeronave puede llamar a una estación VDF y solicitar rumbos (vectores) verdaderos o magnéticos (según la referencia que se considere) de la siguiente manera:

• QTE- el rumbo verdadero de la aeronave desde la estación.
• QUJ- el rumbo verdadero de la aeronave a la estación.
• QDR- el rumbo magnético del avión desde la estación
• QDM: El rumbo magnético del avión a la estación.

Para obtener una línea de posición, se puede solicitar un QTE (verdadero) o un QDR (magnético). Para volar hacia la estación, normalmente se daría un QDM (rumbo magnético). Una serie de QDM´s a intervalos regulares permitirá que la aeronave se dirija a la estación y esto se conoce como un procedimiento QDL. El controlador da la información de rumbo basada en las transmisiones del piloto y, a partir de éstas, proporciona lo que se conoce popularmente como vectores (rumbos a seguir por el piloto) y alturas para guiar a la aeronave o mantenerla en un procedimiento de aproximación estándar publicado. Este procedimiento que ofrece ATC se conoce como QGH o descenso controlado en condiciones de visibilidad reducida.

La triangulación

El VDF forma parte del servicio de navegación aeronáutica, pero los mismos principios se utilizan para proporcionar un servicio de localización de emergencia en la frecuencia 121.5 MHz. En el mapa de arriba se puede ver la triangulación entre tres estaciones para localizar a una avioneta perdida. El VDF automático también se usa para ayudar en la identificación del radar con el fin de ayudar al control de tráfico aéreo (ATC) en la gestión del tráfico.

Errores y limitaciones

Básicamente son tres:

• Limitaciones debidas a la transmisión en línea recta: la llamada "Línea de visión" de una transmisión puede ser obstruida por el terreno y es función de la altura de la aeronave y la altura del receptor en tierra.
• La potencia del transmisor.
• La sensibilidad del receptor.

Debajo se puede ver como en la pantalla aparecen dos transmisiones. Una de ellas es muy débil y da como resultado la lectura de un rumbo impreciso.

 

Los equipos VDF modernos están controlados por ordenadores que utilizan microprocesadores en lugar de motores o partes móviles. La pantalla digital muestra el rumbo, el canal y una lectura de la intensidad de la señal que se puede utilizar para proporcionar una medida de la distancia de la transmisión. Con los sistemas D/F terrestres que utilizan antenas ADCOCK, la señal de radio polarizada verticalmente transmitida desde el avión induce voltajes en las secciones verticales de las antenas receptoras, mediante un proceso similar al utilizado por los equipos ADF. Los sistemas D/F más modernos miden la dirección de la onda de radio por medio de las variaciones de fase y el efecto Doppler.

La curvatura de la tierra limita el alcance de las ondas de radio que se desplazan en línea recta, como las UHF y las VHF. Se dice que el alcance está limitado a la "línea de visión", es decir, la línea recta que une el transmisor y el receptor. En realidad, en VHF existe una pequeña cantidad de refracción en las capas inferiores de la atmósfera debido a los cambios de densidad que extienden el horizonte del alcance de la radio. La fórmula utilizada para calcular el alcance en millas náuticas (nm) de una onda de radio directa es:

 

Siendo h1 la altura del avión y h2 la altura de la antena de radio receptora.

 

La distancia teórica a la que se puede obtener recepción/transmisión de radio cuando se utiliza una banda de frecuencias con el alcance visual (VHF/UHF) viene determinada por la fórmula que se ve en la imagen.

La precisión de VDF depende de los:

• errores del equipo.
• errores del sitio.
• errores de la propagación.
• efectos los rebotes de la onda.

Hay que tener en cuenta que, si dos aviones transmiten en la misma frecuencia al mismo tiempo, puede producirse un rumbo incorrecto al solaparse las señales.