Radar und Funknavigation in der Luftfahrt

Die Vorlesung beinhaltet die Funktionsweise aktueller Systeme, die bei der Flugsicherung und zur allgemeinen Überwachung des Luftraums weltweit im Einsatz sind.  Zu Beginn erfolgt ein Überblick über die Struktur der internationalen Flugsicherung mit den beteiligten Organisationen bis zur Staatenebene (ICAO, Eurocontrol, DFS Deutsche Flugsicherung).

Die Radartechnik führt in die allgemeinen Grundlagen ein, bevor im speziellen die Signalerzeugung sowie -Verarbeitung der primären Puls-Doppler-Radare von Flugsicherung, Luftraumüberwachung und auch Wetterbeobachtung bis hin zur Darstellung der Zielkoordinaten behandelt werden. Das Verfahren der Pulskompression zur Erhöhung des Signal-Rauschverhältnisses im Übertragungskanal bildet hierbei einen Schwerpunkt. Das Sekundär-Radar als Rückgrat der Flugsicherung ist in seiner moderneren Betriebsart Mode S als technischer Standard flächendeckend im Einsatz. Die Vorlesung erläutert die Funktionsweise der Bodenanlagen und Bordgeräte (Transponder) und zeigt zusätzliche Anwendungen in der Ortung von Luftfahrzeugen durch Multilateration, Positionsmeldungen durch ADS-B und im Kollisionsschutz (ACAS/TCAS) auf.

In der Navigation steht die Funktionsweise der aktuell und auch zukünftig genutzten terrestrischen Funknavigationsanlagen im Vordergrund. Diese sind das Entfernungsmesssystem DME im Streckenflug und im Präzisionsanflug das Instrumentenladesystem (ILS), welches weltweit als System der höchsten Anflugkategorie CAT III an Flughäfen im Einsatz ist. Die Vorlesung führt die Signalstrukturen dieser Anlagen ein und leitet Störungen der Zielgrößen her, die durch Mehrwegeausbreitung elektromagnetischer Wellen entstehen.

In der Übung werden Messtechnik, Darstellung und Interpretation realer Funkfelder von Primär- und Sekundär-Radar sowie der Funknavigation (ILS, DME) behandelt. Dies umfasst u.a. die Bildung der räumlichen Modulation durch Überlagerung von Antennendiagrammen und die Durchführung der Pulskompression im Radar-Empfangskanal anhand von praxisnahen Beispielen.