Equipo medidor de distancia
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Equipo medidor de distancia. DME(Equipo medidor de distancia), del inglés: D istance M easuring E quipment) es un sistema electrónico que permite establecer la distancia entre éste y una estación emisora, reemplazando a las radiobalizas en muchas instalaciones. Generalmente ligado a la aeronáutica, el DME es uno de los sistemas de ayuda a la navegación habitualmente presentes en cualquier aeronave.
Funcionamiento
El principio de funcionamiento se basa en que el equipo de abordo transmite una seria de impulsos en la frecuencia de interrogación. El régimen de transmisión de los impulso se denomina frecuencia de repetición de impulso que es el número de impulso transmitidos por segundo. El equipo de tierra recibe los impulsos, y después de un retardo de generalmente 50 microsegundos, envía otra serie de impulsos en la frecuencia de respuesta con la misma frecuencia de repetición de impulsos, ya que el equipo interrogador (avión) sólo reconoce aquellos impulsos con la misma frecuencia que los que envió.
El principio teórico de medida de distancia del DME se basa en medir el tiempo transcurrido entre que se transmite una interrogación y se recibe la respuesta generada en tierra. Multiplicando la mitad de este tiempo por la velocidad de propagación de las señales radioeléctricas, aproximadamente la velocidad de la luz (300.000 Km/s), obtenemos la distancia en línea recta entre la aeronave y la estación DME de tierra.
Esta distancia, denominada distancia oblicua, no corresponde a la distancia que separa a la aeronave de la estación en el plano horizontal, pero a distancias grandes es muy aproximada. No obstante al acercarse a la vertical de la estación, el error va aumentando y sobre la vertical, en el caso de que existiese cobertura, la distancia indicada sería igual a la altura. Dado que son las aeronaves las que transmiten los pulsos de interrogación, puede darse el caso, y de hecho se da, que lo hagan varias a la vez. Estas interrogaciones llegarán al transpondedor que generará y emitirá los pulsos de respuesta todos en la misma frecuencia. Entonces tenemos un montón de pulsos en el espacio y cada aeronave tiene que encontrar la forma de distinguir los que son respuestas a sus interrogaciones y le servirán para calcular su distancia.
La forma de distinguirlos consiste en generar los pulsos de interrogación con una frecuencia de repetición de pulsos cambiante, es decir, separando los pares de pulsos por un tiempo aleatorio pero que queda memorizado en el interrogador. Al recibir los pulsos de respuesta, se van comparando con la secuencia memorizada y cuando coinciden se sabe que son los correspondientes a las interrogaciones propias. Entonces solo queda calcular la distancia por el método descrito.
Lo descrito en el párrafo anterior resuelve el problema para el interrogador, pero no para el transpondedor de tierra cuya capacidad de respuestas no es ilimitada. Con el fin de aumentar el número de aeronaves que pueden obtener información de distancia a la vez sin saturar la capacidad del transpondedor, se programa a los interrogadores para que hagan su trabajo en dos fases distintas:
- Función “Búsqueda”: es la fase inicial cuando se sintoniza una estación de tierra. En ella el número de interrogaciones es muy elevado, unas 150 por segundo, para intentar establecer un valor inicial de la distancia con un error menor de 20 NM. Esta fase no durará más de 20 segundos.
- Función “Seguimiento”: una vez que el interrogador a determinado la distancia aproximada a la que se encuentra de la estación, se entra en esta fase en la que el ritmo de interrogaciones desciende hasta unas 25 por segundo. Ahora el objetivo es aumentar la precisión con que se conoce la distancia medida y realizar un seguimiento de la aeronave en su desplazamiento.
Teniendo en cuenta el número máximo de interrogaciones en cada una de las dos fases, se establece un número máximo total de 100 aeronaves que pueden utilizar una estación DME de forma simultánea. Con estas 100 aeronaves, el transpondedor estaría transmitiendo 2700 pares de pulsos por segundo.
Además de las respuestas a las interrogaciones recibidas, el transpondedor transmite una identificación formada por tres letras en código Morse e idéntica a la transmitida por la estación de información acimutal (Localizador o VOR) a la que esté asociado. Esta identificación consiste en la transmisión de pares de pulsos a razón de 1350 pares por segundo. Los pares de pulsos se transmiten cada aproximadamente 40 segundos.
Con el fin de optimizar el funcionamiento del transmisor del transpondedor, sobre todo de los antiguos que funcionaban a válvulas, este se diseña para una transmisión continua mínima de 700 pares por segundo, excepto durante la transmisión de los pares de pulsos de interrogación. Cuando el número de aeronaves está por debajo de este valor mínimo, el transpondedor genera unos pulsos de relleno llamados “squitter” que sirven para mantener constante el ciclo de trabajo del transmisor. Es decir, aunque no haya ninguna aeronave interrogándolo, el transpondedor siempre está transmitiendo pulsos, bien de identificación o squitter.
Resumiendo todo lo anterior, podemos decir que en el tren continuo de pulsos transmitidos por el transpondedor encontraremos de forma aleatoria: respuestas a interrogaciones, pares de pulsos de identificación y pulsos de squitter.
En caso de que el número de aeronaves que están interrogando a la vez llegase al 90% del valor máximo de 2700 pares por segundo, el sistema de supervisión del transpondedor disminuye la sensibilidad del receptor para eliminar las interrogaciones de aeronaves muy distantes que al llegar más débiles se rechazarán en el receptor.
Cuando el DME se utiliza para proporcionar la función de distancia del ILS, se instala en el mismo emplazamiento que la Senda de Planeo de forma que la antena del DME se encuentre próxima al umbral que, como hemos dicho, será la referencia de distancia cero durante la aproximación. En este caso el indicativo del DME es igual al transmitido por el Localizador y se asocia con este de forma que de cada cuatro señales de indicativo, tres sean transmitidas por el Localizador y una por el DME.
Con el fin de aumentar la precisión para ser utilizado con el Sistema de Aterrizaje por Microondas (MLS: Microwave Landing System), OACI ha definido el denominado DME de precisión (DME/P) en el cual se modifica la forma de los pulsos para aumentar la precisión al medir los tiempos entre interrogaciones y respuestas. Cuando el DME está instalado junto con un ILS, debe proporcionar cobertura desde por lo menos la cobertura del Localizador hasta el umbral en el sector de cobertura acimutal del Localizador. En este volumen de cobertura la precisión de la medida de distancia proporcionada por el DME estará comprendida entre 370 m y el 0.25% de la distancia.
La información de distancia obtenida por el DME se le presenta al piloto en millas náuticas (1 NM = 1852 m) en el propio instrumento DME de a bordo así como en otros instrumentos que combinan varias informaciones y facilitan su lectura al piloto. A continuación se presenta un diagrama de bloques simplificado del transpondedor DME.
Mediciones erróneas
Hay que tener siempre en cuenta que la distancia medida por el DME es la distancia real en línea recta entre el avión y la estación, que variará dependiendo de la altitud a la que nos encontremos. Para hacernos una idea, aunque nos encontremos sobrevolando en DME, no indicará 0NM sino que nos dará una lectura en millas náuticas de la altitud a la que nos encontramos. Para obtenr la distancia real sobre el suelo, que es la que nos interesará a la hora de planificar el vuelo, habrá que aplicar el teorema de Pitágoras:
Hipotenusa2 = Alt2 + Dist2
En la fórmula habrá que igualar las distancias a la misma medida (lo más sencillo es convertir la altura a NM), siendo la hipotenusa del triángulo la distancia medida por el DME, Alt nuestra altura respecto a la de la estación y Dist la distancia sobre el suelo para sobrevolar la estación.
Si el equipo dispone de la posibilidad del cálculo de la ground speed (GS) o del tiempo estimado (ETE) para llegar a la estación habrá que saber que el equipo lo calcula según la velocidad a la que nos acercamos a la estación y que por lo tanto sólo será una medida fiable si nos dirigimos a ella directamente. Si hiciéramos un arco DME (girar alrededor de un DME a una distancia fija) el equipo entendería que no nos estamos acercando y por lo tanto llegaría a indicar 0 kt de GS si hacemos la maniobra con total precisión independientemente de la velocidad real a la que nos desplazamos. Una forma muy sencilla de ver esto es volar cerca de un DME sin dirigirse a él y comparar la velocidad que nos indica con la GS que nos marca el GPS, si disponemos de uno por supuesto.
Empleos del DME
- Proporciona una línea de posición circular cuando se usa un solo DME. Se obtienen posiciones si se emplea junto con el VOR.
- Su indicación de distancia es muy útil cuando se realiza aproximación con instrumentos.
- Facilita la tarea del ATC en la identificación de radar cuando un avión informa de su posición en función de distancia y dirección desde una estación VOR/DME.
- Cuando dos aviones usan DME y vuelan en la misma vía, las distancias positivas de ambos permiten al ATC mantener una separación segura.
- Las distancias precisas para el descenso se tienen cuando un Transpondedor funciona junto con ILS.
- Proporciona la base para mejores patrones de acercamiento. Con un computador adicional puede llevarse a cabo la navegación por zonas con gran exactitud.
