每个SID上的反射

我们已经对每架飞机的SID(标准仪表离场)程序进行了分类,现在就可以计算飞机在每个SID上产生反射的比例。结果表明,在T跑道,有89%的飞机产生了反射,在K跑道,有75%的飞机产生了反射。D跑道的飞机不会产生反射。这也在情理之中,因为T跑道的飞机距离接收机和信标很近(实际上,笔者可以看到飞机在他的接收机附近经过),而D跑道,则离接收机和信标很远。

现在我们正在研究T和K跑道哪一部分会产生我们在瀑布图看到的反射。下面展示的那些瀑布图,是只有在T跑道上的那些飞机的多普勒频移轨迹才能显示出来。我们可以注意到两件事:首先,所有的飞机(除了前两架),在录音开始时已经飞走了,都产生了可探测的反射。其次,反射的形状如下:在1300Hz附近开始相当平坦,持续一分钟,然后相当快地穿过0HZ,强度增加,过0HZ后消失。

这意味着在飞机从36L跑道起飞后不久就可以探测到反射。当飞机在SSY R-321上爬升时,也可以看见反射。在这条航线上的反射是反向散射:接收机几乎位于连接2.3GHz信标和飞机的线段内。接收机的天线是直接指向飞机的。过了0HZ后,飞机掉头飞离了接收机。它现在接收机天线的背面,所以反射很快就消失了。

下面的瀑布图显示了飞机在K跑道上爬升的多普勒频移轨迹。我们看到,当多普勒频移穿过0HZ时,反射仅在很短的一段时间内可见。当飞机通过SSY DME 2.7并右转至航向026°时,就会发生这种情况。在这种情况下,飞机集中在接收机天线的主梁处,那里是一个很好的反向散射位置,是飞机航迹中离接收机最近的一点。

结束语

在这篇文章中,我们已经看到,在适当的发射机和广播条件下,在微波波段接收飞机散射并不困难。这在业余界很常见,人们经常在VHF、UHF和微波波段观察飞机散射情况,甚至将其用于通信。也有有很多材料报道飞机散射的不同情况。然而,笔者从未见过一项研究,其中的飞机散射多普勒频移轨迹匹配飞机的位置和速度的数据如此详细,这篇文章中使用的就是这种方式。

目前,ADS-B是获取飞机位置和速度数据的一种非常方便的方法。有几个在线来源,如adsbexchange.com网站,它可以实时传输或下载用作以后的分析。或者,也可以直接在飞机散射接收机的位置接收1090Mhz处的ADS-B传输。

图中所示的数字是在这个Jupyter笔记本上画的。笔者已经在GitHub存储库中包含了支持数据(npz瀑布图文件和ADS-BJSON数据),用来帮助那些对此感兴趣的人能够再次运行笔记。希望这个笔记可以作为一个起点,用来帮助那些自己做实验,需要处理和绘图ADS-B数的人。

为了使业余无线电团体对诸如空中交通和空中交通管制等话题感兴趣,笔者对马德里-巴拉哈斯使用的SID进行了深入的讨论。当然,与业余无线电相关的空中交通问题比这篇文章中出现的要多得多。读者可能想阅读和实验以下几点:VOR,DME,TACAN,NDB,ILS,初级雷达和次级雷达,ADS-B,C模式的应答器,ACARS,VDL,HFDL,Inmarsat AERO,海洋航线和通讯,HF SELCAL,VHF和UHF ATC,METAR和VOLMET等。