DME (Distance Measuring Equipment) v letecké navigaci

Co je Distance Measuring Equipment (DME)?

Distance Measuring Equipment (DME) je pozemní rádiový navigační systém, který je základem moderního letectví. Umožňuje pilotům určit jejich přesnou, aktuální vzdálenost od pevného bodu na zemi—nejčastěji od navigační pomůcky jako je stanice VOR nebo ILS. DME pracuje v UHF pásmu (962–1213 MHz) a je celosvětově standardizováno organizací ICAO (Příloha 10).

DME poskytuje šikmou vzdálenost—přímou, přímkovou vzdálenost od antény letadla ke stanici DME na zemi, která zohledňuje jak horizontální, tak vertikální oddělení. To se liší od horizontální pozemní vzdálenosti (jakou poskytuje GPS) a v malých vzdálenostech nebo ve velké výšce může být šikmá vzdálenost znatelně větší než pozemní vzdálenost.

DME je zobrazováno v námořních mílích (NM) s typickou přesností ±0,2 NM a používá se pro traťovou navigaci, postupy přiblížení, čekací obrazce a plánování klesání. Často je spojeno s dalšími navigačními pomůckami, jako jsou VOR nebo ILS, čímž vznikají stanice VOR/DME nebo ILS/DME, které poskytují jak směr, tak vzdálenost pro úplné určení polohy.

DME není závislé na satelitech, což z něj činí zásadní zálohu v případě narušení GPS. Regulační orgány jako FAA a ICAO vyžadují DME (nebo schválené RNAV) pro určité IFR operace, zejména nad FL240.

Jak DME funguje?

Princip: obousměrné měření doby letu

DME pracuje měřením časové prodlevy, kterou potřebuje pár rádiových pulzů, aby urazil cestu z letadla ke stanici a zpět:

1. DME dotazovač v letadle odešle zakódovaný pár UHF pulzů na pozemní DME transpondér.
2. Stanice DME přijme pulzy, počká pevně stanovenou prodlevu (typicky 50 mikrosekund) a odpoví vlastním párem pulzů.
3. Palubní jednotka změří celkovou dobu oběhu, odečte známou prodlevu stanice a vypočítá vzdálenost pomocí rychlosti světla (299 792 km/s).

Výsledná hodnota je šikmá vzdálenost—přímá vzdálenost od letadla ke stanici.

Kanálování a párování frekvencí

• Frekvence DME jsou párovány s VHF navigačními pomůckami (VOR/ILS) pomocí regulovaných kanálů X a Y, což zjednodušuje ladění pro piloty.
• Když pilot naladí frekvenci VOR nebo ILS, odpovídající kanál DME je automaticky vybrán.

Kódování pulzů a obsluha provozu

• Každá stanice DME zvládne obsloužit přibližně 100 letadel díky specifickým rozestupům pulzních párů a přiřazení odpovědních slotů.
• Tím se zabrání překryvu a je zajištěn spolehlivý provoz i v rušném vzdušném prostoru.

Komponenty systému DME

Palubní zařízení

• DME dotazovač: Odesílá dotazovací pulzy, přijímá odpovědi a počítá šikmou vzdálenost.
• Palubní displej: Zobrazuje vzdálenost (a někdy i rychlost vůči zemi a čas do stanice) na zvláštních přístrojích nebo integrovaných displayích avioniky.
• Anténa DME: Umístěná na letadle, obvykle na spodní části trupu.

Pozemní zařízení

• DME transpondér (stanice): Přijímá dotazy, vloží pevnou prodlevu a odešle odpovědní pulzy.
• Pozemní anténa: Umístěná tak, aby maximalizovala pokrytí a minimalizovala rušení, často společně s anténami VOR nebo ILS.

Integrace

• Moderní letadla často integrují DME s VOR, ILS, FMS a GPS systémy.
• Funkce HOLD: Umožňuje pilotům „zmrazit“ frekvenci DME při ladění jiné navigační pomůcky, což je zásadní během přiblížení.

Klíčová terminologie DME

• Šikmá vzdálenost: Přímá vzdálenost (včetně výšky) od letadla ke stanici.
• Pulzní pár: Dva těsně po sobě jdoucí UHF pulzy použité pro komunikaci mezi letadlem a stanicí DME.
• Časová prodleva: Změřený čas oběhu pulzů, snížený o prodlevu stanice, použitý k výpočtu vzdálenosti.
• Kanálování: Kanály X a Y se specifickými rozestupy pulzů pro správu více stanic a snížení rušení.
• Přímá viditelnost: DME vyžaduje nepřerušenou cestu signálu—hory nebo zakřivení Země mohou příjem blokovat.
• Párování frekvencí: UHF frekvence DME jsou automaticky párovány s VHF frekvencemi VOR/ILS.

Praktické využití v letectví

• Traťová navigace: Poskytuje kontrolu vzdálenosti podél tratí a cest, zejména na tratích definovaných VOR/DME.
• Oblastní navigace (DME/DME RNAV): Letadla využívají signály ze dvou nebo více stanic DME k triangulaci polohy—zásadní pro RNAV provoz tam, kde není GPS dostupné nebo je nespolehlivé.
• Přístrojová přiblížení: Používá se k definování bodů (např. FAF, sestupné body, MAP) v ILS/DME a VOR/DME přiblíženích.
• Čekací obrazce: ATC může přidělit čekání podle DME (např. „čekejte 10 DME od VOR XYZ“).
• Plánování sestupu: Piloti mohou přesně vypočítat bod zahájení sestupu podle vzdálenosti DME k dráze nebo navigačnímu bodu.

Integrace s ostatními navigačními systémy

VOR/DME

• Kombinuje VOR pro azimut (směr) a DME pro vzdálenost.
• Většina tratí a mnoho přiblížení po celém světě používá VOR/DME jako hlavní navigační pomůcky.

ILS/DME

• Přidává informace o vzdálenosti do přiblížení podle systému ILS, zejména pro sestupné body a přesná přiblížení (kategorie II/III).

DME/DME RNAV

• FMS letadla může vybírat optimální dvojice stanic DME pro triangulaci polohy, což umožňuje RNAV provoz nezávislý na GPS.

Náhrada GPS a DME

• Moderní předpisy často povolují používání vzdáleností získaných z GPS místo DME, piloti však musí chápat rozdíl mezi šikmou a pozemní vzdáleností.

Typy stanic DME

• DME s vysokým výkonem (HPDME): Až 1 000 wattů; poskytuje pokrytí až 199 NM ve výšce, používá se pro traťovou navigaci.
• DME s nízkým výkonem (LPDME): ~100 wattů; zaměřené na terminální oblasti a přiblížení, typicky umístěné na letišti spolu s ILS.
• VORTAC DME: Kombinuje VOR, TACAN (vojenský) a DME pro společné civilní a vojenské použití.

Omezení a časté omyly

• Chyba šikmé vzdálenosti: Indikovaná vzdálenost může být větší než horizontální vzdálenost, když je letadlo blízko a/nebo ve větší výšce nad stanicí.
• Přímá viditelnost: Blokována terénem nebo zakřivením Země, což omezuje dosah, zejména v nízkých výškách.
• Bez azimutu: DME neposkytuje směr—k úplnému určení polohy je nutný VOR nebo ILS.
• Kapacita: Stanice zvládne asi 100 letadel; výjimečně může přetížení způsobit zpoždění.
• Správa frekvencí: Kanály jsou přísně regulovány, aby se zabránilo rušení, zejména v terminálních oblastech.

Regulační a technické požadavky

• FAR 91.205(d)(2): IFR lety nad FL240 v USA musí mít DME nebo schválené RNAV.
• ICAO Příloha 10: Uvádí celosvětové technické a provozní standardy.
• Mapování: IFR mapy jasně uvádějí, kdy je DME pro daný postup vyžadováno.
• Údržba: Palubní i pozemní zařízení DME vyžadují pravidelné kontroly a monitoring.

DME v pilotní kabině: tipy pro piloty

• Poznejte svůj displej: Ujistěte se, jak váš letoun zobrazuje data DME—na samostatném indikátoru, integrovaném radiu nebo displeji glass cockpit.
• Používejte funkci HOLD: Udržte si informace DME z jedné stanice při ladění jiné, zejména během přiblížení.
• Vědomí šikmé vzdálenosti: Očekávejte vyšší hodnoty při blízkosti/výšce; použijte pravidlo 1 NM za každých 1 000 stop.
• Ověřte zdroj: Dvakrát zkontrolujte identifikaci DME, zejména pokud je v dosahu více stanic.

Shrnutí

DME zůstává důležitou součástí celosvětové infrastruktury letecké navigace, poskytující přesné a spolehlivé informace o vzdálenosti nezávisle na satelitech. Jeho integrace s VOR, ILS a moderními RNAV systémy nabízí robustní zálohu a přesnost, podporující bezpečný a efektivní provoz ve všech fázích letu. Porozumění principům, omezením a správnému použití DME je zásadní pro každého pilota, dispečera i řídícího letového provozu.