Radar de Surveillance des Routes Aériennes (ARSR) : Guide Approfondi

Définition

Le Radar de Surveillance des Routes Aériennes (ARSR) désigne une catégorie de systèmes radar terrestres à longue portée, essentiels pour la surveillance et le contrôle continus des aéronefs dans l’espace aérien en route — ces régions éloignées des aéroports et des zones terminales. L’ARSR est utilisé par la Federal Aviation Administration (FAA) des États-Unis, le Département de la Défense (DoD) et des partenaires militaires pour assurer la séparation sûre des avions, la fluidité du trafic et la sécurité de l’espace aérien national.

Les ARSR fonctionnent principalement dans la bande de fréquences L (1,215–1,4 GHz), avec des portées de détection allant jusqu’à 250 milles nautiques (460 km). Ils sont conçus pour l’interopérabilité, transmettant les données de surveillance aux Centres de Contrôle du Trafic Aérien en Route (ARTCC), aux centres de commandement militaire et aux agences de protection des frontières. Les ARSR modernes, comme l’ARSR-4 et le Common ARSR (CARSR), offrent une détection tridimensionnelle (3D) — fournissant la distance, l’azimut et des informations d’altitude limitées — répondant aux besoins civils et militaires.

Définition OACI : Un radar de surveillance des routes aériennes est « un système radar utilisé pour la surveillance et le contrôle en route des aéronefs opérant dans un espace aérien désigné, fournissant des données de position aux services de la circulation aérienne et aux organismes de défense aérienne. »
OACI Doc 9718

Description du système

Objectif et fonctionnalités

Les ARSR surveillent les avions pendant les segments de vol en route, fournissant une surveillance persistante à large couverture bien au-delà de la portée des radars centrés sur les aéroports. Contrairement aux radars de surveillance d’aéroport (ASR), les ARSR sont optimisés pour une couverture et une portée maximales, permettant aux contrôleurs de conserver la visibilité sur les avions dans des régions vastes et souvent isolées.

Les installations ARSR soutiennent le National Airspace System (NAS) des États-Unis et le Joint Surveillance System (JSS) — un partenariat entre la FAA et l’US Air Force pour la protection civile et militaire de l’espace aérien. Les données ARSR permettent aux contrôleurs de maintenir la séparation et de gérer le trafic même là où la surveillance est limitée, tout en fournissant une alerte précoce pour la sécurité nationale.

Principe de fonctionnement

Les ARSR fonctionnent comme des radars de surveillance primaire (PSR), émettant de puissants signaux radio pulsés qui se réfléchissent sur les aéronefs. En mesurant le délai et la direction de l’antenne des échos reçus, les ARSR déterminent la distance et l’azimut. Les systèmes modernes comme l’ARSR-4 utilisent des techniques avancées (comme le monopulse ou plusieurs faisceaux d’élévation) pour estimer l’altitude des cibles, offrant des données 3D limitées.

Les ARSR sont souvent co-localisés avec des radars de surveillance secondaire (SSR) (par exemple, ATCBI-6M), qui interrogent les transpondeurs des avions pour l’identification et l’altitude. La fusion des données primaires et secondaires améliore la connaissance de la situation, permettant une identification positive et le rapport d’altitude.

Antenne et infrastructure

Les antennes ARSR sont généralement installées sur des tours d’environ 14 m (45 pieds) pour une couverture optimale et un minimum de retours de sol. Les antennes (paraboliques, planes ou à réseau phasé) tournent en continu, balayant 360° toutes les 10 à 12 secondes. L’infrastructure comprend une alimentation sécurisée, des contrôles environnementaux et des liaisons de communication redondantes, permettant souvent une exploitation à distance ou sans personnel avec des diagnostics centralisés.

Spécifications techniques

Références :

• ARSR-4 sur Wikipédia
• Manuel du spectre de fréquences OACI (PDF)

Types et évolution

ARSR-1/2/3

ARSR-1 (introduit en 1958) fut le premier radar ATC longue portée aux États-Unis, utilisant la technologie à tubes à vide et offrant jusqu’à 170 nmi de portée.
ARSR-2 (années 1960) a amélioré la maintenabilité et la portée.
ARSR-3 (années 1970, par Westinghouse) a augmenté la portée (~210 nmi) et la précision de détection, avec une certaine capacité de mesure d’altitude. Ces trois générations ont constitué l’épine dorsale de la surveillance aérienne civile et militaire américaine.

ARSR-4 (AN/FPS-130)

Mis en service dans les années 1990, l’ARSR-4 est un radar 3D à semi-conducteurs de pointe, avec une portée allant jusqu’à 250 nmi, une antenne à réseau plan et deux faisceaux d’élévation pour la détection basse altitude et « look-down ». Il propose un traitement numérique du signal, une exploitation à distance et une intégration complète SSR.

Common ARSR (CARSR)

Le CARSR est la dernière génération, un radar entièrement numérique à semi-conducteurs, partageant des composants avec les radars terminaux ASR-11. Il prend en charge la surveillance primaire et secondaire, propose une gestion logicielle avancée et est optimisé pour la maintenabilité et l’intégration réseau.

Bandes de fréquences et allocation du spectre

Les ARSR opèrent dans la bande L (1,215–1,4 GHz), au sein du spectre alloué internationalement à la radionavigation et radiolocalisation aéronautique.

Le spectre est géré par des organismes nationaux et internationaux pour garantir la compatibilité et éviter les interférences avec des systèmes comme le GNSS ou les radars météorologiques. Les ARSR respectent les critères d’ingénierie de l’OACI et du NTIA .

Rôles opérationnels

Contrôle du trafic aérien (ATC)

Les ARSR sont la principale source de surveillance pour les ARTCC, soutenant la séparation des avions en route, l’assistance à la navigation et les transferts sûrs entre secteurs et frontières internationales — en particulier dans l’espace aérien isolé ou océanique.

Défense nationale et sécurité des frontières

Les données ARSR sont centrales pour le Joint Surveillance System , une collaboration entre la FAA et l’US Air Force. Cela permet la détection d’aéronefs non autorisés ou hostiles, cruciale pour la défense du territoire et la surveillance des frontières.

Couverture internationale et océanique

De nombreux ARSR sont situés près des frontières et des côtes, permettant une surveillance continue sur les couloirs internationaux et le transfert vers les fournisseurs de services de navigation aérienne adjacents. Les ARSR soutiennent également la recherche et le sauvetage et la réponse aux catastrophes.

Composants et architecture du système

• Radar de surveillance primaire (PSR) : Détecte les aéronefs sans coopération.
• Radar de surveillance secondaire (SSR) : Interroge les transpondeurs pour l’identification et l’altitude.
• Système d’antenne : Antennes rotatives à gain élevé (paraboliques, planes ou à réseau phasé).
• Traitement du signal : Filtrage numérique, rejet du fouillis/météo, extraction automatique des pistes.
• Supervision à distance : Capteurs d’état et diagnostics pour l’exploitation sans personnel.

Exemple : Schéma fonctionnel ARSR-4

• Tête radar (antenne, émetteur, récepteur)
• Processeur de signal/données
• Processeur SSR (ATCBI-6M)
• Sous-système de maintenance à distance
• Alimentation et contrôles environnementaux redondants
• Communications sécurisées vers les réseaux ATC et de défense

Contexte historique

Le développement des ARSR débute dans les années 1950, poussé par la défense durant la guerre froide et la croissance rapide de l’aviation. Les premiers radars (ARSR-1/2/3) ont créé un réseau de surveillance national, permettant l’intégration sûre des vols commerciaux et militaires. Dans les années 1980–90, le Joint Surveillance System et l’ARSR-4 introduiront l’automatisation, le traitement numérique et la couverture 3D, répondant ainsi à l’évolution des besoins civils et militaires.

Résumé

Le Radar de Surveillance des Routes Aériennes (ARSR) constitue l’épine dorsale de la surveillance de l’espace aérien en route et de la défense des frontières des États-Unis. Sa couverture vaste et longue portée permet aux contrôleurs aériens et aux agences de défense de garantir un ciel sûr, efficace et sécurisé. Les ARSR modernes, avec détection 3D et exploitation automatisée, continuent de s’adapter à la croissance du trafic aérien et à l’évolution des menaces sécuritaires.

Références :

• Radar de Surveillance des Routes Aériennes – Wikipédia
• OACI Doc 9718
• Compendium des bandes de fréquences NTIA
• Joint Surveillance System

Pour aller plus loin

• Federal Aviation Administration – Systèmes radar
• OACI – Surveillance aéronautique
• Joint Surveillance System

Voir aussi

• Radar de surveillance primaire
• Radar de surveillance secondaire
• Contrôle du trafic aérien
• National Airspace System