Radar de Surveillance Secondaire (SSR) et terminologie associée au contrôle du trafic aérien

Qu’est-ce que le Radar de Surveillance Secondaire (SSR) ?

Le Radar de Surveillance Secondaire (SSR) est un système radar coopératif avancé, fondamental pour le contrôle moderne du trafic aérien (ATC). Contrairement au radar primaire, qui détecte passivement les aéronefs en analysant les signaux radio réfléchis, le SSR fonctionne sur le principe d’une coopération électronique active entre les interrogateurs au sol et les transpondeurs embarqués. Cette approche permet d’obtenir en temps réel l’identité, la position et l’altitude de l’aéronef avec précision, ainsi que des données de vol supplémentaires dans les modes avancés.

Le SSR améliore considérablement la conscience de la situation des contrôleurs en attribuant à chaque aéronef un code squawk unique, corrélant les retours radar aux plans de vol. Avec le Mode S, le SSR permet une interrogation sélective via une adresse ICAO unique sur 24 bits, soutenant les opérations en forte densité et des systèmes de sécurité avancés comme le TCAS et l’ADS-B. Le SSR constitue l’épine dorsale de la surveillance de l’espace aérien contrôlé dans le monde entier, garantissant la sécurité, la capacité et l’efficacité dans des cieux de plus en plus encombrés.

Composants clés du SSR

Transpondeur

Un transpondeur est un dispositif électronique essentiel installé à bord d’un aéronef, permettant la surveillance coopérative du SSR. Lorsqu’il reçoit des interrogations à 1030 MHz des stations au sol, il transmet automatiquement des réponses codées à 1090 MHz. Les pilotes saisissent les codes squawk et sélectionnent les fonctions (par exemple, IDENT, ALT, STBY) via un panneau en cockpit. Les transpondeurs modernes Mode S transmettent des adresses d’aéronef uniques, l’identification de vol et d’autres données d’état, assurant l’interopérabilité mondiale et prenant en charge les systèmes de sécurité comme le TCAS et l’ADS-B.

Interrogateur SSR (station au sol)

L’interrogateur SSR est le système au sol qui envoie des interrogations codées via une antenne directionnelle rotative, généralement co-localisée avec un radar primaire. Il reçoit les réponses des transpondeurs, les traite pour l’identification des aéronefs, l’altitude et d’autres paramètres, et intègre ces données avec les systèmes d’automatisation ATC. Les interrogateurs avancés utilisent le traitement numérique du signal et des techniques monopulse pour une précision et une fiabilité accrues, même dans un espace aérien encombré ou chevauchant.

Modes SSR : A, C et S

• Mode A : Répond avec le code squawk à quatre chiffres pour l’identification.
• Mode C : Ajoute l’altitude pression à la réponse Mode A, codée par incréments de 100 pieds.
• Mode S : Permet l’interrogation sélective et ciblée via des adresses uniques, réduisant le chevauchement des réponses et prenant en charge des services de données avancés.

Codes squawk

Un code squawk est un nombre octal à quatre chiffres (0000-7777) attribué par l’ATC à chaque aéronef. Il est essentiel pour corréler les retours radar aux plans de vol. Les codes d’urgence spéciaux incluent :

Les codes squawk sont gérés dynamiquement lors du passage des aéronefs entre secteurs ATC, garantissant une identification sans ambiguïté dans un espace aérien chargé.

Fréquences SSR

Le SSR fonctionne sur deux fréquences UHF standardisées internationalement :

• 1030 MHz : Interrogations du sol vers l’air.
• 1090 MHz : Réponses transpondeur de l’air vers le sol.

Ces canaux sont protégés et coordonnés mondialement pour garantir un fonctionnement sans interférences, prenant en charge des systèmes additionnels comme l’ADS-B et le TCAS.

Caractéristiques techniques et défis

Fruiting

Le fruiting se produit lorsqu’une station au sol reçoit des réponses valides de transpondeur suite à des interrogations qu’elle n’a pas émises, souvent à cause d’une couverture SSR chevauchante. Cela peut entraîner des cibles fausses ou fantômes sur les écrans radar. Des techniques comme le filtrage temporel, la suppression des réponses et l’interrogation sélective du Mode S sont utilisées pour minimiser le fruiting.

Garbling

Le garbling est causé par des réponses SSR simultanées ou quasi simultanées de plusieurs aéronefs, entraînant un chevauchement des signaux à la réception au sol. Cela peut dégrader la précision du radar. Les solutions incluent le traitement monopulse, la temporisation échelonnée des interrogations et l’adressage sélectif en Mode S.

Interrogation sélective Mode S & adresse 24 bits

Le Mode S introduit l’interrogation sélective : l’interrogateur adresse individuellement chaque aéronef via une adresse unique sur 24 bits assignée par l’OACI. Cela réduit le chevauchement des réponses et permet la transmission de données supplémentaires de surveillance et d’intention. La structure de l’adresse garantit l’unicité mondiale, facilitant le suivi des vols et les fonctions de sécurité avancées.

Modulation de position d’impulsion (PPM)

Les signaux SSR utilisent la Modulation de Position d’Impulsion (PPM), codant l’information dans la synchronisation précise des impulsions RF d’une réponse. Chaque réponse contient une séquence standard d’impulsions, avec des arrangements spécifiques représentant les codes squawk, l’altitude et, pour le Mode S, des données supplémentaires et la détection d’erreurs (parité).

Report d’altitude

Le report d’altitude SSR est basé sur l’altitude pression, dérivée de l’altimètre barométrique de l’aéronef réglé sur la norme internationale (1013,25 hPa). Cette altitude est codée dans les réponses Mode C et S, permettant une séparation verticale précise et des alertes dans l’espace aérien à forte densité.

Spécifications techniques SSR

Les systèmes SSR sont conçus pour un fonctionnement continu et haute fiabilité, avec redondance intégrée et diagnostics à distance pour garantir sécurité et disponibilité.

SSR monopulse

Le SSR monopulse utilise la réception simultanée dans plusieurs faisceaux d’antenne pour déterminer la direction précise d’un aéronef en un seul balayage, améliorant considérablement la précision angulaire et réduisant les erreurs dues au multipath ou aux réponses chevauchantes. Cette technologie est standard dans les installations SSR modernes.

Système d’évitement des collisions (TCAS)

Le TCAS est un système embarqué de sécurité utilisant le SSR (notamment le Mode S) pour surveiller les aéronefs alentours et prévenir les collisions en vol. En interrogeant activement les transpondeurs environnants et en analysant les réponses, le TCAS fournit aux pilotes des avis de résolution en temps réel, leur indiquant de monter ou descendre si nécessaire.

SSR dans l’espace aérien contrôlé

Le SSR est obligatoire pour la plupart des opérations dans l’espace aérien contrôlé, soutenant toutes les tâches essentielles de l’ATC : séquencement, détection de conflit, transfert, et intégration avec les systèmes automatisés de données de vol. Les exigences du Mode S deviennent la norme dans les régions denses, reflet du rôle vital de la technologie dans la capacité et la sécurité.

Capacités de liaison de données SSR

Les transpondeurs Mode S prennent en charge la liaison de données, permettant l’échange d’informations complémentaires (identification de vol, vitesse, taux de montée/descente, données d’intention) et la communication numérique pour le CPDLC (Controller-Pilot Data Link Communications). Ces capacités sont centrales pour les concepts de gestion de l’espace aérien de nouvelle génération.

Redondance et maintenabilité du SSR

Les installations SSR modernes offrent plusieurs niveaux de redondance (émetteurs, récepteurs, processeurs dupliqués) et une supervision à distance. Les équipements de test intégrés et la conception modulaire permettent une détection et une réparation rapide des pannes, assurant une surveillance ATC ininterrompue.

Cadre réglementaire et normatif

Le SSR est régi par un cadre réglementaire et de normalisation robuste :

• OACI Annexe 10, Vol IV : Normes techniques pour le SSR.
• OACI Doc 4444 : Procédures opérationnelles ATC et attribution des codes SSR.
• FAA Order JO 7110.65 : Procédures ATC aux États-Unis.
• EASA CS-ACNS : Normes techniques et opérationnelles européennes.
• Règlementation radio ITU : Affectations de fréquences internationales.

Ces normes sont régulièrement mises à jour pour s’adapter à l’évolution technologique et opérationnelle.

Intégration du SSR et du radar primaire

Le SSR est généralement co-localisé et intégré avec le radar primaire (PSR), combinant les avantages des deux systèmes : le PSR détecte toutes les cibles (y compris celles non coopératives), tandis que le SSR fournit l’identification précise et l’altitude pour les aéronefs équipés. Cette intégration soutient une surveillance à haute intégrité et les filets de sécurité.

Résumé

Le Radar de Surveillance Secondaire (SSR) a révolutionné le contrôle du trafic aérien, fournissant une surveillance, une identification et des données d’altitude précises et en temps réel grâce à la technologie coopérative des transpondeurs. Avec les modes avancés comme le Mode S, le SSR répond aux exigences de l’espace aérien moderne à forte densité, soutenant de façon transparente l’ATC, les filets de sécurité et les communications numériques de nouvelle génération. Sa base réglementaire solide, sa sophistication technique et son évolution continue garantissent que le SSR reste essentiel à une gestion sûre, efficace et évolutive de l’espace aérien mondial.