Equipo medidor de distancia

Equipo medidor de distancia

El equipo telemétrico (DME, del inglés: Distance Measuring Equipment) 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.

Proporciona una medición de la distancia (según la velocidad) al suelo (groundspeed o GS). La frecuencia está comprendida entre 962 y 1.213 MHz (banda UHF) de 200 canales, que puede trabajar con una única frecuencia para el DME o estar asociado a otra radioayuda como un VOR, ILS o MLS. En equipos antiguos la frecuencia se selecciona sintonizándolo en el equipo como una radio típica, pero en equipos actuales se selecciona automáticamente al sintonizar la radioayuda a la que está asociado.

Ya que un avión dispone de dos frecuencias de navegación utilizables al mismo tiempo, el selector del DME permite indicar qué equipo de navegación queremos que nos indique la distancia. Algunos también disponen de la opción HOLD, en la que al pasar de una lectura DME de un equipo a esa posición guarda en la memoria la frecuencia que estaba usando, teniendo así la posibilidad de cambiar de VOR, ILS o MLS en un HSI, RMI o RBI sin perder la medición de la distancia anterior. Esta opción es muy útil en vuelos IFR en los que la salida estándar instrumental del aeropuerto (SID) requiere cambios de radioayuda frecuente pero se basa en una única medición de DME.

[editar]Principio de funcionamiento

El avión interroga con una secuencia de pares de pulsos separados 12 μs. El equipo de tierra que recibe esta señal la retrasmite de nuevo con un retardo de 50 μs. El equipo del avión calcula el tiempo trascurrido desde que preguntó, le descuenta 50 μs y lo divide por dos. Este tiempo se multiplica por la velocidad de la luz (300 m/μs), dando la distancia al equipo de tierra.

[editar]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, quevariará 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:

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 groundspeed (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.

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Descripción del DME

El equipo medidor de distancias, DME, se integra con el ILS para proporcionar a las aeronaves información de distancia al umbral de pista durante las maniobras de aproximación de precisión.

El DME no es un subsistema del ILS, ya que el elemento del ILS encargado de proporcionar indicación de distancia son las radiobalizas. No obstante, y como hemos explicado en el capítulo anterior, estas han sido prácticamente sustituidas por el DME.

Desde el punto de vista de funcionamiento, el DME presenta una diferencia importante con respecto a lo que hemos visto hasta ahora. Así como en el Localizador y en la Senda de Planeo el instrumento de a bordo era un simple elemento pasivo que recibía y decodificaba la señal generada por la instalación de tierra sin intervenir para nada más, en el caso del DME el instrumento de a bordo, denominado interrogador, transmite señales de interrogación que tras ser recibidas y retransmitidas por el equipo de tierra, denominado transpondedor, proporcionarán al interrogador la información de distancia.

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.

En la figura siguiente podemos ver un diagrama de bloques del interrogador y el transpondedor junto con el esquema del principio de medida de distancia. Como puede verse, las señales de interrogación y respuesta están formadas por pares de pulsos gausianos de radiofrecuencia en la banda de 962 a 1214 Mhz.

Para diferenciar los pulsos de interrogación de los de respuesta, existe una diferencia de 63 Mhz entre la frecuencia del interrogador y la del transpondedor. Con todo esto la banda de trabajo del DME está dividida en 126 canales de interrogación y 126 de respuesta apareados, es decir que de forma automática al seleccionar el canal de la estación de tierra, se selecciona la frecuencia en que hay que interrogarle y en la que se le va a recibir. Volviendo al ejemplo de la carta de aproximación del aeropuerto de Vitoria y con las tablas del Anexo 10 de OACI podemos ver que a la frecuencia del Localizador (108.9 Mhz) le corresponde el canal 26X del DME que tiene asignada como frecuencia para las interrogaciones 1.050 Mhz y para las respuestas 987 Mhz. Como se puede comprobar la diferencia es de 63 Mhz como hemos dicho antes.

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 que hemos dicho 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

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