Systeme de mesure de distance (DME)

Le domaine de la radionavigation a connu un grand essor après la 2ème guerre mondiale. L’utilisation de radar de poursuite a crée des nouvelles séries de système de radionavigation. L’utilité de l’information sur la distance a donnée naissance à l’équipement de mesure de distance appelé DME. C’était en 1959 que l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale a normalisé le DME comme étant le seul système qui permet une mesure de distance. Depuis cette date, l’infrastructure au sol fournissant la distance n’a pas cessé de s’étendre.

SYSTEME DE MESURE DE DISTANCE (DME) 

Présentation du DME 

Le système DME permet la mesure de la distance oblique entre un aéronef et une station au sol volontairement choisie et reconnue au bord. Il est composé de deux équipements fondamentaux :
-l’un est installé au bord de l’aéronef appelé INTERROGATEUR
-l’autre est au sol et appelé TRANSPONDEUR .

Le transpondeur devra pouvoir servir simultanément plusieurs interrogateurs, il a pour rôle de traiter les interrogations qui lui sont soumises sans savoir se préoccuper leur origine géographique.

Classification du système 

Le DME/N ou DME de navigation qui est le complément naturel du système V.O.R. L’association de ces systèmes permet à un avion de connaître sa distance oblique et son azimut par rapport une station. Le DME/A ou DME d’atterrissage c’est l’association du DME avec le système d’atterrissage ILS. Ce système est implantée au seuil de la piste pour permettre à un avion de connaître sa position relative par rapport à une trajectoire idéale et d’avoir à tout instant la longueur de la trajectoire restant à effectuer durant l’atterrissage. Le DME/P ou DME de précision il est destiné à compléter le système de guidage MLS.Ce système est actuellement en cours d’expérimentation.

Les spécifications opérationnels du DME 

Les spécifications opérationnelles du DME recommandent :
-un affichage direct, automatique et permanent sur le tableau de bord
-une mesure continue avec une précision meilleure que 1NM
-une protection contre les brouillages, les échos et les faux accrochages sur d’autres stations DME
-une capacité de réponse au moins égale à un nombre d’interrogateurs fixé à 100
-une compatibilité d’infrastructure avec les installations V.O.R.
-des coûts induits à bord minimums, ce qui suppose un accroissement des performances au sol.

Principe de mesure de la distance 

La distance est obtenue par la mesure du temps de propagations aller-retour d’une onde hertzienne émise à bord de l’interrogateur et renvoyée par le transpondeur au sol
-L’avion qui se trouve à une distance do, émet au temps tei à destination de la transpondeur au sol une onde radioélectrique qui parvient au sol à l’instant tri
-Cette station au sol émet à son tour à destination de l’avion une onde radioélectrique après un temps de réemission fixe appelé retard systématique.
-Cette onde est captée par le récepteur de bord à l’instant trr compte tenu de la vitesse de propagation des ondes.

Forme du signal utilisé
On a parlé de l’instant tri début de la réception au sol de l’interrogation et de l’instant trr début de la réception au bord. La difficulté est de déterminer avec rigueur le début d’une émission et de la réception. Ce point est particulièrement crucial lorsqu’on calcule par exemple l’erreur en distance due à une erreur de 1µs, cette fraction de seconde provoque une erreur en distance de 150m qui peut paraître négligeable en limite de porté du DME mais elle ne peut plus être acceptable dans la zone finale d’atterrissage. La solution est alors de présenter le signal d’interrogation et de réception sous forme impulsionnelle.

Mode d’interrogation
Une station DME est prévue pour servir simultanément d’une centaine de demandeurs. Or pour des considérations évidentes de coût et de simplification technique, on doit impérativement uniformiser les questions et les réponses. La simultanéité de traitement de ces interrogations ne sera en fait qu’apparente car le transpondeur au sol traitera séquentiellement les interrogations dans l’ordre chronologique d’arrivée. Pour cela, chaque interrogateur possèdera un rythme d’émission qui lui sera propre et devra à la réception trier la réponse qui lui est destinée parmi les réponses à l’intention des autres.

Caractéristiques fréquentielles du DME 

Bande de fréquence

La gamme de fréquence occupée par le DME autour de 1000MHz, plus précisément entre 962MHz et 1213MHz .C’est la plus basse fréquence possible qui permet de moduler par impulsion et de disposer d’un grand nombre de canaux. Il est de plus bénéficié :
-d’un affaiblissement réduit de la propagation et d’un bon taux d’immunité au bruit.
-d’un faible encombrement des aériens au sol et d’une faible masse des antennes embarquées.
-et d’une technologie radioélectrique encore classique car ne nécessitant ni tubes spécieux, ni guides d’onde.

Nombre de canaux

Il est prévu d’espacer chaque fréquence de travail de 1MHz, ce qui offre 252 canaux dont 126 canaux sont attribués pour chaque mode de codage. Pour éviter toute interférence entre l’interrogation et la réponse, on leur a attribué une fréquence propre de façon à présenter entre elles une différence constante de 63MHz .

fint = fréquence d’émission avion = fréquence de réception au sol
frép = fréquence de réception avion = fréquence d’émission au sol .

avec  │fint– frép│ = 63 MHz 

Les canaux d’interrogation réponse DME utilisés dans une région déterminée seront fixés sur le plan régional publié par l’OACI.

Chaque canal DME est apparié au canal VOR ou ILS avec lequel il va fonctionner, c’est à dire qu’un navigant qui choisit une station VOR ou ILS sélectionne automatiquement la station DME qui lui est éventuellement couplée.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I: LES OUTILS DE BASE DE LA RADIOLOCALISATION
I.1 Modulation par impulsion
I.1.1 Caractéristiques du signal impulsionnel
I.1.2 Relation entre les puissances
I.1.3 Calcul du nombre des impulsions reçues
I.1.4 Mesure de la distance d’une cible
I.2 Relations fonctionnelles de la radiolocalisation
I.2.1 Equation de propagation
I.2.1.1 Densité de puissance
I.2.1.2 Puissance de réception
I.2.1.3 Rayon d’action maximale de la station de localisation
I.2.2 Calcul du rapport signal sur bruit
I.2.2.1 Puissance de bruit
I.2.2.2 Facteur de bruit
I.2.2.3 Rapport signal/bruit
I.2.3 Equation de radiolocalisation à réponse passive
I.2.4 Effet de la surface de la terre
1.2.4.1 Calcul du champ électromagnétique
1.2.4.2 Portée en visibilité directe
CHAPITRE II: SYSTEME DE MESURE DE DISTANCE (DME)
II.1 Présentation du DME
II.2 Principe de mesure de la distance
II.2.1 Problèmes liés au calcul de la distance
II.2.2 Synthèse de fonctionnement
II.2.2.1 Principe de fonctionnement
II.2.2.2 Retard systématique tp
II.3 Caractéristiques du signal DME
II.3.1 Codage d’impulsion
II.3.2 Caractéristiques de l’impulsion
II.4 Caractéristiques fréquentielles du DME…
II.4.1 Bande de fréquence
II.4.2 Nombre de canaux
II.4.3 Plan de fréquences
II.4.4 Stabilité en fréquence
II.5 Caractéristique du système
II.5.1 Capacité du système DME
II.5.2 Charge du transpondeur
II.5.3 Charge minimum du transpondeur
II.5.4 Charge maximale du transpondeur
II.5.5 Rendement du Transpondeur
II.5.6 Temps mort du transpondeur
II.5.7 Portée du DME
II.5.8 Précision du système DME
II.5.9 Limitations du système DME
CHAPITRE III: FONCTIONNEMENT DU SYSTEME DME
III.1 Description du système
III.1.1 La baie du DME
III.1.2 Les équipements à l’extérieur de la baie
III.2 Présentation fonctionnelle des blocs de la balise
III.2.1 Fonction commande
III.2.2 Fonction contrôle
III.2.2.1 Mode de fonctionnement automatique
III.2.2.2 Mode de fonctionnement maintenance
III.2.3 Fonction alimentation
III.2.4 Fonction transpondeur
III.2.4.1. Chaîne de réception
III.2.4.2 Chaîne d’émission
III.2.5 L’antenne DME
III.3 Maintenance des équipements
III.3.1 Définition
III.3.2 La maintenance préventive
III.3.2.1 Maintenance préventive hebdomadaire
III.3.2.2 Maintenance préventive semestrielle
III.3.3 La maintenance Corrective
CHAPITRE IV: LES EQUIPEMENTS AU BORD
IV.1 Présentation fonctionnelle de l’interrogateur
IV .1.1 Description de l’interrogateur embarqué
IV.1.2 Analyse fonctionnelle
IV.1.3 Description des fonctions principales
IV.1.3.1 Interface Antenne
IV.1.3.2 Chaîne d’émission
IV.1.3.3 Chaîne de réception
IV.1.3.4 Synthétiseur de fréquence
IV.1.3.5 Calcul et contrôle
IV.1.3.6 Alimentation
IV.1.4 Caractéristiques de l’interrogateur
IV.2 Récepteur au bord
IV.2.1 Principe de réception au bord
IV.2.2 Exploitation des informations
IV.2.2.1 Relation entre l’interrogateur et la réponse
IV.2.2.2 Phase de recherche
IV.2.2.3.Phase de poursuite
IV.3 Indicateur de bord
CHAPITRE V: BILAN DE LIAISON DU SYSTEME DME
V.1 Présentation de Matlab
V.2 Quelques fonctions Matlab 5.3 utilisées pour le calcul du bilan de liaison DME
V.3 Bilan de liaison du système DME
V.3.2 Calcul du bilan de liaison du DME
V.3.2.1 Puissance d’émission du transpondeur
V.3.2.2 Puissance d’émission de l’interrogateur
V.4 Programme
V.5 Puissance apparente rayonnée nominale de l’émetteur du Transpondeur DME
V.6 Les lignes de codes du programme
CONCLUSION

Lire le rapport complet