Etäisyydenmittausjärjestelmä

Etäisyydenmittausjärjestelmä^[1] (engl. distance measuring equipment, lyh. DME) on ilmailussa käytettävä radionavigaatiojärjestelmä, jolla määritetään ilma-aluksen (useimmiten lentokoneen) ja radiomajakan välinen viistoetäisyys. DME kehitettiin Australiassa, johon perustettiin aluksi kotimainen DME-verkosto (Domestic DME, lyh. DDME), joka oli käytössä teknisesti myöhemmin standardiksi muodostuneiden "kansainvälisten" DME-majakoiden ohella vuosina 1955-1995. Esimerkiksi Yhdysvalloissa DME otettiin käyttöön viisi vuotta Australian jälkeen vuonna 1960.^[2]

DME-transponderin eli -lähettimen valkoinen antenni, punainen VOR-monisuunta-antenni ja sen maataso, estevalo ja laitekoppi.

Yleensä etäisyydenmittausjärjestelmä toimii ilmailun VOR-radiomajakoiden yhteydessä. Myös ILS-mittarilähestymisjärjestelmään, NDB-majakkaan sekä lähinnä sotilaskäytössä olevaan TACAN-navigaatiojärjestelmään voi liittyä DME-etäisyydenmääritys. Nykyisin on käytössä myös täysin itsenäisiä DME-majakoita.

Etäisyydenmittausjärjestelmän lähetin käyttää noin 30 senttimetrin aallonpituutta, jolloin taajuus on 1 GHz. (ICAO:n mukaan taajuuden on oltava välillä 960–1 215 MHz).

Rakenne ja toimintaperiaate

Järjestelmä koostuu maassa sijaitsevasta transponderista eli vastaajasta (tunnistusmerkin lähetin^[3]) ja ilma-aluksessa sijaitsevasta interrogaattorista eli kyselijästä. Kyselijä lähettää joka suuntaan säteilevää pulssiparisarjaa. Kun vastaaja vastaanottaa pulssiparin, se vastaa siihen lähettämällä toisella taajuudella joka suuntaan 50 mikrosekunnin viiveellä samanlaisen pulssiparin. Koska radiosignaalin etenemisnopeus on riittävällä tarkkuudella vakio, lasketaan kyselijässä etäisyys kaavalla:

${\displaystyle d={\frac {\Delta t-50\mu s}{2}}\cdot c}$,

jossa ${\displaystyle d}$ on viistoetäisyys, ${\displaystyle \Delta t}$ kysely- ja vastauspulssin väli ja ${\displaystyle c}$ valon nopeus (noin 300 m/μs).

esimerkiksi

${\displaystyle d={\frac {600\mu s-50\mu s}{2}}\cdot 300m/\mu s=82500m}$ eli 82,5 km

Lisäksi pitäisi ottaa huomioon majakan ja ilma-aluksen korkeusero. Pythagoraan kaavasta voidaan tällöin ratkaista vaakakateetin pituus.

${\displaystyle x={\sqrt {d^{2}-h^{2}}}}$

eli jos vaikkapa majakan korkeus merenpinnasta on 30 metriä ja ilma-alus lentää korkeudella 10 500 metriä tulisi vaakaetäisyydeksi

${\displaystyle x={\sqrt {82500^{2}-10470^{2}}}=81832,93m}$ eli noin 82 kilometriä.

Kyselijät erottavat omat pulssinsa valitsemalla pulssiparin aikavälin satunnaisesti ja kuuntelemalla vain vastaavia aikavälejä. Vastaaja pystyy palvelemaan yhtäaikaisesti enimmillään sataa kyselijää. Jos kyselyitä tulee enemmän, vastaaja alentaa vastaanottoherkkyyttään ja vastaa vain sadalle voimakkaimmalle eli lähimmälle kyselijälle.

Kanavat

Kanavat ovat taajuusalueella 962–1 213 MHz ja kanavaväli on 1 MHz, joten taajuusalue jakaantuu 252 taajuuteen. Kyselijän ja vastaajan taajuusero on aina 63 MHz. Kanavat jaetaan X-moodi- ja Y-moodi-kanaviin. Molemmat ovat samalla taajuusalueella päällekkäin, mutta ne eroavat toisistaan pulssiparin aikavälin ja taajuuden osalta, jolla kyselijä ja vastaaja toimivat. X-moodissa kyselijän kanavien taajuudet ovat välillä 1 025–1 150 HMz ja vastaajan 962–1 024 MHz ja 1 151–1 213 MHz, ja kanavien tunnukset ovat 1X–126X. Y-moodissa kyselijä ja vastaaja 1 025–1 150 MHz, kanavien tunnukset ovat 1Y–126Y. Kaikki suomalaiset DME:t toimivat X-moodissa.

Mittaustarkkuus

Etäisyydenmittausjärjestelmän mittausepävarmuus on ±185 metriä (± 0,1 meripeninkulmaa). On kuitenkin huomattava, että toimintaperiaatteensa vuoksi DME mittaa viistoetäisyyttä ilma-aluksen ja majakan välillä. Toisin sanoen mittaustulokseen vaikuttaa ilma-aluksen ja majakan välisen vaakaetäisyyden lisäksi ilma-aluksen lentokorkeus sekä majakan sijaintikorkeus merenpinnasta. Suoraan majakan yläpuolella olevan ilma-aluksen DME-vastaanotin näyttää siis ilma-aluksen lentokorkeutta maanpinnasta. Virheen merkitys on sitä pienempi mitä kauempana ilma-alus on majakasta ja mitä pienempi on ilma-aluksen lentokorkeus. Pääosa nykyisin käytössä olevien liikennelentokoneiden navigaatiojärjestelmistä osaa ottaa viistoetäisyydestä johtuvan virheen huomioon sijaintia määrittäessään.

Katso myös

• DME-kaari

Lähteet

1. Englanti–suomi–englanti-lentoyhtiösanasto, s. 77. Finnair 1999.
2. Radio Navigation Aids www.airwaysmuseum.com. Viitattu 8.3.2024.
3. Englanti–suomi–englanti-lentoyhtiösanasto, s. 210. Finnair 1999.

Aiheesta muualla

• Ilmailutietotekniset — valokuvia