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equipo medidor de distacia (dme)

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Hola a toda la comunidad taringuera, vengo a aportar algo de informacion acerca de aviacion y sistemas referentes a este, ahora les traigo el sistema dme o dystance measuring equipment. a y tambien pasense por mis otros post de aviacion, cuyos links dejo al final

DME
(Distance Measuring Equipment)

INTRODUCCION

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 estandar instrumental del aeropuerto (SID) requiere cambios de radioayuda frecuente pero se basa en una única medición de DME.
Equipos de medición de distancia (DME) ha sido estandarizado por la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) como una radioayuda para la navegación de corta y media distancia. Es un tipo secundario de radar que permite a varios aviones para medir simultáneamente la distancia a partir de una referencia de tierra (DMEtranspondedor). La distancia se determina midiendo el retardo de propagación de una frecuencia de radio (RF) del pulso que se emite por la emisora avión y regresó a una frecuencia diferente de la estación de tierra.
El DME puede proporcionar la distancia a la pista cuando el DME es colocado con un sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) de la estación. En el camino se proporciona información de la distancia cuando un DME es colocado con un radio de alcance de muy alta frecuencia omnidireccional (VOR).

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.

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
Desde el punto de vista de funcionamiento, el DME presenta una diferencia importante con respecto a los demás sistemas que hemos visto hasta ahora. 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.
Mediante la medida del tiempo de tránsito de un pulso desde un cierto vehículo, típicamente aerotransportado, a la estación de tierra y de vuelta se puede determinar la distancia entre ambos (Principio del radar).
Las frecuencias de portadora están en el rango de 962 a 1213 MHz.
La potencia de pico transmitida va de 50 a 1000W.
El alcance directo (slant range) máximo del sistema es de aproximadamente 370 km, lo que a una altura de 3 a 6 km equivale a un alcance sobre la línea de la Tierra de aproximadamente 120 km.
El avión está equipado con un Interrogador y la estación terrena con lo que se denomina un Transpondedor.
Las instalaciones de un DME normalmente están localizados en estaciones que incluyen sistemas VOR o ILS (Instrument Landing System) y se utilizan conjuntamente: los canales de frecuencias UHF de los canales DME están emparejadas con canales en VHF del VOR y del ILS. Desde el punto de vista operacional, el piloto solamente ha de sintonizar la frecuencia del VOR/ILS y el interrogador del DME se sintoniza automáticamente al canal DME correspondiente.

El rango de frecuencias del DME está dividido en 126 canales de interrogación y 126 de respuesta con una separación entre canales de 1 MHz:
• Los canales de interrogación están localizados entre 1025 y 1150 MHz
• Los canales de respuesta ocupan dos rangos de frecuencia: 962-1024 MHz y 1151-1213 MHz
• Cada canal de interrogación está acoplado con un canal de respuesta específico, colocado 63 MHz por encima o por debajo, dependiendo del canal en uso
Si está instalado junto con un sistema VOR, ambos funcionan de manera combinada como un sistema de dirección + alcance
Los pulsos de un DME se transmiten en pares, tienen una forma gaussiana cn semianchura de 3.5 μs y, con una separación que depende del uso o modo:
• Modo X (militar): separación de 12 μs tanto para interrogación como para respuesta
• Modo Y (civil): separación de 36 μs para interrogación y 30 μs para respuesta
El transpondedor de la estación terrena recibe el tren de pulsos y los retransmite después de 50 μs de retardo junto con un código Morse de identificación propia. El interrogador aerotransportado identifica su propia corriente de pulsos y mide el intervalo temporal entre el comienzo de su interrogación y la respuesta del transpondedor terreno.

equipo medidor de distacia (dme)

USO DEL DME
DME proporciona la distancia física de la aeronave al suelo DME transpondedor expresada en millas náuticas (NM).
DME también calcula la velocidad del recorrido y el tiempo necesario para llegar a la estación si la aeronave está equipada con equipo apropiado.

COMPONENTES DEL SISTEMA:
Los componentes básicos de un sistema DME son los siguientes:
 Transmisor DME y receptor en tierra
El transmisor-receptor (véase digitales DME figura, a la derecha) que envía la señal de interrogación a la estación terrestre contiene un equipo interno para medir el intervalo de tiempo que transcurre hasta que la respuesta.
 Antena DME en el cuerpo del avión.
La antena, que se utiliza para la transmisión y recepción, es una muy pequeña "aleta de tiburón" normalmente montado en la parte inferior de la aeronave
 Pantalla de navegación de la unidad DME en la cabina del avión.
La muestra DME información en la forma de la distancia a la estación y de la aeronave respecto al suelo. La mayoría de las radios DME muestran estos datos sobre la faz de la radio

LOCALIZACIÓN DE LA ANTENA
El equipo de medición de distancia (DME) da a los pilotos distancia a una estación terrestre DME.
El piloto puede sintonizar una estación DME con el panel decontrol de la cabina de navegación.
La antena DME de la estación emite una señal de radiofrecuencia VHF en todas direcciones, que es recibida por el equipo VOR de cualquier aeronave que se encuentre dentro del rango de alcance (max. unos 240 km) y tenga sintonizada la frecuencia de dicha estación (que puede variar de 108 a 118 MHz modulada en AM).

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DME INDICADOR
DME permite a las aeronaves para establecer su rango a la estación de tierra: La distancia en millas náuticas, la velocidad en nudos de tierra, el tiempo de vuelo a la estación en cuestión de minutos.
La interpretación es directa. El piloto puede leer directamente desde el receptor de la distancia, y en su casola velocidad del recorrido y el tiempo para la estación.

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DISTANCIA DE PRINCIPIO DE MEDICIÓN
El intervalo entre la emisión y la recepción del interrogatorio de respuesta proporciona a la aeronave la información real de distancia de la estación de tierra, dicha información se muestraen el indicador de la cabina.
El transpondedor de tierra puede responder 100-200 interrogadores a la vez, es decir, desde 2700 hasta 4800 pares de impulsos por segundo (PPS). Se genera al azar pares de pulsos (señales espontáneas) para mantener una frecuencia de repetición de pulso mínimo (PRF) de alrededor de 800 cuando el número de interrogatorios descifrado es inferior a este rango. Mayores equipos de tierra DME son típicamente limitados a 100 interrogadores en un momento (2700 PPP), los nuevos equipos pueden manejar más de 200.
El receptor del avion recibe y decodifica la respuesta del transpondedor. Luego mide el lapso entre la interrogación y la respuesta y convierte esta medida en señales eléctricas de salida. La baliza presenta un retardo fijo, llamado el retraso respuesta, entre la recepción de cada par de impulsos codificados del interrogatorio y la transmisión de la respuesta correspondiente.
El transpondedor transmite periódicamente grupos especiales de pulso de identificación que se entrelazan con los pulsos de respuesta y de señales espontáneas; la aeronave decodifica estos pulsos.El receptor de la aeronave utiliza una técnica estroboscópica para reconocer las respuestas a sus propios interrogatorios entre los pulsos de muchas otras transmitidas por la baliza.
La teoría de la DME de la operación se resume a continuación.

Distancia - Equipos de medición Teoría de la operación, diagrama de bloques simplificado
PROCEDIMIENTO DE BÚSQUEDA
Ya que un interrogador puede estar respondiendo simultáneamente hasta a 100 aeronaves, necesitamos que el receptor DME tenga una manera de identificar la señal de respuesta que le corresponde a él: esto se hace enviando las interrogaciones con una separación pseudoaleatoria entre los pulsos de manera que se crea una firma única.Durante la búsqueda la frecuencia de repetición de pulsos o PRF es de 120 a 150 Hz en términos de pares de pulsos.
Después de un cierto tiempo τ una vez transmitido un par de pulsos, se abre una ventana de recepción de 20 μs, que corresponde a un viaje de ida y vuelta de 3 km, τ aumenta linealmente como τ = 18 10-3 t/150 y escanea un segmento de 2400 μs correspondiente a un espacio de unos 370 km en 20 segundos.
MEDICIONES ERRONEAS
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, que variará dependiendo de la altitud a la que nos encontremos.
Para hacernos una idea, aunque nos encontremos sobrevolando el DME, no indicará 0NM sino que nos dará una lectura en millas náuticas de la altitud a la que nos encontramos. Para obtener 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:
Hipotenusa2 = Alt2 + Dist2
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.

SEGUIMIENTO
Una vez terminada la búsqueda, la ventana temporal se centra en torno al punto que da el mayor número de pulsos de repuesta y el receptor pasa al modo de seguimiento, en el que transmite de 24 a 30 pares de pulsos por segundo
Según la distancia entre el avión y el transpondedor terreno varía, la ventana temporal sigue el movimiento del avíon de tal manera que continúa centrado alrededor del punto de máxima respuesta.
TRANSPONDEDOR
Además de enviar respuestas a las interrogaciones, cada transpondedor transmite un código Morse de identificación de tres letras con pulsos gaussianos de 3.5 μs de semianchura a una PRF de 1350 Hz cada 37.5 o 75 segundos, donde un punto dura 1/8 s y una línea 3/8 s.
Un transpondedor DME está diseñado para servir a 100 aviones a la vez, con una estadística típica de 95 en modo de seguimiento y 5 en modo de búsqueda
Hay dos momentos durante los cuales el transpondedor no está transmitiendo respuestas:
• durante los 50 μs que siguen a la recepción de una interrogación
• durante la transmisión de código Morse
A continuación se presenta un diagrama de bloques simplificado del transpondedorDME.

EXACTITUD
La exactitud del sistema DME es normalmente de 100 a 300 m. Un valor típico de 0.1 nm (nautical miles) (185 m) se da a veces como referencia.
Las fuentes de error son
• inexactitudes debidas al equipo
1. los 50 μs de retardo tras la recepción de una interrogación están sujetos a un error de ±1 μs
2. Detección por parte del receptor
• reflexiones (fenómeno de multicamino o multi-path)
EL FUTURO DEL DME
Es probable que las instalaciones del DME se retiren progresivamente mientras que los sistemas satelitales como GPS o Galileo tomen su lugar y se conviertan en el estandar de la navegación aérea. Sin embargo, a día de hoy el sistema se usa mucho y todavía se construyen radiofaros DME.

VENTAJAS DEL DME
• Proporciona a la aeronave información de distancia a la estación terrestre.
• Fácilmente asociable a CVOR, DVOR e ILS.
• Más de 200 interrogaciones simultáneas.
• Transpondedor íntegramente programable.
• Compatible con antenas sectoriales y omnidireccionales.
• Totalmente supervisable y controlable a distancia.

DESVENTAJAS DEL DME
• El sistema puede saturarse cuando hay muchas aeronaves dentro del alcance del radiofaro.
• Alguno DME asociados con el ILS pueden requerir disposiciones especiales para su protección contra la interferencia.

EMPLEOS DEL DME:
Proporciona una línea de posición circular cuando se usa un solo DME. Se obtienen posiciones si se emplea junto con el VOR.
Su indicación de distancia es muy útil cuando se realiza aproximación con instrumentos.

Facilita la tarea del ATC en la identificación de radar cuando un avión informa de su posición en función de distancia y dirección desde una estación VOR/DME.

Cuando dos aviones usan DME y vuelan en la misma vía, las distancias positivas de ambos permiten al ATC mantener una separación segura.

Las distancias precisas para el descenso se tienen cuando un Transpondedor funciona junto con ILS.

Proporciona la base para mejores patrones de acercamiento.Con un computador adicional puede llevarse a cabo la navegación por zonas con gran exactitud.
CONCLUSIONES• Se puede decir que el DME es instrumento que está instalado en la aeronave, es decir el interrogador, transmite señales y también las recibe e interpreta.
• Un DME normalmente están localizados en estaciones que incluyen sistemas VOR o ILS (Instrument Landing System) y se utilizan conjuntamente . Esto proporciona la ventaja de sintonizar la frecuencia del VOR/ILS y el interrogador del DME se sintoniza automáticamente al canal DME correspondiente.
• Una ventaja del DME es que cuando existen varias aeronaves enviando información al mismo tiempo el transpondedor de cada aeronave envia las interrogaciones con una separación pseudoaleatoria entre los pulsos de manera estas señales se distingan, asi al momento de recibir la informacion de la estacion VOR no se confunda con la informacion de otras aeronaves.

otros post mios referentes a avionica y aviacion:
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/13991924/sistema-anticolision-de-trafico-aereo-_tcas_.html
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/13992048/control-de-trafico-aereo-_atc_.html
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/13994427/sistema-de-navegacion-aerea-tactica-_tacan_.html
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/14005707/radiofaro-omnidireccional-de-muy-alta-frecuencia-_vor_.html

1 comentario - equipo medidor de distacia (dme)

@Nacho411-Cba
Justo andaba buscando esto! Muchas gracias +10