Os altímetros de radar são instrumentos baseados em radiofrequência que medem a altura de uma aeronave acima do terreno ou da água, fornecendo dados relativos à altura acima do nível do solo (AGL) para navegação, controlo de voo e operações de aterragem. Estes sensores permitem o voo a baixa altitude, a monitorização da distância em relação ao terreno, a manutenção automática da altitude e as operações de acompanhamento do terreno.
Esta categoria inclui fabricantes de altímetros de radar que fornecem equipamentos para caças, helicópteros táticos, aeronaves de transporte e UAVs.
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Os altímetros de radar são instrumentos de radiofrequência (RF) que medem a distância vertical entre uma aeronave e o terreno, a água ou outra superfície refletora situada diretamente abaixo dela. Ao contrário dos altímetros barométricos, que determinam a altitude em relação a uma referência de pressão atmosférica, os altímetros de radar fornecem a altura acima do nível do solo (AGL) através da transmissão de sinais de rádio em direção à superfície e da análise dos reflexos recebidos, apoiando a navegação a baixa altitude, a monitorização da distância em relação ao terreno, o controlo de voo e as operações de aterragem.
Altímetro de radar da TUALCOM
Os altímetros de radar militares são utilizados em caças, helicópteros táticos, aeronaves de transporte e veículos aéreos não tripulados (UAV), com sistemas disponíveis para diferentes intervalos de altitude, requisitos de precisão e restrições de integração nas aeronaves. As configurações comuns incluem altímetros de radar de onda contínua modulada em frequência (FMCW), pulsados, digitais, compactos e integrados, sendo a arquitetura de medição de distância subjacente selecionada de acordo com os requisitos da plataforma e da missão.
Os altímetros de radar utilizam diferentes técnicas de transmissão e processamento de sinais para determinar a altura da aeronave acima da superfície subjacente. Um sistema típico combina um transmissor, antenas de transmissão e receção, um recetor e componentes eletrónicos de processamento de sinais que analisam o sinal refletido para calcular a distância e fornecer dados de altitude aos ecrãs da cabina de pilotagem, aos controladores de voo e a outros sistemas de aviónica.
| Tipo de altímetro de radar | Princípio de medição | Características Principais | Aplicações militares |
| Altímetros de radar FMCW | Mede a diferença de frequência entre os sinais modulados em frequência transmitidos e refletidos | Medição contínua, alta resolução de alcance e atualizações frequentes | Aeronaves militares, helicópteros e UAVs |
| Altímetros de radar de impulsos | Medem o tempo de ida e volta dos impulsos de radar transmitidos | Medição do tempo de voo e características de pulso configuráveis | Aeronaves especializadas e aplicações de longo alcance |
| Altímetros de radar digitais | Utilizam processamento de sinal digital com técnicas de telemetria FMCW ou por impulsos | Filtragem digital, diagnóstico e saídas de dados configuráveis | Aviônica militar moderna e plataformas autónomas |
| Altímetros de radar compactos para UAVs | Utilizam normalmente FMCW miniaturizado ou outras arquiteturas de radar de curto alcance | Requisitos reduzidos em termos de dimensões, peso e consumo de energia | Pequenos UAV, multirrotores e aeronaves de descolagem e aterragem verticais (VTOL) |
| Módulos integrados de altímetro de radar | Combina a transmissão, a receção e o processamento de radar num único conjunto integrado | Embalagem compacta, instalação simplificada e redução do hardware externo | Aviônicos incorporados e aeronaves autónomas |
| Altímetros de radar de alta altitude | Utilizam arquiteturas de telemetria por radar concebidas para distâncias de medição alargadas | Cobertura de altitude alargada com requisitos específicos de antena e processamento para cada aplicação | Plataformas aéreas especializadas e de alta altitude |
Os altímetros de radar determinam a altura da aeronave através da análise do atraso ou das características de frequência dos sinais de rádio refletidos pela superfície abaixo. Os sistemas eletrónicos de processamento convertem estas medições em valores de altitude para os ecrãs da cabina de pilotagem, os sistemas de aviónica e os controladores de voo. A precisão da medição depende de fatores que incluem a atitude da aeronave, as características da antena, a geometria do terreno, a refletividade da superfície e as condições do sinal.
As medições de altitude por radar fornecem informação contínua sobre a altura da aeronave acima da superfície subjacente, complementando as referências barométricas e outras referências de altitude durante o voo a baixa altitude. Estas medições ajudam os pilotos e os sistemas de controlo de voo a manterem-se cientes da separação vertical em relação ao terreno ou à água, particularmente onde a elevação do solo varia significativamente ou onde as referências de altitude convencionais não indicam diretamente a distância segura em relação à superfície.
Os altímetros de radar fornecem medições de distância vertical aos sistemas de monitorização da distância ao terreno, de aviso de proximidade ao solo e de alerta de altitude. Quando integrados com aviónica compatível, os dados de altitude por radar podem acionar avisos quando uma aeronave se aproxima de limiares de altura predefinidos ou de condições potencialmente inseguras. No entanto, os altímetros de radar com antena voltada para baixo não conseguem detetar de forma independente terreno ascendente ou obstáculos à frente, exigindo sensores adicionais ou informações sobre o terreno para funções de aviso preditivo.
Os altímetros de radar fornecem informação de altitude a pilotos automáticos e sistemas de controlo de voo compatíveis, permitindo que as aeronaves e os UAVs mantenham uma altitude especificada em relação à superfície subjacente. Os controladores de voo utilizam estas medições para ajustar os comandos de controlo vertical e compensar as variações na elevação da superfície. O desempenho depende da frequência de atualização do sensor, da estabilidade das medições, das características do terreno e das capacidades de resposta do sistema de controlo da aeronave.
Durante a aproximação e a aterragem, os altímetros de radar fornecem medições diretas de altura perto do solo, onde a informação precisa relativa à superfície se torna cada vez mais importante. As aeronaves devidamente equipadas podem utilizar estas medições para apoiar funções de aterragem automatizadas, avisos de altitude, controlo da manobra de nivelamento, funções de altura de decisão e outras operações da fase de aterragem. Os dados de altitude do radar complementam outros dados de navegação e orientação utilizados para gerir as fases finais da descida.
As medições de altitude por radar podem ser combinadas com dados de navegação inerciais, barométricos e baseados em satélite para apoiar a estimativa do estado vertical e o controlo de voo. Os sistemas de navegação integrados utilizam estas medições complementares para melhorar a consistência das informações de altitude, compensar as limitações de sensores individuais e fornecer dados às funções de controlo automatizadas. As arquiteturas de fusão de sensores também podem utilizar dados de altitude por radar para apoiar o posicionamento e a navegação relativos ao terreno, quando a informação de posicionamento externa é limitada.
Altímetro de radar FMCW BORADAR-100 para UAV da SAGLAMTEK
Os sistemas de navegação de aeronaves utilizam várias tecnologias para determinar a altitude, a altura ou a distância em relação às superfícies circundantes, sendo que cada uma delas fornece uma referência diferente. Os altímetros de radar distinguem-se por medirem diretamente a distância até à superfície refletora situada por baixo da aeronave, em vez de determinarem a altitude em relação a uma referência atmosférica, baseada em satélite ou geográfica fixa.
As arquiteturas de navegação integradas podem combinar altímetros de radar com sensores barométricos, Sistemas de Navegação Inercial (INS) e recetores GNSS, de modo a que cada fonte forneça informação vertical complementar e contribua para melhorar a resiliência global da navegação.
Os altímetros de radar militares podem estar sujeitos a requisitos ambientais, elétricos, eletromagnéticos e de garantia do sistema, dependendo da aeronave, da instalação, do programa de aquisição e dos critérios de aeronavegabilidade ou certificação aplicáveis.
A compatibilidade eletromagnética reveste-se de particular importância, uma vez que os altímetros de radar convencionais das aeronaves operam habitualmente na banda de 4,2–4,4 GHz. A implantação de redes sem fios 5G em bandas adjacentes suscitou preocupações quanto a potenciais interferências com os recetores dos altímetros de radar, especialmente nos casos em que sinais fortes afetam o desempenho do recetor. A compatibilidade dos altímetros de radar com o 5G depende de fatores que incluem a filtragem do recetor, a suscetibilidade à interferência, as características da antena, as condições de instalação e o ambiente de RF circundante.
Os desenvolvimentos na eletrónica de radar, no processamento incorporado e na navegação autónoma estão a influenciar a conceção dos altímetros de radar militares, com uma ênfase crescente na miniaturização, no processamento flexível, na tolerância à interferência e na integração com outros sensores de navegação.
Em conjunto, estes desenvolvimentos estão a apoiar a integração de altímetros de radar em aeronaves militares e sistemas autónomos cada vez mais compactos, ao mesmo tempo que respondem a requisitos exigentes em termos de desempenho de medição, fiabilidade, integração de navegação e compatibilidade eletromagnética.
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