Transpondeur modes A, C et S : la technique derrière l’identification radar et l’ADS-B

Sur la carte de suivi des vols, à côté de l’Airbus en approche, on lit « Squawk 2353 », quelques lignes plus bas « Hex 3C6xxx » – et le jet d’affaires voisin a bien une altitude, mais pas de position. Derrière tout cela se cache un appareil à peine plus gros qu’un autoradio : le transpondeur. Celui qui comprend ce que font les transpondeurs modes A, C et S lit les applis de suivi des vols et les récepteurs ADS-B d’un tout autre œil. Ce guide explique pas à pas la technique derrière l’identification radar, sans te perdre dans les diagrammes d’impulsions, et montre ce qui en sert vraiment au spot.

Le transpondeur en une phrase

Un transpondeur est la station de réponse à bord : il reçoit sur 1 030 MHz une interrogation du radar secondaire et renvoie sur 1 090 MHz une réponse codée. Ce que contient cette réponse dépend du mode. Le mode A fournit une identification, le mode C l’altitude, le mode S une adresse d’avion univoque accompagnée d’autres données. L’ADS-B, enfin, est un message radio du mode S que le transpondeur émet de lui-même, sans aucune interrogation.

Radar primaire et radar secondaire

Pour comprendre les transpondeurs, un bref coup d’œil aux deux types de radar aide. Le radar primaire fonctionne comme un écho : l’antenne émet une impulsion, une partie est réfléchie par l’enveloppe de l’avion et revient. Le temps de parcours et la direction de l’antenne donnent la position. L’avion n’a rien à faire pour cela, mais ne fournit non plus aucune information sur qui il est ni à quelle altitude il vole.

Le radar secondaire (Secondary Surveillance Radar, SSR) inverse le principe. La station au sol interroge, l’avion répond activement. Comme la réponse revient avec sa propre puissance d’émission, le radar secondaire porte loin, et la réponse peut contenir des données. Les racines remontent à l’identification militaire ami-ennemi (IFF) de la Seconde Guerre mondiale. Dans les années 1950, l’OACI a commencé à normaliser la méthode pour l’aviation civile.

Le contrôle aérien combine aujourd’hui le plus souvent les deux. Comment les contrôleurs travaillent avec en Allemagne, l’article sur la DFS Deutsche Flugsicherung l’explique ; un regard en arrière sur les débuts est proposé par l’Histoire de la navigation aérienne.

Mode A : l’identification par le squawk

Le mode A est le plus ancien mode civil. La réponse contient un code à quatre chiffres que le pilote règle sur le transpondeur et que le contrôle aérien attribue par radio – le fameux « squawk two-three-five-three ». Chaque chiffre va de 0 à 7, car il s’agit d’un code octal. Les chiffres comme 8 ou 9 n’existent donc pas dans un squawk. Quatre chiffres octaux donnent 4 096 combinaisons.

Pour les contrôleurs, le squawk est le lien entre la cible radar et le plan de vol : le système sait quel code a été attribué à quel vol et affiche l’indicatif d’appel correspondant. Comme il y a si peu de codes, ils sont réattribués régulièrement dans chaque région. Un squawk n’est donc pas une identification permanente d’un avion.

Certains codes ont une affectation fixe dans le monde entier et sont particulièrement intéressants pour les spotteurs :

Code	Signification	Ce que tu peux en déduire
7700	urgence générale	L’équipage a déclaré une urgence, souvent avec un déroutement
7600	panne radio	Pas de liaison radio, l’avion suit des procédures définies
7500	intervention illicite	Détournement – en pratique très rare et souvent une erreur de saisie
7000	vol à vue sans code attribué (Europe)	typique des petits avions en VFR
1200	vol à vue sans code attribué (États-Unis)	l’équivalent américain du 7000
2000	aucun code attribué par le contrôle aérien, par ex. à l’entrée depuis une zone sans couverture radar	apparaît par ex. pour les vols venant d’espaces aériens océaniques

Ce qui se cache derrière les trois codes d’urgence et comment les sites de suivi des vols les mettent en évidence, tu le lis en détail sous Squawk 7500, 7600 et 7700. Le mode A comprend en outre la fonction Ident : quand le contrôleur demande « squawk ident », le pilote appuie sur un bouton, et la cible radar est brièvement mise en évidence à l’écran.

Mode C : l’altitude s’ajoute

Le mode C ajoute l’altitude-pression barométrique. Un altimètre ou un codeur d’altitude séparé transmet l’altitude au transpondeur, qui la transmet par paliers de 100 pieds. L’altitude se rapporte toujours à la pression standard de 1 013,25 hPa – quel que soit ce que le pilote a réglé sur son altimètre. La conversion en altitude réelle est assurée par le système radar au sol.

Les modes A et C fonctionnent ensemble dans la pratique : la station au sol alterne entre les deux types d’interrogation, qui se distinguent par l’écart entre deux impulsions – 8 microsecondes pour le mode A, 21 microsecondes pour le mode C. C’est pourquoi on parle le plus souvent simplement d’un transpondeur mode A/C.

Pour toi au spot, cela signifie : l’altitude sur la carte de suivi des vols est en règle générale un niveau de vol ou une altitude-pression, pas une indication en mètres au-dessus du sol. Par forte haute ou basse pression, un avion en finale paraît donc parfois plus haut ou plus bas qu’il ne l’est en réalité.

Mode S : chaque avion individuellement

Le mode S signifie « Select ». Ce mode a été développé à partir des années 1970 aux États-Unis et au Royaume-Uni et normalisé en 1987 par l’OACI. Il utilise les mêmes fréquences que les modes A et C et leur est rétrocompatible : un transpondeur mode S répond donc aussi aux interrogations classiques.

Le cœur est une adresse sur 24 bits, attribuée de façon permanente à chaque transpondeur. L’OACI attribue des blocs d’adresses aux États, les autorités de l’aviation en distribuent des adresses à chaque aéronef. L’adresse est le plus souvent écrite sous forme de nombre hexadécimal à six chiffres, d’où le nom de code hexadécimal (hex). Les adresses allemandes commencent par exemple par 3C à 3F. Comment déduire du code hexadécimal l’État d’immatriculation et l’immatriculation, le guide sur l’adresse OACI sur 24 bits l’explique.

Avec cette adresse, le radar peut s’adresser ciblément à un avion. Il trouve les nouvelles cibles par une interrogation générale (« All-Call »), puis interroge chaque avion individuellement. Cela réduit nettement les chevauchements. En même temps, la réponse devient un canal de données : un transpondeur mode S peut fournir l’indicatif d’appel, l’état de vol (en l’air ou au sol) et – selon l’équipement – une altitude par paliers de 25 pieds.

Elementary et Enhanced Surveillance

En Europe, on distingue deux niveaux d’équipement :

• Elementary Surveillance (ELS) : adresse, indicatif d’appel, altitude, état de vol et message de capacité du transpondeur. C’est l’équipement de base pour le vol aux instruments dans l’UE.
• Enhanced Surveillance (EHS) : l’avion fournit en plus ce qu’on appelle les Downlinked Aircraft Parameters, par exemple l’altitude cible réglée par le pilote, le cap, la vitesse indiquée et le nombre de Mach, la vitesse sol, l’inclinaison et le taux de montée ou de descente.

C’est surtout l’altitude cible sélectionnée qui est précieuse pour le contrôle aérien : le contrôleur voit si l’équipage a correctement saisi le niveau de vol autorisé avant que l’avion ne l’atteigne. Ces données apparaissent d’ailleurs aussi dans certaines vues détaillées des sites de suivi des vols – quand on y lit « Selected Altitude », la valeur vient du mode S. Ce que signifient les autres champs et symboles, le guide sur les symboles et couleurs des cartes de suivi des vols l’explique.

Squitter : quand le transpondeur émet sans qu’on l’interroge

Un transpondeur mode S n’attend pas seulement des questions. À intervalles réguliers, il émet de lui-même de courts messages avec son adresse, appelés squitters. Les stations au sol et les systèmes anticollision d’autres avions peuvent ainsi le détecter sans avoir à le chercher.

L’Extended Squitter (1090 ES) en est la variante longue – et c’est exactement l’ADS-B tel qu’il est usuel en Europe et pour les avions de ligne dans le monde entier. Ces messages contiennent la position issue du récepteur de navigation par satellite à bord, l’altitude, la vitesse, le cap et l’indicatif d’appel. Comme personne n’a besoin de poser la question, quiconque dispose d’un récepteur adapté peut écouter. C’est la base de toutes les applis de suivi des vols et de chaque récepteur ADS-B fait maison – plus à ce sujet dans l’article de base Le suivi des vols par ADS-B pour les spotteurs. Comme les messages sont rayonnés sans direction, des satellites peuvent même les capter, comme le montre l’article sur l’ADS-B spatial.

Caractéristique	Mode A	Mode C	Mode S	ADS-B (1090 ES)
Déclencheur	interrogation du radar	interrogation du radar	interrogation ciblée ou squitter	émet de façon autonome
Identification	squawk (variable)	–	adresse sur 24 bits, indicatif d’appel	adresse sur 24 bits, indicatif d’appel
Altitude	–	altitude-pression, paliers de 100 ft	altitude-pression, paliers de 25 ft selon l’appareil	altitude-pression, souvent aussi altitude GNSS
Position	seulement via le radar	seulement via le radar	seulement via radar ou MLAT	transmise par l’avion lui-même
Exploitable par un récepteur de spotteur	à peine	à peine	code hexadécimal, altitude, squawk	complètement, avec position

Aux États-Unis, il existe à côté du 1090 ES une seconde méthode ADS-B pour l’aviation générale, l’UAT sur 978 MHz. Elle n’a techniquement rien à voir avec le mode S ; plus à ce sujet sous L’UAT sur 978 MHz.

Qui doit avoir quoi à bord

Les obligations d’équipement dépendent de l’espace aérien, des règles de vol et de la classe d’avion. Les points essentiels :

• UE : le règlement d’exécution (UE) n° 1207/2011 et ses modifications prescrivent pour les vols selon les règles de vol aux instruments un transpondeur mode S. Les avions de plus de 5 700 kg de masse maximale au décollage ou de plus de 250 nœuds de vitesse de croisière maximale ont besoin en plus de l’Enhanced Surveillance et de l’ADS-B Out via 1090 ES. Des règles spéciales s’appliquent aux aéronefs d’État.
• États-Unis : depuis le 1er janvier 2020, l’ADS-B Out est obligatoire dans la plupart des espaces aériens où un transpondeur était déjà exigé auparavant, par exemple en classes A, B et C – avec 1090 ES ou UAT.
• Petits avions en Europe : la nécessité d’un transpondeur dépend de l’espace aérien, par exemple dans les zones à transpondeur obligatoire (TMZ) autour des aérodromes régionaux. En vol à vue sans code attribué, le squawk est alors sur 7000. Quels espaces aériens exigent quel équipement, l’aperçu des classes d’espace aérien A à G l’explique.

Pour toi, cela signifie : les avions de ligne et la plupart des jets d’affaires apparaissent en Europe pratiquement toujours avec leur position. Pour les petits avions, les hélicoptères, les appareils anciens et les militaires, le tableau est nettement plus varié.

Ce que tu vois réellement au récepteur

Un récepteur ADS-B sur 1 090 MHz entend tout ce qui circule sur cette fréquence : Extended Squitter, squitters courts et réponses aux interrogations radar. Cela donne des cas typiques :

• Avion avec position : le transpondeur émet de l’ADS-B. Tu vois code hexadécimal, indicatif d’appel, position, altitude et vitesse.
• Avion sans position, mais avec code hexadécimal et altitude : un transpondeur mode S sans données de position ADS-B. Des réseaux avec beaucoup de récepteurs peuvent localiser de tels avions par multilatération (MLAT) – à condition qu’au moins quatre stations entendent le signal.
• Seulement squawk et altitude, pas de code hexadécimal : un transpondeur purement mode A/C. Comme les réponses mode A/C ne contiennent pas d’adresse, on peut à peine les rattacher à un avion précis et, en règle générale, on ne peut pas les afficher sur les cartes.
• Rien du tout : transpondeur éteint, pas de transpondeur à bord ou hors de ta portée de réception. Les causes fréquentes sont réunies dans l’article Pourquoi un avion n’apparaît pas sur Flightradar.

Transpondeur et protection anticollision

Les transpondeurs ne servent pas qu’au contrôle aérien. Le système anticollision de bord TCAS (ou ACAS) interroge lui-même les transpondeurs des avions voisins et calcule à partir des réponses la distance, l’altitude et le rapprochement. Quand deux avions équipés de TCAS II se croisent, les systèmes coordonnent leurs recommandations d’évitement via le canal de données du mode S, pour que les deux n’évitent pas dans la même direction. Quel rôle des instructions contradictoires du TCAS et du contrôleur ont joué dans l’un des accidents les plus graves de l’espace aérien allemand, l’article sur la collision aérienne d’Überlingen en 2002 le décrit.

Le code hexadécimal comme outil du spotteur

Pour les spotteurs, l’adresse sur 24 bits est l’héritage le plus utile du mode S. Elle reste en général identique pour un avion tant qu’il est immatriculé dans le même État. Si l’immatriculation change à cause d’un passage dans un autre pays, l’avion reçoit le plus souvent aussi une nouvelle adresse du bloc du nouvel État. Avec le code hexadécimal, tu peux donc chercher un exemplaire précis, recouper d’anciennes observations ou retrouver un appareil dont tu ne connais pas l’indicatif d’appel. Comment faire concrètement, le guide Suivre un avion par son immatriculation ou son code hexadécimal le montre ; comment les immatriculations elles-mêmes sont construites, Comprendre les immatriculations d’avions l’explique.

Une précision pour s’y retrouver : aux États-Unis, le programme Privacy ICAO Address de la FAA permet d’utiliser pour certains avions une adresse temporaire, non attribuée publiquement. Un code hexadécimal inconnu n’y est donc pas automatiquement une erreur. Les avions militaires, en outre, n’émettent parfois pas du tout ou avec des données restreintes – plus à ce sujet sous Suivre les avions militaires en ligne.

À quoi faire attention

• Ne prends pas le squawk pour une identification. Le même code apparaît le même jour sur des vols complètement différents. Pour l’identité, ce sont le code hexadécimal et l’immatriculation qui comptent.
• Lis les codes d’urgence avec prudence. Un 7500 qui clignote brièvement est souvent une erreur de saisie en changeant de code. Une urgence n’est confirmée que si elle reste affichée plus longtemps ou si le contrôle aérien la communique.
• Situe correctement les altitudes en approche. L’altitude-pression et l’altitude réelle diffèrent selon la pression atmosphérique. Pour l’approche, l’écart de temps avant l’atterrissage compte plus que le chiffre exact.
• Garde le droit en tête. Recevoir de l’ADS-B ne pose pas de problème dans beaucoup de pays, mais la transmission de données et de communications radio obéit à ses propres règles. Des aperçus figurent sous Recevoir et partager des données ADS-B et Écouter la radio aéronautique : la situation juridique.

Conclusion

Les modes A, C et S sont trois étapes de développement d’une même idée : l’avion répond au radar et en révèle plus qu’un simple écho. Le mode A a apporté l’identification, le mode C l’altitude, le mode S l’adresse univoque et le canal de données. Du squitter du mode S est enfin né l’ADS-B – et avec lui la technique qui te montre au spot quel avion tourne en finale. Celui qui connaît ce jeu d’ensemble comprend aussi pourquoi certains avions manquent sur la carte ou n’apparaissent que par MLAT.