BR112018069354B1 - Otimização de alcance de sistema de ancoragem de aeronave - Google Patents

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Abstract

a presente invenção se refere a um sistema de ancoragem de aeronave que compreende: um sistema de posicionamento e verificação com base em luz adaptado para varrer um volume (120) em conexão com um suporte, uma unidade de recebimento adaptada para receber dados de vigilância de um sistema de vigilância de aeroporto, em que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz é adicionalmente adaptado para controlar a extensão do volume varrido com base nos dados de vigilância recebidos.

Description

“OTIMIZAÇÃO DE ALCANCE DE SISTEMA DE ANCORAGEM DE AERONAVE” CAMPO DA TÉCNICA
[001] A presente invenção geralmente refere-se a sistemas de ancoragem de aeronaves e, em particular, a um sistema de ancoragem de aeronave adaptado para receber informações de um sistema de vigilância de aeroporto e usar as informações recebidas no controle de um sistema de posicionamento e verificação com base em luz no processo para guiar um avião a um suporte.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Em grandes aeroportos, é comum usar pontes de embarque para facilitar a transferência de passageiros para e de aeronaves. Normalmente, as pontes de embarque são ajustáveis em altura e são telescopicamente extensíveis de modo que passageiros possam entrar ou sair da aeronave sem que sejam expostos ao clima e sem que tenham que entrar na área ou suporte de ancoragem em que a aeronave está estacionada.
[003] Para tornar possível fixar a ponte de embarque à aeronave, a aeronave precisa ser guiada para uma posição de parada predeterminada no suporte. Geralmente, o piloto é guiado por uma linha de entrada pintada no solo, que termina em uma posição de parada predeterminada. Adicionalmente, visto que a vista do suporte ou área de ancoragem é limitada do interior da cabine da aeronave, o piloto é normalmente guiado tanto por funcionários no solo ou, como nos anos mais recentes, quanto por um sistema de orientação de ancoragem visual (VDGS).
[004] Um VDGS tipicamente opera emitindo-se pulsos de luz, por exemplo, pulsos de laser, a partir de uma
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2/27 localização em conexão ao suporte, por exemplo, na construção de terminal. Os pulsos de luz são normalmente emitidos em uma direção ao longo da linha de entrada, em que uma aeronave em aproximação que segue a linha de entrada refletirá os pulsos de luz em direção a um detector. Uma unidade de controle nos VDGS pode, então, calcular a distância para a aeronave conforme a mesma se aproxima da posição de parada. Alternativamente, uma varredura mais complexa do volume na área de suporte pode ser realizada direcionando-se os pulsos de luz em direções diferentes na área de suporte de modo que partes diferentes da aeronave em aproximação reflitam os pulsos de luz, em que não apenas a distância para a aeronave possa ser determinada, mas também o tipo de aeronave possa ser identificado analisando-se as reflexões.
[005] Adicionalmente, o VDGS pode incluir uma exibição disposta, por exemplo, na construção de terminal, em uma localização em que seja claramente visível ao piloto, em que a exibição pode fornecer orientação, por meio de caracteres e/ou símbolos, ao piloto enquanto manobra a aeronave para a posição de parada.
[006] No entanto, a faixa do VDGS é limitada por diversas razões. A energia máxima nos pulsos de luz precisa ser limitada para cumprir com regulamentos de segurança ocular a laser. Como pode ser entendido, o piloto em uma aeronave em aproximação será diretamente exposto aos pulsos de luz, o que poderia levar a lesões oculares caso a energia de luz fosse muito alta. O mesmo se aplica a funcionários que trabalham no solo na área de suporte.
[007] Adicionalmente, as condições atmosféricas na área de suporte afetam a faixa do VDGS. A atmosfera atenua,
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3/27 absorve e desvia os pulsos de luz, especialmente em situações em que as condições climáticas incluem nevoeiro ou chuva pesada. Dessa forma, a faixa eficaz de um VDGS equipado com laser está normalmente na faixa de 100 a 200 m sob condições ideais.
[008] É importante que uma aeronave em aproximação seja detectada o mais cedo possível quando se desloca em direção à posição de estacionamento (no ponto de parada). Isso é especialmente importante a partir de uma perspectiva de segurança, em que a aeronave em aproximação precisa se aproximar do suporte de uma maneira que minimize o risco de entrar em contato com objetos no solo, bem como a ponte e a construção de terminal em si. Uma detecção precoce torna possível fornecer melhor orientação ao piloto e também torna possível que o VDGS realize uma determinação melhor do tipo e/ou versão de aeronave que está se aproximando. A última é especialmente importante, uma vez que a ponte de embarque precisa estar alinhada corretamente à aeronave quando atinge o ponto de parada.
[009] A operação do VDGS pode aproximadamente ser dividida em dois estágios: um estágio de captura em que o VDGS examina o volume em conexão ao suporte para detectar/encontrar uma aeronave e um estágio de rastreamento em que o VDGS encontra um objeto/aeronave e busca determinar o tipo e/ou versão da aeronave, bem como guiar a aeronave para o ponto de parada. Durante o estágio de captura, o VDGS pode precisar varrer sobre um grande volume que depende do modelo do aeroporto e, em particular, que depende da disposição dos suportes, isto é, alguns suportes podem cobrir uma grande área (normalmente uma área que corresponde pelo
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4/27 menos ao tamanho da maior aeronave esperada, por exemplo, um quadrado de 80 m por 80 m), em que a faixa do VDGS precisa ser maior para alcançar a extremidade mais distante de suporte. Adicionalmente, o VDGS precisa ter capacidade para varrer sobre um grande ângulo para capturar objetos (aeronave) que se aproximam dos lados.
[010] Tentativas foram feitas para fornecer detecção precoce de aeronaves posicionando VDGS mais à frente na área de suporte, na direção oposta ao ponto de parada, como em um posto separado em conexão com o ponto de entrada da área de suporte, ou em uma porção da ponte de embarque próxima ao ponto de entrada da área de suporte. No entanto, visto que é desejável minimizar o número de objetos na área de suporte, considerações estéticas e de segurança limitam fortemente a viabilidade de tais disposições.
[011] Consequentemente, existe uma necessidade não atendida por um sistema e método para identificar e guiar uma aeronave para uma posição de parada. Existe, adicionalmente, uma necessidade não atendida por tal sistema e método, que fornece operação confiável mesmo sob condições ambientais desfavoráveis como nevoeiro, chuva pesada, neve, etc., e que reduz o potencial para identificar incorretamente o tipo de aeronave a ser estacionada.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[012] Em vista do exposto acima, um objetivo da invenção é fornecer sistema e método para otimizar e, sob circunstâncias favoráveis, também aumentar a faixa eficaz do VDGS sem aumentar a energia nos pulsos emitidos de luz para um nível possivelmente nocivo.
[013] De acordo com um primeiro aspecto, a presente
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5/27 invenção é implementada por meio de um sistema de ancoragem de aeronave que compreende: um sistema de posicionamento e verificação com base em luz, de preferência, laser, adaptado para varrer um volume em conexão com um suporte, uma unidade de recebimento adaptada para receber dados de vigilância de um sistema de vigilância de aeroporto, em que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz é adicionalmente adaptado para controlar a extensão do volume varrido com base nos dados de vigilância recebidos.
[014] Uma vantagem com essa modalidade é que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode varrer um volume de uma certa extensão com base nos dados de vigilância recebidos. Ou seja, ao invés de varrer às cegas um volume em conexão com o suporte, o sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode usar os dados de vigilância recebidos para focar em varrer um volume determinado a ser de maior interesse. A título de exemplo, um volume pode ser determinado a ser de interesse se os dados de vigilância indicarem que uma aeronave pode estar presente ou que, em breve, estará presente naquele volume. Dessa forma, o sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode, com base nos dados fornecidos pelo sistema de vigilância, realizar uma varredura muito eficiente de um volume em conexão com um suporte. O termo um volume em conexão com um suporte significa, no presente documento, um volume que substancialmente envolve uma área de suporte. A aeronave pode ser estacionada dentro de uma área de suporte. O volume pode ter uma extensão de modo que envolva uma área que é maior que o suporte, de preferência, em uma direção em relação a uma pista de táxi do aeroporto. O volume pode ser
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6/27 de formatos diferentes que dependem da disposição do sistema de posicionamento e verificação com base em luz. O suporte pode estar disposto em frente a uma construção de terminal de modo que passageiros possam entrar e/ou sair de uma aeronave estacionada. Alternativa ou adicionalmente, o suporte pode estar disposto em uma localização remota de uma construção de terminal. O suporte remoto pode ser usado para estacionar aeronave que não está em operação, ou para embarcar/desembarcar passageiros e/ou bens para adicionalmente transportar da área de suporte remota para outra localização.
[015] Uma vantagem adicional é que, combinando-se os dados de vigilância recebidos com os dados fornecidos examinando-se o volume em conexão ao suporte, a posição de uma aeronave pode ser determinada com alta precisão em qualquer lugar no aeroporto. Adicionalmente, sensores de cooperação do sistema de vigilância também permitem que dados adicionais sobre a aeronave em aproximação sejam adquiridos como, por exemplo, um identificador exclusivo de avião. Normalmente, o sistema de vigilância pode determinar a posição de uma aeronave na pista de pouso e decolagem ou pista de táxi com alta precisão, mas como a aeronave se aproxima da área de suporte, em particular próxima às construções de terminal, a exatidão dos dados de posição do sistema de vigilância deteriora devido à presença de, por exemplo, construções ou outras estruturas que interferem nos sensores no sistema de vigilância (isto é, pulsos de radar de bloqueio, que causam leitura errada por reflexões e múltiplos percursos de propagação/formação de imagensfantasma etc.).
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[016] Na modalidade preferencial revelada a seguir, o sistema de ancoragem utiliza um sistema de verificação e posicionamento com base em laser. É enfatizado que como uma alternativa, o sistema de ancoragem pode ser equipado com radar ou meios ópticos (por exemplo, uma câmera) para varrer o volume. No primeiro caso, uma antena de radar que fornece um feixe de radar suficientemente estreito pode ser utilizado de modo que a resolução da varredura seja suficiente para detectar e determinar a posição de uma aeronave em aproximação. No último caso, uma câmera e software de conhecimento de imagem associada pode ser utilizada para detectar e determinar a posição da aeronave. Como uma alternativa ao laser, luz visível, bem como infravermelha pode ser usada para emitir luz a ser refletida por uma aeronave em aproximação.
[017] O sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode compreender pelo menos um transmissor a laser adaptado para emitir luz em direções diferentes no volume e um detector adaptado para detectar luz refletida de objetos no volume.
[018] Uma vantagem com essa modalidade é que um número limitado de transmissores a laser pode ser usado para varrer todo o volume, tornando, assim, o sistema compacto. Mesmo um único transmissor adaptado para varrer o azimute e elevação em um amplo ângulo pode ser usado para determinar a posição e o tipo de uma aeronave em aproximação. O pelo menos um transmissor a laser pode ser adaptado para emitir luz em direções diferentes de modo que um volume de um formato piramidal (por exemplo, tetraedro ou pentaedro) possa ser varrido. Alternativa ou adicionalmente, dois ou mais
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8/27 transmissores a laser podem ser usados em combinação e adaptados para emitir luz em direções diferentes de modo que volumes de outros formatos, por exemplo, retangular, possam ser varridos.
[019] O sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode ser adaptado para reduzir o tamanho do volume varrido com base nos dados de vigilância recebidos.
[020] Uma vantagem com essa modalidade é que um menor volume pode ser varrido mais rapidamente. A título de exemplo, os dados de vigilância podem indicar que uma aeronave pode estar presente, ou estará presente em breve, em um subvolume do volume original em conexão com o suporte, pelo qual o sistema pode focar a varredura para aquele menor volume. O termo reduz o tamanho significa no presente documento que o sistema pode ser adaptado para reduzir o tamanho do volume varrido em qualquer dimensão que depende do formato do volume varrido.
[021] O sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode ser adaptado para deslocar o volume varrido lateralmente com base nos dados de vigilância recebidos.
[022] Uma vantagem com essa modalidade é que um volume que, com base nos dados de vigilância recebidos, é determinado como sendo de interesse, pode ser varrido. A título de exemplo, se os dados de vigilância indicarem que uma aeronave pode estar presente, ou estará presente em breve, em um volume deslocado lateralmente do volume varrido acorrente, o sistema pode deslocar o volume varrido lateralmente de modo que o volume de interesse seja varrido. O termo lateralmente significa no presente documento que o sistema pode realizar um movimento de translação do volume
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9/27 em qualquer direção ou que o sistema pode realizar um deslocamento angular do volume de modo que seja direcionado para um novo ângulo de azimute ou de elevação.
[023] O sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode ser adaptado para varrer um volume que se estende em uma direção radialmente fora do sistema de verificação e posicionamento com base em laser, em que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz é adaptado para reduzir o tamanho do volume varrido restringindo-se a extensão do volume na direção radial.
[024] Uma vantagem com essa modalidade é que o sistema pode reduzir o tamanho do volume varrido de modo que alcance uma distância desejada em direção à, por exemplo, pista de táxi do aeroporto. A título de exemplo, a faixa visual no suporte pode ser restrita de modo que seja relevante reduzir o volume varrido em uma direção radialmente fora do sistema de posicionamento e verificação com base em luz. O termo radialmente significa no presente documento que a direção se estende radialmente fora de um único transmissor a laser. Alternativa ou adicionalmente, a direção radial é definida como um vetor normal que se estende para fora de um grupo de transmissores dispostos ao longo de uma linha. Alternativa ou adicionalmente, a direção radial é definida como uma direção que se estende radialmente para fora de um único transmissor a laser entre um grupo de transmissores.
[025] O sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode ser adaptado para varrer um volume que se estende em uma direção radialmente para fora do sistema de verificação e posicionamento com base em laser e em uma direção transversal para a direção radial, em que o sistema
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10/27 de posicionamento e verificação com base em luz é adaptado para reduzir o tamanho do volume varrido restringindo-se a extensão do volume na direção transversal.
[026] Uma vantagem com essa modalidade é que um menor volume, lateral ou verticalmente, pode ser varrido mais rapidamente. O termo transversal significa no presente documento que o sistema pode reduzir a largura e/ou a altura do volume varrido conforme visto em uma direção do sistema de posicionamento e verificação com base em luz. A título de exemplo, o sistema pode estar disposto para reduzir o padrão de feixe de azimute de modo que a largura do volume varrido seja reduzida. Alternativa ou adicionalmente, o sistema pode estar disposto para reduzir o padrão de feixe de elevação de modo que a altura do volume seja reduzida. Alternativa ou adicionalmente, um ou mais transmissores a laser entre um grupo de transmissores pode ser controlado para reduzir sua potência de transmissão de modo que o tamanho transversal do volume seja reduzido.
[027] Os dados de vigilância recebidos podem compreender pelo menos um dentre: dados de identificação, tipo, versão e posição de uma aeronave.
[028] Uma vantagem com essa modalidade é que o sistema de ancoragem de aeronave é avisado com antecedência sobre uma aeronave que se aproxima do suporte. Os dados de identificação, tipo e versão da aeronave podem ser usados para determinar as propriedades e aparência da aeronave para facilitar a verificação da aeronave. Alternativa ou adicionalmente, os dados de identificação, tipo e versão da aeronave podem ser usados para consultar um bando de dados externo sobre a posição da aeronave. Os dados de posição
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11/27 podem ser usados para controlar a extensão do volume varrido de modo que seja direcionado para a aeronave e/ou restrito a um subvolume em que a aeronave esteja ou espera-se que esteja em breve. Alternativa ou adicionalmente, os dados de posição podem ser usados para consultar um banco de dados externo sobre os dados de identificação, tipo e/ou versão da aeronave na posição recebida. Os dados de posição podem ser usados para calcular uma velocidade e curso da aeronave.
[029] Os dados de vigilância recebidos podem compreender informações referentes às condições climáticas atuais no aeroporto.
[030] Uma vantagem com essa modalidade é que o sistema pode controlar o tamanho e/ou formato do volume varrido que depende de condições climáticas atuais no aeroporto. A título de exemplo, as condições climáticas predominantes no aeroporto podem restringir a faixa visual do sistema de posicionamento e verificação com base em luz, como durante chuva pesada ou neve, nevoeiro, etc. O sistema pode, nessa situação, determinar a redução do tamanho do volume varrido reduzindo-se a faixa de transmissor/detector a laser, visto que objetos em uma longa distância são apenas detectáveis com uma baixa probabilidade.
[031] O sistema de vigilância pode ser pelo menos um dentre: sistemas de radar de movimento de solo, ADS-B, ModoS e GPS.
[032] Uma vantagem com essa modalidade é que o sistema de ancoragem de aeronave pode receber dados de sistemas que já estão instalados no aeroporto. O receptor atua como uma interface em direção a esses sistemas para facilitar controle confiável do tamanho e/ou formato do volume varrido.
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[033] O sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode ser adaptado para detectar a aeronave no volume varrido.
[034] Uma vantagem com essa modalidade é que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode operar em um estado de captura, em que o controle da extensão do volume varrido é otimizado para detecção de uma aeronave no volume varrido. O volume varrido pode ter uma extensão em azimute, elevação e faixa de modo que uma detecção confiável seja facilitada. A extensão do volume varrido pode ser ajustada de modo que, no máximo, a faixa seja alcançada para detectar uma aeronave em uma distância mais distante possível da posição de estacionamento no suporte. A extensão do volume varrido pode ser ajustada de modo que um volume tão grande quanto possível seja varrido, caso os dados de vigilância recebidos indiquem uma posição incerta da aeronave. A extensão do volume varrido pode ser ajustada de modo que um volume estreito (em azimute e/ou elevação) seja varrido, caso os dados de vigilância recebidos indiquem a posição da aeronave com elevada certeza.
[035] O sistema de posicionamento e verificação com base em luz pode ser adaptado para verificar a aeronave no volume varrido.
[036] Uma vantagem com essa modalidade é que uma vez que a aeronave é detectada no volume, o sistema pode controlar a extensão do volume de modo que uma verificação confiável da aeronave seja facilitada. A extensão do volume varrido pode ser ajustada de modo que um volume estreito (em azimute e/ou elevação) seja varrido, para fornecer uma leitura de alta resolução [varredura] do objeto detectado no volume.
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Com base nos dados de vigilância recebidos, o sistema pode controlar a extensão do volume de modo que partes específicas da aeronave detectada sejam varridas para detectar características que distinguem a aeronave. Os dados de vigilância recebidos podem compreender informações sobre o tipo e/ou versão da aeronave, em que o sistema pode consultar um banco de dados interno ou externo para determinar a posição relativa de características que distinguem (como os motores) a aeronave e adicionalmente controla a extensão do volume, isto é, foca nas características que distinguem, de modo que uma verificação do tipo e/ou versão da aeronave seja facilitada.
[037] A unidade de processamento pode ser adaptada para controlar o sistema de posicionamento e verificação com base em luz para verificar pelo menos um dos dados de identificação, tipo e versão da aeronave.
[038] Uma vantagem com essa modalidade é que o sistema de ancoragem de aeronave, ou qualquer outra entidade operativamente conectada ao sistema de ancoragem de aeronave, pode atuar com base na verificação. O sistema de ancoragem de aeronave pode indicar ao piloto da aeronave para parar a aeronave caso a verificação falhe. O sistema de ancoragem de aeronave pode iniciar uma nova varredura do volume de extensão controlada caso a verificação falhe.
[039] A unidade de processamento é adaptada para recuperar o tipo e/ou versão da aeronave a partir de um banco de dados com base nos ditos dados de identificação.
[040] Uma vantagem com essa modalidade é que a manutenção do sistema é facilitada. O banco de dados pode ser interno ou externo ao sistema. Um banco de dados interna pode ser
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14/27 periódica ou ocasionalmente atualizado por meio de uma conexão com um sistema de banco de dados de aeroporto. O sistema pode consultar um banco de dados externo conforme a ocasião exige. Um banco de dados externo pode estar sob supervisão de uma autoridade de controle de aeroporto, aumentando, assim, a confiabilidade dos dados armazenados no mesmo.
[041] O sistema de ancoragem de aeronave pode compreender uma interface adaptada para fornecer dados de aeronave ao sistema de vigilância. A interface pode ser adaptada para fornecer dados de aeronave ao sistema de vigilância através de um banco de dados.
[042] Uma vantagem com essa modalidade é que fornecendose o sistema de vigilância com dados de aeronave do sistema de ancoragem, a posição de uma aeronave pode ser conhecida pelo sistema de vigilância com alta precisão em qualquer lugar no aeroporto. Normalmente, o sistema de vigilância pode determinar a posição de uma aeronave na pista de pouso e decolagem ou pista de táxi com alta precisão, mas como a aeronave se aproxima da área de suporte, em particular próxima às construções de terminal, a exatidão dos dados de posição do sistema de vigilância deteriora devido à presença de, por exemplo, construções ou outras estruturas que interferem nos sensores no sistema de vigilância (isto é, pulsos de radar de bloqueio, que causam leitura errada por reflexões e múltiplos percursos de propagação/formação de imagens-fantasma etc.). Visto que o sistema de vigilância, de acordo com essa modalidade, recebe dados de aeronave adquiridos pelo sistema de ancoragem na área de suporte, os problemas acima são atenuados.
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[043] O sistema de ancoragem de aeronave pode fornecer dados de aeronave que compreendem pelo menos um dentre: dados verificados de identificação, tipo, versão e posição da aeronave.
[044] Uma vantagem com essa modalidade é que o sistema de vigilância pode receber dados muito detalhados sobre a aeronave na área de suporte, aumentando, assim, a segurança no aeroporto e, particularmente, na área de suporte.
[045] Outros objetivos, características e vantagens da presente invenção irão aparecer a partir da descrição detalhada a seguir, das reivindicações anexas, bem como dos desenhos.
[046] Geralmente, todos os termos usados nas reivindicações devem ser interpretados, de acordo com seu significado comum no campo técnico, a menos que explicitamente definido de outra forma no presente documento. Todas as referências a um/uma/o/a [elemento, dispositivo, componente, meio, etapa etc.] devem ser interpretadas abertamente como se referindo a pelo menos uma ocorrência do dito elemento, dispositivo, componente, meio, etapa, etc., a não ser que seja explicitamente indicado em contrário. As etapas de qualquer método revelado no presente documento não devem ser realizadas na exata ordem revelada, a menos que explicitamente indicado.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[047] Os objetivos, recursos e vantagens da presente invenção acima, assim como objetivos, recursos e vantagens adicionais, serão mais bem entendidos através da descrição detalhada ilustrativa a seguir e não limitantes das modalidades preferenciais da presente invenção, com
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16/27 referência aos desenhos anexos, sendo que o mesmo número de referência será usado para elementos similares, em que:
Figuras 1 a e 1b são vistas esquemáticas de um sistema de ancoragem de aeronave 100, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção;
Figura 2 ilustra diagramaticamente um sistema de ancoragem, de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção;
Figura 3 ilustra diagramaticamente um sistema de ancoragem, de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção;
Figura 4 ilustra diagramaticamente um sistema de ancoragem, de acordo com uma quarta modalidade da presente invenção;
DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERENCIAIS
As Figuras 1a e 1b são uma vista esquemática de um sistema de ancoragem de aeronave 100, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. O sistema de ancoragem de aeronave 100 compreende um sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110 que é adaptado para varrer um volume 120, ou uma parte de um volume em conexão com um suporte como um setor vertical ou horizontal, conforme será revelado em mais detalhes abaixo, em conexão a um suporte 130. Na Figura 1, uma projeção 2D do volume 120 é indicada pelas linhas tracejadas 121, 122. Conforme mencionado anteriormente, na seguinte descrição de modalidades preferenciais, o sistema será revelado com uso de um transmissor a laser como fonte de luz para o sistema de posicionamento e verificação com base em luz 110. No entanto, é enfatizado que como uma alternativa, o sistema de
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17/27 ancoragem pode ser equipado com radar, um feixe de luz focado, ou outros meios ópticos (por exemplo, uma câmera) para varrer o volume.
[048] O sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110 compreende pelo menos um transmissor a laser 111 adaptado para emitir pulsos de laser em direções diferentes no volume 120. A título de exemplo, fornecendose o transmissor a laser 111 com dois espelhos (não mostrados) é possível mirar o laser refletindo-se os pulsos de laser para fora sobre a área de suporte. Um espelho controla o ângulo horizontal do laser, enquanto o outro espelho controla o ângulo vertical. Cada espelho é controlado por uma máquina motriz de etapa correspondente, que, por sua vez, é controlada por um processador (não mostrado) para realizar a varredura, de acordo com um padrão específico (isto é, que visa o pulso de laser em direções diferentes). Um detector 112 detecta pulsos de laser que foram refletidos por objetos dentro da faixa de transmissor a laser 111.
[049] De acordo com a presente modalidade, o sistema 110 controla o espelho horizontal para alcançar um ângulo predeterminado horizontal contínuo dentro de um ângulo predeterminado (por exemplo, +/- 10 graus) em etapas fixas (por exemplo, 0,1 etapas de grau angular). Uma etapa angular é tomada para cada resposta do detector 112. Os pulsos de laser são emitidos em uma frequência predeterminada (por exemplo, 400 Hz), que fornece uma nova leitura do detector 112 a cada 2,5 ms. De modo semelhante, o espelho vertical pode ser controlado para alcançar uma varredura vertical dentro de um ângulo predeterminado (por exemplo, entre +20 e -30 graus) em etapas fixas (por exemplo, 0,1 etapas de
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18/27 grau angular) com uma etapa a cada 2,5 ms.
[050] Uma descrição mais detalhada do procedimento de varredura pode ser encontrada, por exemplo, no documento U.S. 6.563.432 depositado pelo presente requerente.
[051] Em outras palavras, com referência à Figura 1b, o transmissor a laser 111 é adaptado para varrer o volume 120 em uma direção horizontal a partir de um ponto de extremidade em que o feixe de luz segue a linha tracejada 121, para outro ponto de extremidade em que o feixe de luz segue a linha tracejada 122. Para cada etapa na direção horizontal, o transmissor a laser 111 é adaptado para varrer o volume 120 em uma direção vertical a partir de um ponto de extremidade, por exemplo, +20 graus em relação ao plano terra, para outro ponto de extremidade, por exemplo, -30 graus em relação ao plano terra. Por esse procedimento, um volume 120 com um formato piramidal com um vértice no transmissor a laser 111 é varrido. Em uma modalidade alternativa, os espelhos podem ser controlados para varrer um volume de um formato diferente, por exemplo, um formato cônico.
[052] Em uma modalidade alternativa, dois ou mais transmissores a laser 111 podem ser usados em combinação e adaptados para emitir luz em direções diferentes de modo que volumes de outros formatos, por exemplo, retangular, possam ser varrido. Ou seja, a título de exemplo, posicionando-se quatro transmissores a laser 111 e detectores 112 alguns metros separados em uma configuração retangular na construção de terminal em conexão com o suporte e combinandose a contribuição de cada transmissor/detector, uma grande parte da área de suporte (especialmente as bordas da área de suporte próximas à construção de terminal) pode ser
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19/27 eficientemente varrida.
[053] O sistema de ancoragem de aeronave 100 compreende adicionalmente uma unidade de recebimento 140 adaptada para receber dados de vigilância de um sistema de vigilância de aeroporto 150. O sistema de vigilância de aeroporto 150 pode ser remoto ao sistema de ancoragem de aeronave 100 e compartilhado entre uma pluralidade de entidades no aeroporto. Tipicamente, o sistema de vigilância observa e rastreia a aeronave 190 no ar e no solo (pistas de pouso e decolagem e pistas de táxi) e fornece sustentação de conscientização situacional para uma torre de controle de ar 170 no aeroporto. O sistema de vigilância 150 pode também rastrear qualquer outro objeto, como caminhões ou tratores de reboque no aeroporto. O sistema de vigilância 150 pode também fornecer dados para um banco de dados central 160 para adicionalmente usar em visores no aeroporto, fornecendo, por exemplo, assim, informações sobre aeronave que chega 190 a pessoas no aeroporto. Em particular, o sistema de ancoragem 100 pode recuperar o tipo e/ou versão de uma aeronave do sistema de vigilância 150 e ou banco de dados central 160 com base em dados de identificação.
[054] O sistema de vigilância 150 pode ter como base sistemas de radar de movimento de solo, Radar Digital de Vigilância de Aeroporto (DASR), Sistema Automático de Transmissão e Vigilância Auxiliar (ADS-B), Modo-S (Selecionar) e/ou GPS (Posicionamento Global). O sistema de vigilância 150 pode periodicamente difundir dados de vigilância a um ou mais sistemas de ancoragem no aeroporto. Alternativa ou adicionalmente, um sistema específico de ancoragem pode solicitar dados de vigilância do sistema de
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20/27 vigilância 150 conforme necessário. O sistema de vigilância 150 pode incluir o banco de dados 160 acima mencionado, em que os dados de vigilância são enviados do banco de dados 160 para o sistema de ancoragem (ou sistemas de ancoragem) 100 sob solicitação ou por difusão. Como uma alternativa, ou além disso, enviar dados de vigilância do banco de dados 160, o sistema de vigilância 150 pode transmitir dados de vigilância para os receptores (por exemplo, o sistema de ancoragem (ou sistemas de ancoragem) 100). Essa modalidade é benéfica caso uma conexão com o banco de dados 160 esteja temporariamente indisponível, ou no caso em que nenhum banco de dados 160 seja usado para fornecer dados de vigilância no sistema. Os dados de vigilância recebidos compreendem dados de identificação, tipo, versão e/ou posição de uma aeronave 190 monitorada pelo sistema de vigilância 150.
[055] De acordo com uma modalidade, o sistema de vigilância 150 fornece dados de vigilância que compreendem informações referentes às condições climáticas atuais no aeroporto. As informações climáticas podem ser usadas pelo sistema de ancoragem 100 para determinar a faixa eficaz do sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110. Ou seja, os dados meteorológicos fornecidos indicam que a visibilidade no aeroporto é severamente reduzida, por exemplo, devido ao nevoeiro ou chuva pesada, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110 saberá que o alcance eficaz do laser (ou outro feixe de luz focado) será reduzido de modo que seja difícil, ou até mesmo impossível, detectar a aeronave 190 a uma distância maior. O sistema de ancoragem 100 pode, em tal situação, decidir aumentar a potência do laser caso ainda não opere a potência
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21/27 máxima permitida e/ou o sistema de ancoragem 100 pode alertar ao piloto ou funcionários no suporte que uma detecção confiável e rastreamento da aeronave 190 não é possível. O sistema de ancoragem pode decidir usar dados de aeronave (dados de identificação, tipo, versão, posição) apresentados nos dados de vigilância para rastrear a aeronave 190 até uma detecção confiável por meio do sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110 é possível.
[056] Visto que os dados de vigilância fornecem informações sobre a posição da aeronave em aproximação, o sistema de ancoragem pode tornar uma melhor interpretação dos dados fornecidos pelo sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110. Ou seja, dados de varredura fornecidos pelo sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110 quando varre o volume, que normalmente seria descartado como não confiável através da visibilidade reduzida na área de suporte (isto é, as reflexões da aeronave são muito próximas ao chão de ruído no sinal de dados) pode ser interpretado com uso dos dados de vigilância, em que, por exemplo, uma aeronave pode ser detectada no sinal, visto que o sistema de ancoragem sabe onde olhar e o que olhar.
[057] O sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110 é adaptado para controlar a extensão do volume varrido 120 com base nos dados de vigilância recebidos. Em um primeiro exemplo, com referência à situação acima com visibilidade reduzida, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110 é adaptado para varrer um volume que se estende em uma direção radialmente 180 fora da posição do sistema de verificação e posicionamento com
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22/27 base em laser 110 conforme indicado pela seta 180 na Figura 1b, em que o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110 é adaptado para reduzir o tamanho do volume varrido restringindo-se a extensão do volume na direção radial 180. Isso pode ser feito, por exemplo, apenas aceitando-se pulsos de luz refletidos que têm um tempo de voo abaixo de um limite específico. Ou seja, se o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 110 usou tempo de voo como método de medição de distância óptica, os pulsos refletidos retornarão ao detector 112 após t = 2 * D/c segundos, em que c é a velocidade da luz e D é a distância do transmissor 111 para o objeto de reflexão (isto é, a aeronave 190). Aceitando-se pulsos refletidos dentro de uma janela de tempo de, por exemplo, 333,5 ns, objetos de até 50 m na direção radial serão detectados. Os pulsos de luz que chegam em um último tempo (possivelmente refletido a partir de um objeto adicionalmente na direção contrária à direção radial) são rejeitados como não confiáveis.
[058] Em um segundo exemplo, com referência à Figura 2, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210 é adaptado para varrer um volume que se estende em uma direção radialmente 280 fora da posição do sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210 conforme indicado pela seta 280 na Figura 2, em que os dados de vigilância recebidos fornecem informações (por exemplo, identidade e posição) sobre a aeronave 290 e outros objetos fora do volume varrido 220. Em particular, a partir de um sistema de ancoragem 200, a perspectiva dos dados de posição fornecidos nos dados de vigilância é igual aos dados de posição fornecidos pelo sistema de verificação e
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23/27 posicionamento com base em laser 210 no sentido de dizer ao sistema de ancoragem onde um objeto está localizado. Por essa previsão, a faixa eficaz do sistema de ancoragem 200, isto é, a faixa em que o sistema de ancoragem 200 pode detectar e rastrear uma aeronave, é estendida.
[059] A aeronave 290 é detectada e rastreada pelo sistema de vigilância 250, por exemplo, por meio de transmissões de ADS-B 291. Dessa forma, a posição e dados de identificação relacionados à aeronave 290 são conhecidos ao sistema de vigilância 250. Fornecendo-se essas informações ao sistema de ancoragem 200 e integrando-se com os dados de posicionamento e detecção fornecidos pelo sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210, a faixa eficaz do sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210 é sinteticamente estendida para cobrir a faixa coberta pelo sistema de vigilância 250, conforme indicado pela linha tracejada 221 na Figura 2.
[060] Adicionalmente, caso os dados de vigilância indiquem que nenhum outro objeto está no caminho entre o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210 e a aeronave 290, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210 pode aumentar a potência de transmissão do laser para estender a faixa real do sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210. No entanto, cuidados devem ser tomados de modo que a potência de transmissão do laser não seja elevada para níveis que podem ser nocivos a qualquer funcionário que está presente na área entre o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210 e a aeronave. Alternativamente, regulações pode prescrever que funcionários não podem entrar na área
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24/27 entre o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210 e a aeronave 290 durante os primeiros estágios de aproximação (quando a aeronave está distante e assim a potência de transmissão é aumentada). A potência de transmissão do laser pode, então, ser reduzida conforme a aeronave se aproxima da área de suporte.
[061] Em uma modalidade alternativa, o sistema de ancoragem 200 fornece dados de varredura (por exemplo, posição e tipo de aeronave), recebidos a partir do sistema de verificação e posicionamento com base em laser 210 para o sistema de vigilância 250. Conforme mencionado anteriormente, o sistema de vigilância pode, normalmente, determinar a posição de uma aeronave na pista de pouso e decolagem ou pista de táxi com alta precisão, mas como a aeronave se aproxima da área de suporte, em particular próxima às construções de terminal, a exatidão dos dados de posição do sistema de vigilância deteriora devido à presença de, por exemplo, construções ou outras estruturas que interferem com os sensores no sistema de vigilância (isto é, pulsos de radar de bloqueio, que causam leitura errada por reflexões etc.). Fornecendo-se os dados de varredura do sistema de ancoragem 210 para o sistema de vigilância 250, o sistema de vigilância 250 terá capacidade para rastrear uma aeronave com alta precisão também na área de suporte mesmo embora outros sensores que sejam parte do sistema de vigilância 250 falhem no fornecimento de dados confiáveis.
[062] Conforme revelado acima, o tamanho do volume varrido pode ser reduzido em uma direção radial. Com referência à Figura 3, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 310 pode ser adaptado para
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25/27 varrer um volume 320 que se estende em uma direção radialmente fora do sistema de verificação e posicionamento com base em laser 310 e em uma direção transversal à direção radial, em que o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 310 é adaptado para reduzir o tamanho do volume varrido 320 restringindo-se a extensão do volume 320 na direção transversal.
[063] Uma aeronave 390 é detectada e rastreada pelo sistema de vigilância 350, por exemplo, por meio de transmissões de ADS-B 391. Dessa forma, a posição e dados de identificação relacionados à aeronave 390 são conhecidos ao sistema de vigilância 350. Fornecendo-se essas informações ao sistema de ancoragem 300, o sistema de ancoragem 300 sabe onde esperar a aeronave 390 mesmo antes da aeronave 390 entrar na faixa eficaz do sistema de verificação e posicionamento com base em laser 310 (isto é, fora do volume varrido 320). Adicionalmente, visto que os dados de vigilância podem compreender dados de identificação em relação à aeronave 390, o sistema de ancoragem 300 não apenas sabe para onde olhar para a aeronave 390, mas também que tipo de aeronave 390 para olhar. Assim, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 310 não precisa varrer às cegas o volume em sua pesquisa pela aeronave 390.
[064] Com uso do conhecimento sobre a posição da aeronave, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 310 pode reduzir o tamanho do volume varrido 320 controlando-se os espelhos no transmissor a laser 311 de modo que os pontos de extremidade horizontais 321 e 322 são movidos para dentro, conforme indicado pelas setas 321a e
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26/27
322a na Figura 3, de modo que um volume menor 323 seja varrido. Quando restringe a extensão do tamanho do volume varrido 323, o sistema de ancoragem pode escolher aumentar a resolução da varredura, isto é, reduz o tamanho da etapa angular dos espelhos reduzindo-se o tamanho da etapa das máquinas motrizes de etapa. Alternativamente, o tamanho da etapa angular pode ser inalterado, em que o tempo para varrer o volume restrito será aumentado devido a algumas etapas horizontais por varredura. Ainda conforme uma alternativa, uma combinação de ambas modalidades anteriores pode ser implementada, isto é, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 310 pode reduzir o número de etapas e reduzir o tamanho da etapa angular de modo que um acordo adequado entre a velocidade de resolução e varredura é alcançado.
[065] Com referência à Figura 4, o sistema de posicionamento e verificação com base em luz 410 pode ser adaptado para deslocar o volume varrido 420 lateralmente com base nos dados de vigilância recebidos.
[066] Uma aeronave 490 é detectada e rastreada pelo sistema de vigilância 450, por exemplo, por meio de transmissões de ADS-B 491. Dessa forma, a posição e dados de identificação relacionados à aeronave 490 são conhecidos ao sistema de vigilância 450. Fornecendo-se essas informações ao sistema de ancoragem 400, o sistema de ancoragem 400 sabe onde esperar a aeronave 490 mesmo antes da aeronave 490 entrar na faixa eficaz do sistema de verificação e posicionamento com base em laser 410 (isto é, fora do volume varrido 420). Adicionalmente, visto que os dados de vigilância podem compreender dados de identificação em
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27/27 relação à aeronave 490, o sistema de ancoragem 400 não apenas sabe para onde olhar para a aeronave 4 90, mas também que tipo de aeronave 490 para olhar.
[067] Com uso do conhecimento sobre a posição da aeronave, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 410 pode deslocar todo o volume varrido 420 lateralmente controlando-se os espelhos no transmissor a laser 411 de modo que os pontos de extremidade horizontais 421 e 422 são movidos lateralmente, conforme indicado pelas setas 421a e 422a na Figura 4, de modo que o tamanho do volume varrido 420 não seja mudado, mas propriamente a orientação angular do volume varrido 420 é alterada. Ou seja, sem restringir a largura transversal/angular do volume varrido 420, o sistema de verificação e posicionamento com base em laser 410 pode mais confiavelmente detectar a aeronave 490 examinando-se um volume 420 em que a aeronave 490 é esperada. Adicionalmente, conforme revelado em detalhes acima, o movimento transversal do volume varrido 420 pode ser combinado com uma restrição do volume varrido 420 de modo que um menor volume 423 seja varrido.
[068] A invenção foi principalmente descrita acima com referência a algumas modalidades. No entanto, como é prontamente observado por uma pessoa versada na técnica, outras modalidades diferentes das reveladas acima são igualmente possíveis dentro do escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações da patente anexas.

Claims (13)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400) compreendendo:
    um sistema de posicionamento e verificação com base em luz (110, 210, 310, 410) adaptado para varrer um volume (120, 220; 221, 320, 420) em conexão com um suporte, uma unidade de recebimento (140) adaptada para receber dados de vigilância que incluem dados de posição em relação à aeronave (190, 290, 390, 490) de um sistema de vigilância de aeroporto (150, 250, 350, 450), em que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz (110, 210, 310, 410) é adicionalmente adaptado para:
    controlar a extensão do volume varrido (120, 220; 221, 320, 420) com base nos dados de posição recebidos, caracterizado pelo fato de que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz (110, 310) é adicionalmente adaptado para:
    reduzir o tamanho do volume varrido (120, 320) com base nos dados de vigilância recebidos, e deslocar o volume varrido (120, 420) lateralmente com base nos dados de vigilância recebidos.
  2. 2. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz (110, 210, 310, 410) compreende pelo menos um transmissor a laser (111, 211, 311, 411) adaptado para emitir luz em
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    2/4 direções diferentes no volume (120, 220, 320, 420) e um detector adaptado detectar luz refletida de objetos no volume (120, 220, 320, 420) .
  3. 3. Sistema de ancoragem de aeronave (300), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz (310) é adaptado para varrer um volume (320) que se estende em uma direção radialmente fora do sistema de posicionamento e verificação com base em luz (310), em que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz (310) é adaptado para reduzir o tamanho do volume varrido (320) restringindose a extensão do volume (320) na direção radial.
  4. 4. Sistema de ancoragem de aeronave (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz (310) é adaptado para varrer um volume (320) que se estende em uma direção radialmente fora do sistema de posicionamento e verificação com base em luz e em uma direção transversal à direção radial, em que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz (310) é adaptado para reduzir o tamanho do volume varrido (320) restringindose a extensão do volume (320) na direção transversal.
  5. 5. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os dados de vigilância recebidos compreendem pelo menos um dentre: dados de identificação, tipo e versão de uma aeronave.
  6. 6. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os dados de vigilância
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    3/4 recebidos compreendem informações referentes às condições climáticas atuais no aeroporto.
  7. 7. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o sistema de vigilância é pelo menos um dentre: sistemas de radar de movimento de solo, ADS-B, Modo-S e GPS.
  8. 8. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 caracterizado pelo fato de que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz é adaptado para verificar a aeronave (190, 290, 390, 490) no volume varrido.
  9. 9. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz é adaptado para verificar pelo menos um dentre dados de identificação, tipo e versão da aeronave (190, 290, 390, 490).
  10. 10. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o sistema de posicionamento e verificação com base em luz é adaptado para recuperar tipo e/ou versão da aeronave (190, 290, 390, 490) a partir de um banco de dados com base nos ditos dados de identificação.
  11. 11. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende uma interface adaptada para fornecer dados de aeronave ao sistema de vigilância.
  12. 12. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300,
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    400), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a interface é adaptada para fornecer dados de aeronave ao sistema de vigilância através de um banco de dados.
  13. 13. Sistema de ancoragem de aeronave (100, 200, 300, 400), de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que os dados de aeronave compreendem pelo menos um dentre: dados verificados de identificação, tipo, versão e posição da aeronave.
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