BRPI0909632B1

BRPI0909632B1 - conjunto e processo para pelo menos um dentre gestão de tráfego aéreo e controle de vôo para aeronaves

Info

Publication number: BRPI0909632B1
Application number: BRPI0909632A
Authority: BR
Inventors: Blomenhofer Helmut; Neufeldt Holger
Original assignee: Tas Gmbh; Thales Air Systems Gmbh; Thales Alenia Space Deutschland Gmbh; Thales Atm Gmbh
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2009-01-10
Publication date: 2019-12-17
Also published as: DE102008013357A1; RU2010138456A; AU2009225065B2; ATE525717T1; CY1112508T1; US8498803B2; EP2400474B1; CN101960502A; EP2263225B1; ES2372673T3; DE102008013357B4; AU2009225065A1; PL2263225T3; CA2717804C; DK2263225T3; EP2263225A1; US20110015852A1; PT2263225E; ES2657945T3; DK2400474T3

Abstract

conjunto e processo para pelo menos um dentre gestão de tráfego aéreo e controle de vôo para aeronaves a presente invenção refere-se a um conjunto e a um processo para a gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo de aeronaves (1,2). ao menos uma estação transmissora (3, 4) em uma aeronave (1, 2) a ser protegida ou comandada transmite um sinal radiofônico (5, 6) que é recebido por ao menos uma de várias estações receptoras (20), reciprocamente distanciadas, as quais transmitem ao menos uma parte dos dados contidos no sinal radiofônico (5, 6) para uma central de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo (11) ou para outras organizações. a fim de poder cobrir com menor esforço possível e custos um controle do espaço aéreo de grande extensão, e preferencialmente cobrindo uma extensão espacial é proposto que ao menos uma parte das estações receptoras seja conformada como estações receptoras de satélite (20), sendo que o sinal radiofônico (5, 6) transmitido por ao menos uma estação transmissora (3, 4) da aeronave (1, 2) a ser protegida ou comandada, é recebido por ao menos uma das estações receptoras de satélite (20) e ao menos uma parte dos dados contidos no sinal radiofônico (5, 6) através de um percurso de transmissão radiofônico (21; 25, 27) é encaminhado para uma estação de controle de solo de satélite (22) e para a central de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo (11) ou para outra organização.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CONJUNTO E PROCESSO PARA PELO MENOS UM DENTRE GESTÃO DE TRÁFEGO AÉREO E CONTROLE DE VÔO PARA AERONAVES.

Descrição

A presença invenção refere-se a um conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo para aeronave. O conjunto abrange ao menos uma estação transmissora em uma aeronave a ser gerenciada e/ou controlada e várias estações receptoras que estão em contato com centrais de gestão de táfego aéreo e/ou de controle de voo. Ao menos uma estação transmissora da aeronave a ser gerenciada e/ou controlada transmite um sinal de radiofonia. Ao menos uma das estações receptoras recebe o sinal de radiofonia e retransmite ao menos uma parte dos dados contidos no sinal de radiofonia para a referida central de gestão de tráfego aéreo e de controle de voo ou para outras organizações.

A invenção abrange igualmente um processo para a gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo de aeronaves por meio de um conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo da espécie acima mencionada.

A partir do estado da técnica, sob a designação de Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) passou a ser conhecido um conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo (comparar com o Padrão RTCA Do-260A de 10 de abril de 2003 Minimum Operational Performance Standard para 1090 MHz Extended Squitter Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) and Traffic Information Services - Broadcast (TIS-B, Volume I (Main Part) e Volume II (Appendices)). Sob ADS-B uma aeronave transmite, isto é, sem que tenha sido solicitada externamente, periodicamente a sua identificação, posição, velocidade e direção do voo, bem como demais informações como sinal de radiofonia. Para tanto, na aeronave está montada ao menos uma estação transmissora adequada (um chamado Mode S Extended Squitter). Além disso, a aeronave dispõe de meios de cálculos adequados, a fim de determinar na aeronave os dados a serem transmitidos, fazer a sua coleta, eventualmente o processamento pré2/19 vio e preparar este material para a transmissão como sinal radiofônico. Ο sinal radiofônico será preferencialmente repetido duas vezes por segundo.

No fundo dos conhecidos conjuntos ADS-B de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo estão expostas várias estações receptoras, reciprocamente distanciadas que podem receber o sinal de radiofonia da unidade Mode S Extended Squitter das aeronaves. Os dados contidos no sinal de radiofonia, inclusive as informações serão avançados para uma central de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo, onde será recebida, eventualmente processada e preparada para depois poder ser posta à disposição dos usuários. Os dados presentes na central de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo, relativos às diferentes aeronaves, poderão ser usados para efeito de medidas de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo.

As informações sobre a posição de uma aeronave se originam de uma fonte aleatória para a navegação a nível mundial como, por exemplo, o (GPS) Global Positioning System Satélite, a bordo da aeronave. Naturalmente também podem ser empregados outros sistemas de determinação de posição com o apoio de satélites (por exemplo, GLONASS (russo), Euteltracs (europeu, especialmente para tráfego à distância), Galileo (europeu), MTSAT (japonês) ou Compass (chinês)) para a determinação da posição da aeronave.

O sinal de radiofonia de uma aeronave poderá também ser recebido por outras aeronaves ao alcance do sinal de radiofonia, caso elas disponham de uma adequada estação receptora. Em cada aeronave tornase, portanto, possível obter informações sobre o voo de outras aeronaves na vizinhança que são indicadas pelos pilotos e que podem ser usadas para evitar colisões.

A disposição ADS-B da gestão de tráfego aéreo apoiada no solo e conhecida do estado da técnica, que visa indicar os movimentos do voo no espaço aéreo está, contudo, somente disponível naquelas regiões que apresentam uma cobertura suficiente com estações receptoras adequadas. As estações receptoras no solo, na dependência da altura do voo (por exemplo, 10000 metros) da aeronave um alcance de até 400 quilômetros ao longo de

3/19 uma linha de quase visualização para com a aeronave, de maneira que pode cobrir uma região receptora, aproximadamente em formato circular com um diâmetro de até 800 quilômetros. A fim de que oÃDS-B em grandes regiões, com cobertura de áreas, também possa ser disponibilizada para alturas baixas de voo, torna-se necessário um grande número de estações receptoras no solo do ADS-B. Além disso, a disposição de estações de solo ADS-B em terreno de difícil acesso e distante se configura como sendo complexo. Especialmente nas regiões oceânicas e/ou em regiões bem distantes e pouco ocupadas por pessoas (regiões polares, terra do fogo, etc.) um controle global completo com instalações radar e/ou estações de solo ADS-B é inviável ou inadequada.

Uma aeronave que, por exemplo, voa da região do Caribe até Portugal, já poucas milhas após a costa chega ao alcance do controle atual de radar e depois estará ligada apenas através de radiofonia com os diferentes sistemas de gestão de tráfego aéreo. Somente pouco antes de alcançar os Açores Portugueses, após um tempo mais prolongado, a aeronave será novamente captada por um radar de gestão de tráfego aéreo quando, por exemplo, tiver penetrado na região de controle de voo da proteção portuguesa de voo (NAV Portugal e FIR Lisboa).

Sob uma estrutura de gestão de tráfego aéreo não homogenea espaços aéreos bem providos (por exemplo, Estados Unidos e Europa) e espaços aéreos onde somente é possível um ATM (controle de tráfego aéreo) processual, ocorre uma redução das capacidades de ATM também nos espaços aéreos com boa cobertura. Isto ocorre porque aeronaves internacionais na direção do voo precisam ter uma preferência em comparação com aeronaves regionais. A informação do ingresso de uma ou de várias aeronaves internacionais na região de controle ocorre somente pouco antes de seu alcance, tendo efeitos para ao menos uma parcela do trafego aéreo regional. Um planejamento do controle de voo do tráfego de voo regional não é possível por não se saber quando precisamente penetrarão aeronaves internacionais de regiões não controladas por radar ou por ADS-B (mares ou oceanos) alcançando a região de controle da autoridade de gestão de tráfego aéreo.

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Partindo do estado da técnica descrito o objetivo da presente invenção reside, portanto, em oferecer a gestão de tráfego aéreo e o controle de voo baseado em sinais de radiofonia com menor esforço possível e menores custos a nível mundial com cobertura ampla, a fim de que a gestão de tráfego aéreo e o controle de voo possam ser planejados, possivelmente em longo prazo e, portanto, também de forma mais segura e confiável possível.

Para solucionar esta tarefa, partindo do conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo da espécie inicialmente citada, é proposto que ao menos uma parcela das estações receptoras sejam conformadas como estações receptoras de satélite e recebem o sinal de radiofonia que é transmitido por ao menos uma estação transmissora da aeronave a ser gerenciada e/ou controlada, e transmitir ao menòs uma parcela dos dados ali contidos através de um percurso de transmissão de radiofonia para uma estação de controle no solo de satélite e para a central de gestão de tráfego aéreo e/ou central de controle de voo ou para outras organizações.

A presente invenção abrange aeronaves de toda espécie que emitem um sinal de radiofonia aleatório e que estão equipadas com um ou vários transmissores adequados: aeronaves civis e militares de todo tipo, por exemplo, aeronaves de transporte, aeronaves da navegação aérea em geral, aeronaves tripuladas ou não tripuladas de sistemas de navegação aérea.

A presente invenção possibilita uma gestão de tráfego aéreo, controle de voo e/ou controle de voo baseada no espaço mundial, sendo que são empregadas estações receptoras com apoio de satélite que recebem o sinal de radiofonia transmitido pelas aeronaves. As estações receptoras não precisam fazer parte de um satélite próprio, porém podem, por exemplo, ser acopladas em forma de um chamado Piggy Pack em um satélite que, aliás, serve para outras tarefas (por exemplo, para transmissão de informações sobre determinação de posição a nível mundial e/ou localização de veículos aéreos, terrestres ou aquáticos).

As estações receptoras de satélite podem ser conformadas como únicas estações receptoras do conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo, e neste caso pode-se dispensar estações receptoras

5/19 baseadas no solo. Alternativamente, as estações receptoras de satélite também podem servir para complementação de uma infraestrutura existente com estações receptoras baseadas no solo, sendo que as estações receptoras de satélite preferencialmente cobrem regiões, nas quais não estão mon5 tadas estações receptoras no solo.

O sinal de radiofonia de uma aeronave recebido pelas estações receptoras poderá ser pré-processado e/ou ser preparado para a transmissão para a central de gestão de tráfego aéreo e de controle de voo. Ao menos uma parcela dos dados contidos no sinal de radiofonia recebido e infor10 mações será transmitida pela estação receptora de satélite para uma ou várias estações de controle no solo de satélite, sendo ali processadas e, em seguida, encaminhadas para a central de gestão de tráfego aéreo e de controle de voo ou para outras organizações autorizadas (por exemplo, linhas aéreas, aeroportos, etc.). A estação de controle no solo que recebe o sinal 1.5 de satélite transmite os dados para a central de gestão de tráfego aéreo e de controle de voo ou para outras organizações autorizadas através de linhas ou de outra maneira, por exemplo, através de uma ligação radiofônica.

A ligação entre a estação receptora de satélite, que recebeu o sinal de radiofonia da aeronave a ser protegida e/ou a ser comandada, e a 20 estação de controle em solo de satélite, não terá de ser de forma direta. Pode-se imaginar que a ligação entre a estação de satélite e a estação de controle no solo se processe através de estações de retransmissão adequadas, especialmente na forma de estações de retransmissão de satélite, especialmente (nas chamadas Inter-Satellie-Links). Isto tem a vantagem de que são 25 reduzidos retardos de sinal.

Com a presente invenção torna-se possível de uma maneira especialmente simples e de custo vantajoso obter uma cobertura global para o fim de navegação aérea, gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo através de sinais de radiofonia. Especialmente as regiões sobre mares e ocea30 nos, mas também de desertos ou áreas com floresta densa, formações rochosas íngremes e grandes, desertos, graças à invenção, poderão ser controladas com cobertura superficial até alturas baixas. Isto tem a vantagem de

6/19 que, por exemplo, aeronaves no seu voo da América Central ou América do Sul para a Europa, durante o sobrevoo do Oceano Atlântico podem ser controladas continuamente, embora ali não haja estações receptoras nõ solo. Desta maneira, por exemplo, para a autoridade de controle de voo de Portu5 gal (NAV Portugal), que é competente para o voo advindo através do Atlântico, da América Central ou da América do Sul, poderão ser fornecidas em tempo hábil informações sobre aeronaves internacionais em voo para a Europa. A autoridade aeronáutica de Portugal terá, portanto, a possibilidade de antes de a aeronave alcançar a região de controle de Portugal, incluir uma 10 aeronave internacional no planejamento das atividades de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo, de maneira que se torna possível orientar aeronaves regionais em tempo hábil e com previsão. Desta maneira, a proteção ao voo, especialmente no tocante à consideração tanto de aeronaves regionais como também internacionais com priorização das aeronaves internacio15 nais, passa a ser temporalmente distendido, com o que a eficiência, segurança e confiabilidade das atividades de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo e, portanto, a capacidade de controle do espaço aéreo possa ser nitidamente aprimorada. Além disso, as transferências dali necessárias de aeronaves nacionais poderão ser reduzidas para índice mínimo, com 20 o que resulta uma economia de combustível e uma redução de ruído e de gases de escape.

Outra vantagem do conjunto de gestão de tráfego aéreo e controle de voo de acordo com a invenção deve ser vista no fato de que agora, durante todo o voo de uma aeronave, especialmente também durante o voo 25 sobre regiões onde não existe cobertura de radar e onde não estão dispostas estações receptoras no solo ADS-B, disponibilizar informações sobre a aeronave e a sua rota de voo. Estas informações poderão ser disponibilizadas para terceiros, sem custo ou mediante pagamento de uma taxa. Assim sendo, por exemplo, pode-se imaginar que linhas aéreas estejam informadas 30 sobre a posição atual de suas aeronaves. Mas também para aeroportos estas informações adicionalmente disponibilizadas podem ser interessantes porque podem aproveitar essas informações para a atualização online dos

7/19 planos de voo de chegada e/ou de saída.

Outra vantagem da presente invenção deve ser vista no fato de que as estações receptoras das unidades de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo com apoio por satélite, abrangem uma área de cobertura, essencialmente maior do que as estações receptoras baseadas nos solos convencionais. Um controle de radar do espaço aéreo é dispendioso e constitui a razão principal pelo fato de que instalações de radar para o controle de voo atualmente cobre apenas uma pequena parte do mundo (o inventor estima menos do que 5% das massas de terra). Estações receptoras no solo ADS-B, em virtude da curvatura da terra, possuem uma região de controle apenas relativamente restrito. Para cobertura de áreas do espaço aéreo superior da Austrália, que corresponde a um controle do espaço aéreo acima de 9144 metros (30000 pés), serão suficientes aproximadamente 30 estações de solo ADS-B. Para um controle com cobertura de todo o tráfego aéreo nos Estados Unidos serão, todavia, necessárias aproximadamente 1500 estações receptoras no solo de ADS-B que precisam ser distribuídas por todo os Estados Unidos e que precisam ser distribuídas e operadas por todo o território dos Estados Unidos.

Pelo deslocamento das estações receptoras em sentido universal, a região do controle de uma estação receptora individual poderá ser nitidamente ampliada, de maneira que o número das estações receptoras necessárias para a concretização de um controle do espaço aéreo possa ser reduzido em uma determinada região. Além disso, as estações receptoras de satélite não permitem apenas o controle do espaço aéreo superior (acima do nível de voo FL200 até FL.300), porém um controle de espaço aéreo até alturas de voo baixo e também até o solo (o chamado FLO). Isto quer dizer que com o conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo de acordo com a invenção, com um esforço relativamente reduzido poderá ser alcançada uma proteção ao voo e/ou um controle de voo até o nível de FLO. O objetivo da invenção é especialmente concretizar por meio de estações receptoras ADS-B com apoio de satélite uma cobertura ADS-B mundial, de maneira que torna-se impossível um controle mundial do espaço aéreo sem

8/19 estações de radar e/ou estações de solo ADS-B.

Para concretização da presente invenção se torna necessária uma constelação de vários satélites que circundam a terra à distância próxima, já que o sinal de radiofonia emitido pelas aeronaves possui apenas um alcance limitado. Além disso, o sinal de radiofonia nas aeronaves atualmente é irradiado somente em sentido descendente, para frente e para trás (porém não em sentido ascendente). Isto quer dizer que o sinal de radiofonia de satélites posicionado diretamente acima da aeronave passa a ser recebido de modo deficiente. Para a recepção do sinal de radiofonia serão, portanto, preferencialmente usados satélites que estão posicionados obliquamente sobre a aeronave, especialmente posicionados no horizonte. Naturalmente, todavia, pode-se imaginar que aeronaves futuramente também sejam equipadas com transmissores que irradiam o sinal de radiofonia em direção ascendente, especialmente quando o sistema de controle, baseado em satélite proposto de acordo com a invenção, for aprovado. Ao menos quanto às estações transmissoras estiverem dispostas no lado superior de aeronaves, torna-se possível, sem problemas, a recepção dos sinais de radiofonia de uma aeronave de satélites, posicionados diretamente acima da mesma aeronave.

Também as frequências e o potencial de transmissão do sinal radiofônico poderão se alterar futuramente em sistemas ADS-B, em comparação com os sistemas de controle atuais. O princípio da irradiação periódica sem endereçamento do sinal de radiofonia permanece, todavia, também preservado em futuros sistemas ADS-B.

Consoantes uma modalidade vantajosa da presente invenção, é proposto que as estações receptoras de satélite revolvam em um percurso de revolvimento abaixo de 3000 km, acima da superfície da terra. Consoante esta ampliação, portanto, não são empregados satélites geoestacionários, porque o seu percurso de revolvimento apresenta uma distância relativamente grande da superfície da terra (aproximadamente 36000 km), porém satélites próximos da terra. De preferência, as estações receptoras de satélite fazem parte dos chamados Low Earth Orbit (LEO)-Satélites. Estes satélites estão posicionados em um percurso de revolvimento aproximado de 160

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- 2000 km acima da superfície da terra. Especialmente, as estações receptoraspoderíam ser empregadas em satélites em um percurso de revolvimento aproximado de 600 - 900 km acima da superfície da terra. É decisivo, no caso, que o sinal de radiofonia emitido pelas estações transmissoras da aeronave seja ainda recebido com segurança pelas estações receptoras de satélite (também sob condições desfavoráveis). Portanto, será acentuado que a presente invenção pode ser concretizada com satélites aleatórios, não estando restrita apenas a satélites de um percurso de revolvimento certo. Caso o sinal convencional de radiofonia somente puder ser recebido muito fraco por satélites em percursos de revolvimentos mais altos seria imaginável que as aeronaves emitam um sinal de radiofonia reforçado de comparação com o sinal convencional, provido de uma capacidade transmissora mais elevada, ou os transmissores seriam de tal modo posicionados nas aeronaves, ou seja, na superfície das aeronaves, que a recepção do sinal radiofônico por estações receptoras de satélite será aprimorado e, portanto, também de satélites nos intercursos de revolvimento intermediários (isto é, satélites Galileo) e de satélites geoestacionários podendo a recepção se verificar isenta de problemas.

Segundo uma modalidade preferida da presente invenção, é proposto que as estações receptoras de satélite circundam de tal modo a terra que as suas regiões receptoras ao menos temporariamente cobrem determinadas regiões geográficas e apenas estão cobertas de modo insuficiente com estações receptoras de piso. Vantajosamente, as estações receptoras de satélite revolvem de tal maneira ao redor da terra que as suas regiões receptoras também cobrem regiões de mares, de montanhas, de florestas e/ou de deserto.

De acordo com outra modalidade vantajosa da presente invenção, é proposto que as estações receptoras de satélite sejam conformadas de tal modo que recebem um sinal de radiofonia de uma estação transmissora conformada como Mode S 1090 MHz Extended Squitter, tendo condições de receber os sinais. Alternativamente, ou em caráter adicional, as estações receptoras de satélite também podem ser conformadas de tal modo que re10/19 ceba um sinal 978 MHz Universal Access Transceiver (UAT). Finalmente, as estações receptoras de satélite, de modo alternativo ou adicional, também podem ser conformadas de tal modo que recebem um VHF Data LínICMõde 4 (VDLM 4) na faixa de frequência de 108 até 137 MHz.

Segundo outra modalidade vantajosa da presente invenção é proposto que as estações receptoras de satélite tenham ao menos uma unidade transmissora e transmite um outro sinal de radiofonia com informações sobre a posição de veículos de aeronaves. Com esta ampliação, poderá ser concretizado um chamado Traffic Information Services-Broadcast (TIS-B). Pela aeronave provida de ADS-B tornando-se possível abastecer a aeronave com uma imagem mais completa do espaço aéreo que a circunda. TIS-B é um serviço que abastece as aeronaves com dados de controle sobre aeronaves providas de ADS-B. TIS-B abrange informações de controle que são posicionados por uma ou várias fontes de controle como, por exemplo, de informações de controle, sendo processados e convertidos a fim de que possam ser aproveitado pelas aeronaves equipadas com ADS-B.

TIS-B pode também ser aproveitado em empregos ADS-B, abrangendo várias ligações de dados ADS-B, a fim de disponibilizar uma reticulação transversal ou uma função Gateway entre as aeronaves providas de ADS-B, evitando-se as diferentes conexões de dados (ADS-R) que são assim designadas. Dois protocolos de ligação de comunicação foram até agora autorizados para o emprego do Einsatz em ADS-R, concedendo alojamento. Transceiver Access Universal (UAT), que é especialmente empregado por aeronaves de pequeno porte e o Squitter Extended Mode S de 1090 MHz (1090 ES), que comumente é usado nas aeronaves para emprego comercial.

Para evitar a escuta de avaliação sequencial dos sinais de telefonia por pessoas não autorizadas, de acordo com uma modalidade preferida da invenção, é proposto que as estações receptoras de satélite disponham de meios para decodificar um sinal de radiofonia emitido pela estação transmissora da aeronave a ser protegida e/ou conduzida. A transmissão codificada do sinal de radiofonia poderá representar um possível desenvolvimento adicional no contexto do ADS-B. Naturalmente, também são imagi11/19 náveis outros desenvolvimentos de ADS-B que também devem ser cobertos pela presente invenção. De acordo com esta forma de realização, os sinais de radiofonia não sejam extraídos. Ao contrário, o sinal de radiofonia será transmitido já codificado, de maneira que somente possa ser recebido e decodificado por estações receptoras providas de correspondentes mecanismos de decodificação.

A fim de evitar a escuta sobre o trecho de transmissão radiofônica entre a estação receptora de satélite que recebeu o sinal de satélite e as estações de controle em solo de satélite, os dados aí transmitidos por terceiros não autorizados, é proposto e as estações receptoras de satélite disponham de meios para a codificação dos dados do sinal de radiofonia a serem adiantados para o efeito da codificação pela central de gestão de tráfego aéreo e/ou pela central de controle de voo, dados estes referentes ao sinal radiofônico. Os diferentes dados codificados serão pela estação receptora de satélite ou transmitidos imediatamente ou diretamente através de estações de retransmissão para uma das estações de controle de solo de satélite.

Como outra solução da tarefa da presente invenção, partindo do processo para a gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo de aeronaves da espécie inicialmente citada, é proposto que ao menos uma parcela das estações receptoras seja conformada como estação receptora de satélite, sendo que o sinal de radiofonia transmitido de ao menos uma estação transmissora da aeronave a ser gerenciada e/ou controlada, que recebe o sinal de ao menos uma das estações receptoras de satélite e ao menos uma parcela dos dados contidos no sinal de radiofonia seja avançada sobre um percurso de transmissão de rádio para uma estação de controle no solo e também para a central de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo ou para outras organizações que receberão os dados.

Finalmente, é proposto que os dados contidos no sinal de radiofonia de ao menos uma estação receptora de satélite sejam disponibilizados para terceiros, especialmente para uma companhia de aviação, autoridades de gestão de trafego aéreo e/ou de controle de aeronaves, inclusive aeropor12/19 tos. Desta maneira, a linha aérea dispõe, por exemplo, sempre sobre as informações atualizadas da posição e de estado para todas as suas aeronaves, ou seja, para as aeronaves com capacidade ÃDS-B? Desta maneira, ã linha de voo poderá essencialmente controlar ainda melhor sobre a linha de voo, o emprego e a disponibilidade de suas aeronaves que podem ser controlado melhor e comandado como até agora tem sido possível. Desta maneira, a eficiência das aeronaves poderá ser aumentada, isto somente se torna possível com a presente invenção, já que somente com esta invenção se torna possível o controle global do tráfego aéreo, especialmente nas regiões de mares e oceanos e também das regiões polares.

Em seguida serão descritos os exemplos de execução preferidos com base nas figuras, abrangendo a presente invenção. As figuras mostram:

figura 1 - vista esquemática de um conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo de acordo com a invenção, consoante uma primeira modalidade preferida;

figura 2 - vista esquemática de um conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo de acordo com a invenção e consoante uma segunda forma de realização preferida; e figura 3 - um conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo atualmente conhecido do estado da técnica em vista esquemática.

A figura 3 apresenta um conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo conhecido do estado da técnica. A disposição serve para a gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo de aeronaves 1, 2, especialmente aeronaves. Nas aeronaves 1, 2 está disposta centralmente uma estação transmissora 3, 4. As estações transmissoras 3, 4 remitem regularmente um sinal de radiofonia, no exemplo de representação mostrado na forma de um 1090 MHz Mode S Extended Squitter Signals (1090 ES), que pode ser recebido por estações receptoras aleatórias. Para a caracterização através de propriedades de bloco de radiofonia correspondem a um primeiro sinal ES 5 (1090 ES) de uma primeira estação transmissora 3, de um segundo sinal 1090 ES de uma segunda estação transmissora 4. O conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo está, no estado da técnica,

13/19 conhecido sob a designação Automatic Dependent Surveillance - Broadeast (ADS-B).

A conhecida disposição ADS-B abrange, ãlérrrdisso.wárias estações receptoras, reciprocamente distanciadas e dispostas no solo, das quais na figura 3, por exemplo, são representadas pelas duas estações receptoras 7, 8. As estações receptoras 7, 8 estão em conexão através da central de controle de voo 11 . Alternativamente ou em caráter adicional, as estações receptoras 7, 8 também podem estar em ligação atuante através de radiofonia ou de outra maneira aleatória com as empresas de gestão de tráfego aéreo e/ou de central de controle de voo (11). A central 11 será operada, ou seja, administrada por uma autoridade de gestão de tráfego aéreo nacional ou regional, por exemplo, pela alemã Flugsicherung (DFS) ou pela Maastricht Upper Area Control (MUAC).

As aeronaves 1, 2 transmitem - conforme já mencionado - regularmente por motivação própria e sem endereço de recepção especial, ou seja, sem endereçar um receptor específico. No sinal ES 5, 6 1090 estão contidas informações relativamente à aeronave 1, 2 que transmite o sinal 5, 6. As informações abrangem, por exemplo, a posição, altura, velocidade, direção do voo, local de origem do voo, local do destino, o sinal da chamada, a categoria da aeronave e etc., 1,2. A altura e a velocidade da aeronave 1, 2 serão determinadas com base em aparelhos receptores adequados a bordo das aeronaves 1,2. A posição da aeronave 1, 2 será determinada com base em sistemas de determinação de posição, preferencialmente com suporte de satélite, por exemplo, através de satélites do Global Positioning System (GPS). No caso, terão de estar disponíveis conjuntos adequados, (por exemplo, antena receptora de satélite, computador, etc.) para a determinação de posição apoiada em satélite das aeronaves 1,2a bordo das aeronaves 1, 2. Alternativamente, a determinação de posição das aeronaves 1, 2 também poderá se realizar por meio de outro sistema de navegação global por satélite Global Navigation Satellite Systems (GNSS), ou seja, por satélites GLONASS (a autoridade russa equivalente ao NAVSTAR-GPS americano) por meio de satélites Galileo ou por meio de satélites de bússola, inclusive os

14/19 seus sistemas de aprimoramento (WAAS, EGNOS, MTSAT. GAGAN, etc.). Como a posição das aeronaves 1,2 será determinada finalmente, não é de importância, o importante é que através do sinal de radiofonia 1090 ES de 57 6, além de outras informações, relativamente à aeronave 1, 2, inclusive as propriedades de voo atuais também é transmitida a posição atual da aeronave 1,2

Os sinais de radiofonia 5, 6 transmitidos pelas unidades transmissoras 3, 4 entre outras serão recebidas também pelas estações receptoras do solo 7, 8 (comparar setas 5' e 6'). É feita menção expressão no sentido de que as setas 5' e 6' desenhadas para visualização, não significam que entre as estações transmissoras 3, 4 e as estações receptoras 7, 8 seja formada uma conexão ponto a ponto. Bem ao contrário, os sinais 5, 6 são sinais de radiofonia que podem ser recebidos de todos. Ao menos uma parcela das informações constantes nos sinais de radiofonia recebidos 5, 6, informações estas sobre aeronaves 1, 2 serão transmitidas através das linhas de conexão 9, 10 para a central de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo 11 ou para outras organizações, onde estarão disponíveis para o processamento posterior. Pelas informações disponibilizadas na central 11 pode ser concretizada uma chamada Air-to-Air Surveillance Application (ASA), bem como uma Air-to-Ground Surveillance Application (GSA) com grande grau de precisão.

Uma vista esquemática de um conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo, de acordo com a invenção e segundo uma modalidade preferida da presente invenção está representada na figura 1. Elementos ou componentes idênticos do conjunto de acordo com a invenção possuem o mesmo número de referência como na versão conhecida e representada na figura 3. Uma diferença essencial do conjunto de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo de acordo com a presente invenção, comparado com o estado da técnica, reside em que ao menos uma parte das estações receptoras não mais está no solo, porém, no espaço.

A figura 1 apresenta, por exemplo, apenas uma estação receptora de satélite 20, mas naturalmente no conjunto de acordo com a invenção,

15/19 pode-se também abranger essencialmente mais estações receptoras de satélite 20. A estação receptora de satélite 20 mostrada na figura 1 abrange uma antena transmissora - receptora 20, em como uma ünidáde^dé processamento e cálculo adequada (não mostrada) para o processamento dos sinais 1,090 ES de radiofonia 5, 6. A recepção dos sinais de radiofonia 5, 6, emitidos pelas estações transmissoras 3, 4, através da estação receptora de satélite 20, está simbolicamente indicada na figura 1 pelas setas 5' e 6'. Os sinais de radiofonia 5, 6 recebidos, ou seja, as informações ADS-B nelas contidas serão avançados pela estação receptora de satélite 20 através de um percurso transferidor de telefonia 21 para uma estação de controle de satélite no solo 22. Ali os dados ADS-B serão processados e preparados para encaminhamento para a central de gestão de tráfego aéreo e/ou controle de voo 11 através de uma conexão 23.

Também na modalidade, de acordo com a invenção, naturalmente é possível que o sinal de radiofonia 5, 6 emitido por uma das aeronaves 1, 2 seja recebido e avaliado por outra aeronave 2, 1. As informações recebidas na outra aeronave 2, 1, relativamente à outra aeronave 1, 2 podem ser utilizadas para a concretização de um sistema para evitar colisões entre aeronaves 1,2, por exemplo, na forma de um Traffic Collision Avoidance Systems (TCAS) (Sistemas para evitar colisões do tráfego aéreo).

O conjunto de controle, de acordo com a invenção, oferece meios a fim de concretizar um controle ADS-B do espaço, mediante o emprego de estações receptoras de satélite 20 que recebem os sinais ES 1090 5, 6 de aeronaves 1, 2. Além disso, o conjunto também pode disponibilizar um Rebroadcast ADS-B (ADS-R), um serviço de radiofonia de informação de tráfego (TIS-B) e um serviço de radiofonia de informação de voo (FIS-B) com o emprego do sinal ES 1090 5, 6 através de estações receptoras de satélite 20.

O controle ADS-B, baseado no espaço, poderá complementar, ou seja, aprimorar um controle ADS-B baseado no solo (com estações receptoras no solo 7, 8). Uma estação receptora 8 correspondente, baseada no solo e mostrada a título de exemplo para recepção de sinais de radiofonia

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ADS-B 5', 6' é mostrada na figura 1 de forma tracejada. Alternativamente, de acordo com a invenção, poderá ser concretizado um controle ADS-B global, o qual abrange estações receptoras de satélite 20 como únicas estações receptoras, isto é, sem estações adicionais, baseadas no solo 8.

Em aditamento às funções de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo (o chamado Air Traffic Control (ATC) - controle de tráfego aéreo e as tarefas) podem oferecer os dados ADS-B recebidos para outros usuários que os podem utilizar. Desta forma, pode-se imaginar, por exemplo, que as informações ADS-B também podem ser empregadas para disponibilizar para uma linha aérea a posição atual de suas aeronaves 1, 2. Isto pode, no caso de atrasos de aeronaves de linhas reguláveis 1, 2, ou em caso de necessidade, poderá ser útil. A empresa de navegação aérea pode, assim, planejar de maneira essencialmente mais aprimorada o emprego de suas aeronaves, com possibilidades de previsão e com maior eficiência.

O ADS-B abrange uma transmissão regular, não solicitada de dados, ou seja, de informações, relativamente a uma aeronave 1, 2 que estão disponibilizados a bordo da aeronave 1, 2. As informações transmitidas abrangem dados de controle como, por exemplo, a posição, a altitude, a velocidade, a direção, um sinal de chamada da aeronave 1, 2, a classe da aeronave e outros dados. Sinais ADS-B 5, 6 serão transmitidos espontaneamente, automaticamente, de modo regular e sem um endereço de recepção específico. Nesse sentido, os sinais ADS-B se diferenciam do ADS-Contract (ADS-C) e de suas informações que são transmitidas através de uma conexão de ponto a ponto para satélites de comunicação geoestacionários. Os satélites de comunicação geoestacionários encontram-se em um percurso revolvente de alguns dez mil metros de altitude acima da superfície da terra 29, especialmente em aproximadamente 36000 quilômetros acima da superfície da terra. A conexão de comunicação ponto a ponto implica em custo que é relativamente dispendiosa, de maneira que para a transmissão das informações de uma aeronave 1, 2 durante um voo intercontinental de maior duração, somente com base nos tempos de transmissão necessários para as informações da aeronave surgem custos relativamente elevados que cor17/19 rerão para a linha aérea e em último caso para os usuários da aeronave 1, 2 (para os passageiros ou para os clientes de carga aérea) e que despesas estas que não foram aceitas. Contrário, ao controle ADS-C do espaço? o controle ADS-B proposto, baseado no espaço, e proposta de acordo com a presente invenção, oferece notáveis vantagens no tocante a um controle mais simples e de custo vantajoso das aeronaves 1, 2.

Finalmente, a presente invenção permite também a concretização de chamados Air-to-Ground-Surveillance Applications (GSA) - (conjuntos de controle ar-solo), em regiões que não são cobertas por radar primário e/ou secundário. Também sem cobertura de radar nestas regiões pode ser concretizado com o controle ADS-B de acordo com a invenção e baseado no espaço, um controle ATC. Isto é especialmente interessante naquelas regiões onde estações receptoras ADS-B do solo 7, 8 somente podem ser montadas com grande esforço, ou seja, onde nem seja possível a sua montagem.

Com a presente invenção, torna-se possível pela primeira vez controlar o espaço aéreo também em altitudes de voo menores. Eventualmente, poderá ser concretizado um controle que se estende até para a superfície da terra 29, por exemplo, até a pista de aterrissagem de um aeroporto. Isto é logrado pelo fato de que as estações receptoras de satélite 20 se encontram acima das aeronaves 1, 2 e - diferente das estações receptoras de solo de radar e ADS-B 7, 8 até agora empregadas - não são sistemas terrestres que em virtude da curvatura da terra e também devido a obstáculos, por exemplo, prédios, vegetação ou morros ou montanhas pudessem encontrar dificuldades na recepção dos sinais radiofônicos 5, 6.

Da mesma maneira como o controle ADS-B terrestre, também o sistema ADS-B proposto de acordo com a invenção, baseado no espaço, poderia vir a constituir um componente essencial do sistema US Next Generation Air Transportation Systems (NextGen) - sistema de transporte aéreo de próxima geração US - do sistema de controle de tráfego aéreo da Austrália, bem como o correspondente outros sistemas na Europa, na Ásia e em outras partes do mundo. Deve-se partir do pressuposto de que o controle

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ADS-B, baseado no espaço futuramente constituirá um componente decisivo para o controle do tráfego aéreo mundial. A invenção oferece um controle aprimorado de aeronaves 1, 2 no espaço, bem como um reconhecimento aprimorado sobre o tráfego aéreo atual no espaço circundante, tanto para pilotos como também para controladores de voo. O sistema ADS-B, baseado no espaço está configurado para ainda aprimorar a segurança, a capacidade e a eficiência dos controles aéreos regionais e simultaneamente disponibilizar uma plataforma, a fim de levar em conta as possibilidades para o crescimento futuro do tráfego aéreo.

Pelo emprego de estações receptoras de satélites 20, poderão ser concretizadas as vantagens de uma ADS-B especialmente também para aquelas regiões, sem problema e a custo vantajoso, nas quais até agora o controle ADS-B somente pode ser concretizado com grande esforço ou até mesmo não foi possível de ser concretizado, por exemplo, nas regiões de mares ou oceanos ou em regiões com infraestrutura fraca. Em aditamento às funções de controle do tráfego aéreo, a empresa de navegação aérea poderá ter a possibilidade de um controle global e sua própria frota de navegação aérea.

A figura 2 apresenta outra modalidade preferida da presente invenção. Este exemplo de execução se diferencia do primeiro exemplo de execução da figura 1, especialmente pelo fato de que os sinais de radiofonia 5, 6, ou seja, as informações ali contidas, recebidas pelas estações receptoras de satélite 20 não serão transmitidas diretamente de volta para a superfície da terra (para a estação de controle de satélite em solo 22), porém através de uma ligação radiofônica 25 para transmitir inicialmente para outro satélite 26. O sinal radiofônico 5, 6, ou seja, as informações ali contidas, recebido pela estação receptora de satélite 20, poderão ser transmitidas do satélite 26 adicional ou novamente para outros satélites (não mostrados) ou para a estação de controle em solo de satélite 22. O satélite adicional 26 poderá igualmente abranger uma estação receptora para os sinais radiofônicos 5, 6 de 1090 ES das aeronaves 1, 2. Todavia, também pode-se imaginar que o satélite adicional 26 - conforme o exemplo de execução mostrado na

19/19 figura 2, tenha uma ação simplesmente como estação de retransmissão para a recepção dos sinais da estação receptora de satélite 20 através da conexão radiofônica 25 e para avançar informações contidas no sinal para a estação de controle de solo de satélite 22, sem que o satélite 26 especificamente possa receber sinais radiofônicos 5, 6, 1.090 ES, emitidos pelas próprias aeronaves 1,2.

O exemplo de execução, representado na figura 2 apresenta o caso em que os sinais radiofônicos 5, 6, ou seja, as informações ali contidas, através de um a ligação radiofônica 27 sejam transmitidas do satélite 26 para a estação de controle em solo de satélite 22. As informações recebidas através da ligação radiofônica 27 sobre as aeronaves 1, 2 que estavam contidas nos sinais de radiofonia 5', 6' serão transmitidos pela estação de controle no solo 22, através de uma linha 23, para a central de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo 11. Alternativamente também se podería imaginar uma transmissão radiofônica entre a estação de controle no solo 22 e a central 11.

A transmissão dos sinais radiofônicos 5', 6' recebidos pela estação receptora de satélite 20 para a central de gestão de tráfego aéreo e/ou de controle de voo 11 de forma indireta, através de outro satélite 26 será vantajosa, especialmente em regiões onde a estação de controle no solo de satélite 22 mais próxima para a recepção de sinais radiofônicos 27 está fora do alcance do satélite 20 que recebe os sinais radiofônicos 5', 6' como, por exemplo, na região de mares e oceanos.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto para pelo menos um dentre gestão de tráfego aéreo e controle de vôo para aeronaves (1, 2), abrangendo ao menos umã estação transmissora (3,4) em uma aeronave (1, 2) a ser gerenciada ou controlada e várias estações receptoras (20) reciprocamente distanciadas que estão em contato com uma central de gestão de tráfego aéreo e de controle de vôo (11), em que ao menos uma estação transmissora (3, 4) da aeronave (1, 2) a ser gerenciada ou controlada transmite um sinal radiofônico (5, 6), ao menos uma das estações receptoras (20) recebe o sinal radiofônico (5, 6) e encaminha ao menos uma parte dos dados contidos no sinal radiofônico (5, 6) para a central de gestão de tráfego aéreo e de controle de vôo (11) ou para outras organizações, caracterizado pelo fato de que ao menos algumas das estações receptoras (20) são configuradas como estações receptoras de satélite adaptadas para receber um sinal radiofônico de 1090 MHz (5, 6) de uma estação transmissora (3, 4) configurada como Mode S Extended Squitter, de uma aeronave (1, 2) a ser monitorada ou controlada, e encaminhar ao menos uma parcela dos dados ali contidos através de link de transmissão de rádio (21; 25, 27) para uma estação terrestre de controle de satélite e encaminhados para a central de gestão de tráfego aéreo e de controle de vôo (11) ou para outras organizações.
2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as estações receptoras de satélite (20) revolvem em um percurso ao redor da terra abaixo de 3000 km acima da superfície da terra (29).
3. Conjunto de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as estações receptoras de satélite (20) são um componente de um satélite de órbita baixa da terra (LEO) (“Low Earth Orbit”).
4. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as estações receptoras de satélite (20) revolvem de tal maneira ao redor da terra que as suas regiões receptoras, ao menos temporariamente cobrem regiões geográficas que têm uma cobertura apenas insuficiente por estações receptoras de solo (7,8).
5. Conjunto de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo

2/3 fato de que as estações receptoras de satélite (20) revolvem de tal maneira ao redor da terra que as suas regiões receptoras abrangem pelo menos uma dentre regiões de mar, montanha, floresta e deserto.
6. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

5, caracterizado pelo fato de que as estações receptoras de satélite (20) são de tal modo configuradas que recebem um sinal de 978 MHz de um Transceptor de Acesso Universal (“Universal Access Transceiver”).
7. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

6, caracterizado pelo fato de que as estações receptoras de satélite (20) são de tal modo configuradas que recebem um sinal VHF Data Link Mode 4 na faixa de frequência de 108 até 137 MHz.
8. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

7, caracterizado pelo fato de que as estações receptoras de satélite (20) apresentam ao menos uma unidade transmissora que envia outro sinal radiofônico com informações de tráfego aéreo de aeronave (1, 2).
9. Conjunto de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as estações receptoras de satélite (20) apresentam ao menos uma unidade transmissora que transmite outro sinal radiofônico com informações de tráfego aéreo de outras unidades de supervisão, de preferência com apoio em solo, especialmente um radar secundário ou uma estação em solo ADS-B (7, 8).
10. Conjunto de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que as informações de tráfego aéreo são informações de posição de ao menos uma aeronave (1, 2).
11. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que as estações receptoras de satélite (20) apresentam meios para decodificação de um sinal radiofônico (5, 6) transmitido em forma codificada pela a estação transmissora (3, 4) da aeronave (1, 2) a ser gerenciada ou controlada.
12. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que as estações receptoras de satélite (20) apresentam meios para a codificação dos dados do sinal de radiofônico (5,

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6) a ser encaminhado para a central de gestão de tráfego aéreo e controle de vôo (11).
13. Processo para pelo menos um dentre gestão de tráfego aéreo e controle de vôo de aeronave (1, 2), em que ao menos uma estação transmissora (3, 4) em uma aeronave (1, 2) a ser gerenciada ou controlada emite um sinal radiofônico (5,6) que é captado por ao menos uma de várias estações receptoras (20) reciprocamente distanciadas a qual encaminha ao menos uma parte dos dados contidos no sinal radiofônico (5, 6) para uma central de gestão de tráfego aéreo e controle de vôo (11) ou para outras organizações, caracterizado pelo fato de que ao menos algumas estações receptoras são configuradas como estações receptoras de satélite (20), sendo que o sinal radiofônico de 1090 MHz (5, 6) transmitido por uma estação transmissora (3,4) configurada como Mode S Extended Squitter da aeronave (1, 2) a ser gerenciada ou controlada é recebido por ao menos uma das estações receptoras de satélite (20) e ao menos uma parte dos dados contidos no sinal radiofônico (5, 6) é encaminhado por um link de transmissão de radio (21; 25, 27) para uma estação de controle de satélite no solo e também para a central de gestão de tráfego aéreo e controle de vôo (11) ou para outras organizações.
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os dados no sinal radiofônico (5, 6), recebidos por pelo menos uma das estações receptoras de satélite (20) são encaminhados para terceiros, especialmente para uma empresa de navegação aérea da aeronave (1, 2) a ser gerenciada ou controlada, para autoridades de gestão de tráfego aéreo e controle de vôo, ou para aeroportos.