CN101960502A - 用于飞行器的飞行安全和/或空中交通控制的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于飞行器(1、2)的飞行安全和/或空中交通控制的装置和方法。彼此间隔开的多个接收站(20)中的至少一个接收要保障的和/或要引导的飞行器(1、2)上的至少一个发送站(3、4)发出的广播信号(5、6)，其由多个彼此相距的接收站(20)的至少一个接收，并将该接收站将广播信号(5、6)内中所包含的至少一部分数据的至少一部分传送到飞行安全和/或空中交通控制中心(11)或者其他机构。为了可以以尽可能少的开支和成本来实现大面积的、最好是全区域覆盖的全球空间监控，将接收站(20)中的至少一部分构成作为卫星接收站(20)，其中，由要保障或要引导的飞行器(1、2)发出的广播信号(5、6)的至少一部分由至少一个卫星接收站(20)接收，以及广播信号(5、6)中所含的数据的至少一部分通过无线电传输路径(21；25、27)传送到卫星地面控制站(22)并转发到飞行安全和/或空中交通控制中心(11)或者其他机构。

Description

用于飞行器的飞行安全和/或空中交通控制的装置和方法
本发明涉及一种用于飞行器的飞行安全和/或航线安排装置。所述装置包括在要保障的和/或要引导的飞行器上的至少一个发送站和与飞行安全和/或空中交通控制中心站连接的多个接收站。在要保障的和/或要引导的飞行器上的至少一个发送站发射广播信号。至少一个接收站接收广播信号并将广播信号中所含的至少一部分数据传送到飞行安全和/或空中交通控制中心站或者其他机构。
本发明还涉及一种利用上述的用于飞行器的飞行安全和/或航线安排装置的用于飞行安全和/或空中交通控制的方法。
现有技术中以“广播式自动相关监视(ADS-B；Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)”的名称公开了一种飞行安全和/或航线安排装置(参见2003年4月10日出版的RTCA Do-260A标准，“Minimum Operational Performance Standard for 1090MHz Extended Squitter Automatic Dependent Surveillance-Broadcast(ADS-B)and Traffic Information Services-Broadcast(TIS-B)，Volume I(Main Part)and Volume II(Appendices)”)。在ADS-B下，飞行器自身，也就是在没有外部帮助的情况下，周期性发出其身份、位置、速度和航向以及其它信息作为广播信号。为此，在飞行器上设置至少一个适当的发送站(所谓的Mode S Extended Squitter，即S模式扩展应答机)。此外，飞行器具有适当的计算资源，以便对飞行器中的输出数据进行确定、收集和，在需要时，预处理并准备作为广播信号传送做好准备。优选地，广播信号每秒钟重复两次。
在公知的ADS-B飞行安全和/或航线安排装置中，在地面上设置多个彼此间隔开的接收站，这些接收站可以接收飞行器的S模式扩展应答机的广播信号。广播信号中所含的数据和信息传送到飞行安全和/或空中交通控制中心站而被接收，并且在需要时被加工和处理然后提供给用户。存在于飞行安全和/或空中交通控制中心站内的各个飞行器的数据可以用于采取飞行安全和/或空中交通控制措施。
飞行器的位置信息来自于安装在飞行器上的用于全球导航的任意来源，全球导航系统例如全球定位系统(GPS)卫星。不言而喻，为确定飞行器的位置也可以使用其他卫星支持的定位系统，例如GLONASS(俄罗斯)、Euteltracs(欧洲，特别是用于长途交通运输)、伽利略系统(Galileo)(欧洲)、MTSAT(日本)或者北斗系统(中国)。
飞行器的广播信号也可以由处于广播信号的有效距离内的其他飞行器接收，如果这些飞行器具有适当的接收站的话。任何飞行器上因此均可以存在周围其他飞行器的飞行信息，这些信息可以发送给飞行器驾驶员并用于避免相撞。
但是，现有技术中所公开的用于显示飞行器在空域中的移动的陆基ADS-B空中交通控制装置仅在由适当的接收站所充分覆盖的区域中是可用的。设置在地面上的接收站的沿关于飞行器的准视线的有效范围最高为400千米，该有效范围是飞行器的飞行高度(例如10000米)函数；因此，它们各自覆盖直径最高为800千米的大致圆形的接收范围。为了使ADS-B可以在大区域内使用并覆盖低飞行高度，需要大量的ADS-B地面接收站。此外，在难以通行和偏远的区域设置ADS-B地面接收站非常困难。特别是在海洋地区和/或在非常遥远和人迹罕至的地区(例如极区、荒漠等)，利用雷达设备和/或ADS-B地面站进行完全的全球监控是不可能的或者不实用的。
例如从加勒比海飞往葡萄牙的飞行器在海岸几海里后就离开目前雷达监控的有效距离并然后只能通过无线电与各种空中交通控制相连接。在即将到达葡萄牙的亚速尔群岛时，当飞行器进入葡萄牙空中交通控制(NAV葡萄牙或FIR里斯本)的飞行监控区时，飞行器才在经过较长时间后重新由空中交通控制雷达掌控。
此外，良好配备的空域(例如USA和欧洲)与只能使用过程化(procedural)ATM(Air Traffic Management)的空域之间的非均等的空中交通控制基础设施，使ATM的能力在良好配备的空域也会降低。这一问题的发生是因为国际航线的飞行器一定比地方航线的飞行器具有优先的航线权。一架或者多架国际航线的飞行器进入监控区仅在其即将到达之前才进行通知并影响至少一部分地方航线的空中交通。无法计划地方航线空中交通的航线，因为不知道国际航线的飞行器何时准确地从雷达或者ADS-B无法监控的区域(海/洋)进入空中交通控制部门的监控区。
从所介绍的现有技术出发，本发明的目的因此在于，使基于广播信号的飞行安全和空中交通控制以尽可能少的开支和尽可能低的成本覆盖全球区域，以便使飞行安全和空中交通控制尽可能长期有效并因此也尽可能安全和可靠地计划飞行安全和空中交通控制。
为实现上述目的，根据开头所述类型的飞行安全和/或空中交通控制装置，接收站中的至少一部分被形成为卫星接收站，它们接收由要保障的和/或要引导的飞行器的至少一个发送站发出的广播信号并将其中所含的数据的至少一部分通过无线电传输路径传送到卫星地面控制站并继续传送到空中飞行安全和/或控制交通控制中心或者其他机构。
本发明涉及发送任意的广播信号并且装备有一个或者更多个适当的发送器的所有类型的飞行器：所有类型的民用和军用飞行器；例如运输机、通用航空的飞行器；有人驾驶和无人驾驶的飞行器；以及飞行系统。
本发明可以通过建立卫星接收站并接收由飞行器发出的广播信号来进行基于宇宙空间的飞行安全、飞行控制和/或空中交通控制。接收站不必是卫星本身的组成部分，而是例如可以所谓的“肩扛(Piggy Packs)”方式固定在本来用于其他任务的卫星上(例如用于提供信息、用于全球定位和/或空中、陆地或者水上交通工具的定位等任务)。
卫星接收站可以被配置为根据本发明的飞行安全和/或空中交通控制装置的特有的接收站，并且可以取消地面接收站。替代地，卫星接收站也可以用于对具有地面接收站的现有的基础设施进行补充，其中，卫星接收站优选地覆盖没有设置地面接收站的区域。
由卫星接收站接收的飞行器的广播信号可以被预处理和/或为传送到飞行安全和/或空中交通控制中心而进行处理。所接收的广播信号中所含的数据和信息的至少一部分由卫星接收站传送到一个或多个卫星地面控制站，在所述卫星地面控制站进行加工并随后继续传送到飞行安全和/或空中交通控制中心或者其他合法机构(例如航空公司、机场等)。接收卫星信号的地面站通过电缆或者以其他方式、例如通过无线电链路，将数据传送到飞行安全和/或空中交通控制心或者其他合法机构。
接收要保障和/或要引导的飞行器的广播信号的卫星接收站与卫星地面控制站之间的连接不必直接进行。可以想到，卫星站与地面控制站之间的连接通过合适的中继站实现、特别是以卫星中继站的方式实现(所谓的星际链路；Inter Satellite-Links)。这样做的优点是减小了信号延迟。
利用本发明，可以按照特别简单和成本低廉的方式为利用广播信号进行空中交通控制、飞行监控和/或飞行安全的目的而实现全球覆盖。具体地，利用本发明，不仅可以监控海洋区域，也可以监控茂密的原始森林、陡峭的山脉或者浩瀚的沙漠区域，一直到低水平高度区域。本发明的优点是，例如，飞行器在其从中美洲或南美洲向欧洲飞行中，在飞越大西洋期间可以始终得到监控，虽然那里不存在地面接收站。由此，例如，主管从中美洲和南美洲跨越大西洋的航线的葡萄牙空中交通控制部门(NAV葡萄牙)提前提供关于飞行器飞往欧洲的信息。葡萄牙的航空部门因此在到达葡萄牙的监控领域之前的很长时间就可以将国际航线的飞行器同时纳入飞行安全和/或空中交通控制的计划之中，据此地方航线的飞行器可以得到提前和预见性的引导。由此，空中交通控制、特别是在既考虑地方航线也考虑具有国际航线飞行器优先权的国际航线的飞行器方面，在时间上得到均衡，由此可以显著提高飞行安全和/或空中交通控制行动的效率、安全性和可靠性，并因此显著提高空中交通控制的能力。此外，可以将地方航线飞行器所需的线路改变降到最低限度，由此节省燃料并降低噪声和废气。
根据本发明的飞行安全和航线安排装置的另一个优点在于，在飞行器的整个飞行期间，特别是在通过没有雷达覆盖且没有设置ADS-B地面接收站的区域期间，也可以获得有关飞行器及其航线的信息。这些信息可以免费或者付少量费用提供给第三方。这样，例如，可以设想，航空公司可以得到其飞行器的最新位置。但对于机场来说，这些附加可供使用的信息也是有益的，因为它们可以将这些信息用于到港和/或离港的联机更新。
本发明的另一个优点在于，在根据本发明的飞行安全和/或航线安排装置中，卫星接收站所覆盖的范围显著大于公知的地面接收站的的覆盖范围。用雷达对空域进行监控是昂贵的，这是用于飞行监控的雷达设备目前只能覆盖世界一小部分(本发明人估计不足陆地面积的5％)的主要原因。由于地球的弧度，ADS-B地面接收站只有相当有限的监控范围。为了广泛覆盖澳大利亚的上空，即相当于监控30000英尺以上的空域，约30个ADS-B地面站就足够了。但是，为了监控美国的全部空中交通，则需要约1500个这种ADS-B地面接收站并必须遍及整个美国地设立和使用。
通过将接收站转移到宇宙空间中，可以显著扩大单个接收站的监控范围，从而可以减少为实现某一地区的空域监控所需的接收站的数量。此外，卫星接收站不仅可以监控(飞行高度FL200或FL300以上的)上部空域，而且也可以监控直至低飞行高度以及直至地面(所谓的FL0)空域。这意味着，利用根据本发明的飞行安全和/或空中交通控制装置，可以以相当少的开支达到向下直至FL0的飞行安全和/或空中交通控制。特别地，本发明的目的在于，利用基于卫星的ADS-B接收站实现全球范围的ADS-B覆盖，从而可以在无需雷达和/或ADS-B地面站的情况下进行全球范围的空域监控。
为了实现本发明，需要由多个近地环绕地球运行的卫星组成的星座，因为由飞行器发出的广播信号仅具有有限的有效距离。此外，飞行器上的广播信号目前仅向下、向前和向后(但不能向上)发送。这意味着，来自定位在飞行器的正上方的广播信号的接收会很差。因此，为了接收广播信号，最好使用在飞行器上倾斜设置的、特别是水平的卫星接收站。但不言而喻，也可以设想飞行器将来装备向上发送广播信号的发送器，特别是在根据本发明的基于卫星的监控系统得以实现的情况下。至少在发送站设置在飞行器顶部的情况下，飞行器的广播信号可以毫无问题地由直接处于飞行器上方的卫星接收。
在未来的ADS-B系统中，广播信号的频率和发送功率也可以相对于目前的监控系统而改变。但广播信号的非寻址且周期性的发送原理在未来的ADS-B系统中予以保留。
根据本发明的一个优选的实施方式，卫星接收站在地球表面的上方小于3000km的环形轨道上绕地球运行。根据该实施方式，不使用轨道与地球表面具有相当大的距离(约36000km)的地球同步卫星，而是使用近地卫星。卫星接收站最好是低地轨道(Low Earth Orbit；LEO)卫星的组成部分。这种卫星位于地球表面上方约160至2000km的轨道上。特别地，可以使用在地球表面上方约600至900km的轨道上的卫星接收站。在此方面重要的是，由飞行器的发送站发出的广播信号可以由卫星接收站(即使是在不利的条件下)更加安全可靠地接收。但需要强调的是，本发明可以利用任意的卫星实现，而并不仅限于具体的卫星轨道。如果传统的广播信号由更高轨道上的卫星只是微弱地接收，那么可以设想，飞行器利用更高的发送功率发送与传统信号相比增强了的广播信号，或者飞行器上的发送器例如位于飞行器的顶部，使广播信号通过卫星接收站的接收得到改善，并且因此可以由中间轨道上的卫星(例如伽利略卫星)以及地球同步卫星毫无问题地接收。
根据本发明的一个优选的实施方式，卫星接收站以接收范围至少暂时覆盖仅由地面接收站不充分覆盖的地理区域的方式绕地球运行。优选地，卫星接收站以接收范围也覆盖海洋、山脉、原始森林和/或沙漠区域的方式绕地球运行。
根据本发明的另一个优选实施方式，卫星接收站被构成为接收要保障的和/或要引导的飞行器的构成为S模式1090MHz扩展应答器的发送站的广播信号。替代地或附加地，卫星接收站也可以被构成为接收978MHz的通用访问收发信机(Universal Access Transceiver；UAT)信号。最后，替代地或附加地，卫星接收站还可以被构成为接收108至137MHz频率范围的VHF数据链模式4(VDLM 4)信号。
根据本发明的另一个优选实施方式，卫星接收站具有发送包括飞行器位置信息的其他广播信号的至少一个发送单元。利用该实施方式，可以实现所谓的交通情报服务广播(Traffic Information Services-Broadcast；TIS-B)，通过所述TIS-B可以向装备ADS-B的飞行器提供关于周围空域的更加完整的图像。TIS-B是这样一种服务：向装备ADS-B的飞行器提供未装备ADS-B的飞行器的监控数据。TIS-B包括来自例如监控雷达的一个或者多个监控源的监控信息。监控信息被处理和转换，以便可以被装备ADS-B的飞行器所利用。
TIS-B也可以用在包括多个ADS-B数据链的ADS-B应用中，以便在使用不同数据链的装备有ADS-B的飞行器之间提供横向联网或网关功能。这种TIS-B子功能也称为重播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Rebroadcast；ADS-R)。迄今为止批准了两个通信连接协议用于ADS-R应用。通用访问收发信机(UAT)主要由小型飞行器使用，而1090MHz S模式扩展应答机(1090ES)通常用在商用飞行器上。
为避免未经授权者截获和重构广播信号，根据本发明的一个优选实施方式，卫星接收站具有用于将由要保障的和/或要引导的飞行器所加密地发送的广播信号进行解密的装置。广播信号的加密发送可以是在ADS-B框架内可能的进一步开发。不言而喻，包含在本发明的范围内的对与于ADS-B的其他进一步开发也是可能的。根据本实施方式，不能由任意的接收站接收广播信号或提取广播信号所含的信息。确切地说，广播信号是加密地发送的，使得它只能由装备相应的解密装置的接收站接收和解密。
为防止通过接收广播信号的卫星接收站与卫星地面控制站之间的无线电传输路径传输的数据被未经授权的第三方窃听，卫星接收站具有用于将传送到飞行安全和/或空中交通控制中心的广播信号的数据进行加密的装置。加密的数据由卫星接收站直接地或通过中继站间接地传送到卫星地面控制站。
为了本发明的目的，另一种解决方案是，基于用于上述类型的飞行器的飞行安全和/或空中交通控制的方法，将接收站中的至少一部分形成为卫星接收站，其中，由要保障的和/或要引导的飞行器的至少一个发送站发出的广播信号由至少一个接收站接收，以及广播信号中所含的数据的至少一部分通过无线电传输路径发送到卫星地面控制站并继续发送到飞行安全和/或航线安排中心或者其他机构。
最后，提出一种方案，其中，将由至少一个卫星接收站接收的广播信号中所含的数据提供给第三方、特别是航空公司、要保障的和/或要引导的飞行器、飞行安全和/或空中交通控制部门和机场。按照这种方式，例如，航空公司始终掌握关于其所有的飞行器或关于具有ADS-B能力的飞行器的当前的位置和状态信息。因此，与以往相比，航空公司可以明显更好地控制其飞行器的使用和支配。由此可以提高飞行器的效率。这一点只有利用本发明才能实现，因为只有通过本发明才能根本上实现全球的、特别是海洋以及极地范围内的空中交通监控。
现利用附图对本发明的优选实施例进行详细说明。其中：
图1示出根据本发明的飞行安全和/或航线安排装置的第一优选实施方式的示意图；
图2示出根据本发明的飞行安全和/或航线安排装置的第二优选实施方式的示意图；以及
图3示出现有技术中公开的飞行安全和/或航线安排装置的示意图。
图3示出现有技术所公开的飞行安全和/或航线安排装置。该装置用于飞行器1、2、特别是飞机的飞行安全和/或航线安排。在飞行器1、2上设置至少一个发送站3、4。发送站3、4有规律地发送广播信号，在所示的实施例中，以1090MHz S模式扩展应答器信号(1090ES)的方式发送可以由任意的接收站接收的广播信号。为了说明1090ES信号的广播特性，图3中标出了环绕发送站3、4的同心圆。这些圆相当于第一发送站3的第一1090ES信号5和第二发送站4的第二1090ES信号6。这种飞行安全和/或航线安排装置在现有技术中被称为广播式自动相关监控(ADS-B)。
已知的ADS-B装置还包括设置在地面上且彼此间隔开的多个接收站，图3中仅例举了其中的两个接收站7、8。接收站7、8通过互连线路9、10与飞行安全和/或空中交通控制中心11相连接。替代地或附加地，接收站7、8也可以通过无线电或者以其他任意方式与飞行安全和/或空中交通控制中心11相连接。中心11由国内或地方空中交通控制部门、例如的德国飞行安全机构(DFS)或者马斯特里赫特空管中心(Maastricht Upper Area Control；MUAC)经营或管理。
正如所述那样，飞行器1、2根据自身的安排并在非指定接收地址(指定接收地址例如利用地址来指定接收器)的情况下有规律地发出广播信号5、6。1090ES信号5、6中包含与发出信号5、6的飞行器1、2有关的信息。这些信息例如包括飞行器1、2的位置、高度、速度、航向、出发地、目的地、呼号、飞行器类别等。飞行器1、2的高度和速度利用飞行器1、2上的适当的检测装置测定。飞行器1、2的位置利用适当的、优选为基于卫星的定位系统来测定，例如利用全球定位系统(GPS)卫星来测定。在此方面，飞行器1、2上必须设置有用于飞行器1、2的卫星定置的合适的装置(例如卫星接收天线、计算机等)。替代地，飞行器1、2的定位也可以利用其他的全球导航卫星系统(GNSS)来进行，例如利用GLONASS卫星(俄罗斯的相当于美国NAVSTAR-GPS的卫星系统)、利用伽利略卫星系统或北斗卫星系统，以及它们的改进系统(WAAS、EGNOS、MTSAT、GAGAN等)来进行。如何最终测定飞行器1、2的位置并不重要。关键是通过1090ES广播信号5、6除了传送与飞行器1、2有关的包括实际飞行特性的其他信息外，还传送飞行器1、2的当前位置。
由发送单元3、4发出的广播信号5、6也由地面接收站7、8接收(参见箭头5′、6′)。需要明确指出的是，用于图示说明所标的箭头5′和6′并不意味着发送站3、4与接收站7、8之间构成点对点的连接。完全相反，信号5、6是任何人都可以接收的广播信号。所接收的广播信号5、6中所含的与飞行器1、2相关的至少一部分信息通过连接线路9、10被传送到飞行安全和/或空中交通控制中心11或者其他机构，以用于进一步的处理。通过可供中心11使用的信息，可以高精确度地实现所谓的空对空监控应用(ASA)以及空对地监控应用(GSA)。
图1示出根据本发明的飞行安全和/或航线安排装置的第一优选实施方式的示意图。在本发明的装置中，相同的单元或者部件采用与图3所示的现有装置相同的附图标记。本发明的飞行安全和/或航线安排装置与现有技术相比的主要区别在于，接收站中的至少一部分不再设置在地面上，而是设置在宇宙空间中。
图1仅例示出了一个卫星接收站20，但不言而喻，本发明的装置也可以包括更多的卫星接收站20。图1所示的卫星接收站20包括发送/接收天线20′以及用于处理所接收的1,090ES广播信号5、6的适当的处理和计算单元(未示出)。通过卫星接收站20来接收由发送站3或4发出的广播信号5、6，如图1中的箭头5″′和6″′所示。所接收的广播信号5、6或其中所含的ADS-B信息由卫星接收站20通过无线电传输路径21继续发送到卫星地面接收站22。ADS-B数据在卫星地面接收站22被处理并准备通过连接线路23继续传送到飞行安全和/或空中交通控制中心11。
在本发明的这种实施方式中，由飞行器1、2发出的广播信号5、6当然可以由其他的飞行器2、1接收并分析处理。其他的飞行器2、1所接收的与其他的飞行器1、2相关的信息例如可以实现防止飞行器1、2之间相撞的系统，例如交通防撞系统(Traffic Collision Avoidance System；TCAS)。
根据本发明的监控装置可以使用接收飞行器1、2的1090ES信号5、6的卫星接收站20来实现基于宇宙空间的ADS-B监控的手段。此外，利用本发明的装置，可以使用通过卫星接收站20接收的1,090ES信号5、6来实现转播式ADS-B(ADS-R)、交通信息服务广播(TIS-B)和航班信息广播(FIS-B)。
基于宇宙空间的ADS-B监控可以补充或改进现有的基于地面的ADS-B监控(利用地面接收站7、8)。在图1中用虚线示出了用于接收ADS-B广播信号5′、6′的基于地面的合适的接收站8的例子。替代地，根据本发明可以实现全球ADS-B监控，其中作为接收站只包括卫星接收站20，而没有附加的地面接收站8。
除了飞行安全和/或空中交通控制功能(所谓的空中交通控制任务，AirTraffic Control(ATC)Tasks)以外，所接收的ADS-B数据还可以提供给其他用户来使用。这样，例如可以设想，ADS-B信息也用于向航空公司提供其飞行器1、2的当前位置。这一点在飞行器1、2发生延误的情况下或者在紧急情况下非常有用。航线由此可以明显更好地、预见性地和更加高效地计划其飞行器的使用。
ADS-B包括有规律且非请求的信息发送，所述信息例如是与飞行器1、2相关的数据或信息，所述信息发送在飞行器1、2上是可用的。所传输的信息包括监控数据，诸如飞行器1、2的位置、高度、速度、方向、呼号和其他数据。ADS-B信号5、6自发地、独立地、且有规律地发送而无需特定的地址。就此而言，ADS-B信号与通过点对点连接向地球同步通信卫星传送消息的合同式ADS(ADS-Contract；ADS-C)不同。地球同步通信卫星处于地球表面29上方几万米，具体是地球表面29上方约36000千米的轨道上。点对点的通信连接是收费的且相当昂贵，使得在较长的洲际飞行期间，由于发送飞行器的信息所需的发送时间的原因，传送飞行器1、2的信息的费用相当高，这对于航空公司和飞行器1、2的最终用户(乘客或者空运货物的客户)是不能接受的。与空域的ADS-C监控相比，本发明所提出的基于宇宙空间的ADS-B监控在尽可能简单地且成本低廉地监控飞行器1、2方面具有明显优点。
最后，本发明还可以对于未被一次雷达和/或二次雷达覆盖的区域实现所谓的空对地监控应用(Air-to-Ground Surveillance Application；GSA)。在无雷达覆盖的情况下，在这些区域中利用根据本发明的基于宇宙空间的ADS-B监控也可以实现ATC监控。这一点特别是在ADS-B地面接收站7、8只能以大量开支为代价来设置或者甚至根本不能设置的区域内是有意义的。
此外，利用本发明，第一次可以在低飞行高度上连续地监控空域。可以实现向下直至地球表面29、例如直至机场跑道的监控。这一点是这样实现的：即，卫星接收站20处于飞行器1、2的上方并且——不同于以往所使用的雷达和ADS-B地面接收站7、8——没有受地球弧度还有例如建筑物、植物或者丘陵或者山体等妨碍接收广播信号5、6的障碍物等影响的地面系统。
正如地面ADS-B监控那样，根据本发明所提出的基于宇宙空间的ADS-B系统也可以成为美国下一代空中交通系统(US Next Generation Air Transportation Systems；NextGen)、澳大利亚控制交通监控系统(Australian Air Traffic Surveillance Systems)以及欧洲、亚洲和世界其他地区的相应的其他系统的重要组成部分。可以预见，基于宇宙空间的ADS-B监控在未来将成为世界上空中交通监控的重要组成部分。本发明既为飞行器驾驶员、也为空中交通控制人员提供了一种关于空域中的飞行器1、2的改善了的监控以及关于周围空域的当前空中交通的改善了的认识。基于宇宙空间的ADS-B被设计为改善区域性空中监控的安全性、能力和效率并同时提供一种灵活的、可扩展而无需大量开支的平台，以便考虑未来空中交通的增长的可能性。
通过使用卫星接收站20，特别是对于以往ADS-B监控只能以高开支或者甚至根本不能实现的这种区域、例如海洋或者基础设施薄弱的区域，也可以毫无问题和成本低廉地实现ADS-B的优点。除了空中交通监控功能以外，还可以使航空公司能够对其飞行队伍进行全球监控。
图2示出了本发明的另一个优选实施例。该实施例与图1的第一实施例的区别具体在于，由卫星接收站20接收的广播信号5、6或其中所含的信息不是从卫星接收站20直接返回地球表面(卫星地面接收站22)，而是通过无线电连接25首先传送到其他卫星26。由卫星接收站20接收的广播信号5、6或其中所含的信息可以从其他卫星26再次传送到其他卫星(未示出)或者传送到卫星地面控制站22。其他卫星26同样可以包括对于飞行器1、2的1,090ES广播信号5、6的接收站。但也可以设想，其他卫星26——如图2所介绍的实施例中那样——简单地作为用于从卫星接收站20通过无线电连接25接收信号的中继站使用，并用于将信号中所含的信息继续传送到卫星地面控制站22，而卫星26本身不接收由飞行器1、2发出的1,090ES广播信号5、6。
在图2所示的实施例中，广播信号5、6或其中所含的信息通过无线电连接27从卫星26发送到卫星地面控制站22。由卫星控制站22通过线路23将通过无线电连接27接收的有关由卫星接收站20接收的广播信号5″′、6″′中所含的飞行器1、2的信息传送到飞行安全和/或空中交通控制中心11。替代地，也可以设想地面控制站22与中心11之间进行无线电传送。
由卫星接收站20接收的广播信号5″′、6″′通过其他卫星26间接地向飞行安全和/或空中交通控制中心11的传送对于用于接收无线电信号27的下个卫星地面控制站22设置在广播信号5″′、6″′有效距离以外的区域、诸如海洋区域是特别有益的。

Claims (15)

1.用于飞行器(1、2)的飞行安全和/或航线安排装置，包括在要保障的和/或要引导的飞行器(1、2)上的至少一个发送站(3、4)和与飞行安全和/或空中交通控制中心(11)相连接且彼此间隔开的多个接收站(20)，其中，在要保障的和/或要引导的所述飞行器(1、2)上的所述至少一个发送站(3、4)发出广播信号(5、6)，所述接收站(20)中的至少一个接收所述广播信号(5、6)并将所述广播信号(5、6)中所含的数据的至少一部分传送到所述飞行安全和/或空中交通控制中心(11)或者其他机构，其特征在于，所述接收站(20)中的至少一部分被构成卫星接收站，所述卫星接收站接收由要保障的和/或要引导的所述飞行器(1、2)发出的所述广播信号(5、6)并通过无线电传输路径(21；25、27)将所述广播信号(5、6)中所含的数据的至少一部分传送到卫星地面控制站并继续传送到飞行安全和/或空中交通控制中心(11)或者其他机构。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)在地球表面(29)的上方低于3000km的环形轨道上绕地球运行。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)是低地轨道卫星即LEO卫星的组成部分。
4.如权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)以接收范围至少部分地覆盖仅利用地面接收站(7、8)无法充分覆盖的地理区域的方式绕地球运行。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)以接收范围覆盖海洋、山脉、原始森林和/或沙漠区域的方式绕地球运行。
6.如权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)被构成为接收由要保障的和/或要引导的所述飞行器(1、2)的被配置为S模式扩展应答器的发送站(3、4)所发出的1090MHz广播信号(5、6)。
7.如权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)被构成为接收978MHz的通用访问收发信机信号。
8.如权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)被构成为接收108至137MHz频率范围的VHF数据链模式4信号。
9.如权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)具有发送包括飞行器(1、2)的空中交通信息的其他广播信号的至少一个发送单元。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)具有至少一个发送单元，所述至少一个发送单元发送包含来自其它的、优选为基于地面的监控单元、特别是二次雷达或ADS-B地面站(7、8)的空中交通信息的其它广播信号。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述空中交通信息为至少一个飞行器(1、2)的位置信息。
12.如权利要求1至11之一所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)具有用于对由要保障的和/或要引导的飞行器(1、2)加密发出的广播信号(5、6)进行解密的装置。
13.如权利要求1至12之一所述的装置，其特征在于，所述卫星接收站(20)具有用于将能够被传送到飞行安全和/或空中交通控制中心(11)的广播信号(5、6)的数据进行加密的装置。
14.用于飞行器(1、2)的飞行安全和/或空中交通控制的方法，其中，在要保障的和/或要引导的飞行器(1、2)上的至少一个发送站(3、4)发出广播信号(5、6)，所述广播信号(5、6)由彼此间隔开的多个接收站(20)中的至少一个接收站接收，所述至少一个接收站将所述广播信号(5、6)中所含的数据的至少一部分传送到飞行安全和/或空中交通控制中心(11)或者其他机构，其特征在于，所述多个接收站的至少一部分被构成为卫星接收站(20)，据此，所述卫星接收站(20)的至少一个接收由要保障的和/或要引导的飞行器(1、2)发出的所述广播信号(5、6)并通过无线电传输路径(21；25、27)将所述广播信号(5、6)中所含的数据的至少一部分传送到卫星地面控制站并继续传送到飞行安全和/或空中交通控制中心(11)或者其他机构。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述至少一个卫星接收站(20)所接收的广播信号(5、6)中所含的数据提供给第三方、特别是要保障的和/或要引导的飞行器(1、2)的航空公司、以及机场。
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