DE10115793A1

DE10115793A1 - Automatische Überwachung der Bewegungsbahn nichtspurgebundener Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10115793A1
Application number: DE2001115793
Authority: DE
Inventors: Hans-Hermann Gudehus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-24

Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit der automatischen Überwachung der Bewegungsbahn nichtspurgebundener Fahrzeuge, insbesondere von Flugzeugen und Schiffen. Es wird vorgeschlagen, in jedem Fahrzeug einen Fahrzeugkontrollrechner und eine Funkkommunikationseinheit anzuordnen. Der Fahrzeugkontrollrechner ist an die vorhandenen Bordsysteme des Fahrzeugs anschließbar, um dessen eigene Positionsdaten, Bewegungsdaten und beabsichtigte Bewegungsdaten-Änderungen zu ermitteln, und kommuniziert mit den Fahrzeugkontrollrechnern der anderen Fahrzeuge.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Überwachung der Bewegungsbahn nichtspurgebundener Fahrzeuge, insbesondere von Flugzeugen und Schiffen.

Die Bewegungen nichtspurgebundener Fahrzeuge werden mit gro ßem Personaleinsatz überwacht, um Kollisionen zu vermeiden. So wird z. B. jedes Flugzeug während des gesamten Fluges ein schließlich Start und Landung von Fluglotsen in Bodenkon trollstellen überwacht. Die Fluglotsen sind per Funksprech verkehr in Kontakt mit den Piloten, um Informationen auszu tauschen. Die Piloten sind auf diesen Kontakt zu den Fluglot sen angewiesen, denn in den Bodenkontrollstellen laufen die Informationen über die erfolgten und die zu erwartenden Flug bewegungen zusammen. Diese Informationen kommen aus den Transponderdaten der einzelnen Flugzeuge, dem Radarecho und dem Funksprechverkehr. Die Flugzeuge verfügen hierzu meist über ein GPS-System zur Ermittlung der exakten Position, in jedem Fall über einen Bordrechner zur Ermittlung der Flug höhe, der Geschwindigkeit, der Steigung, des Kurses und ähn licher Bewegungsdaten bzw. über entsprechende Bordsysteme, die diese Daten zur Verfügung stellen, sowie in einigen Fäl len auch über ein Antikollisionsradar, mit dem innerhalb eines bestimmten Bereichs in Flugrichtung Objekte erkannt und per Bordrechner als kollisionsgefährdet klassifiziert und dem Piloten angezeigt werden können. Die Piloten übermitteln je weils der Bodenkontrollstelle mündlich ihre beabsichtigte Flugbewegung und bekommen dafür die mündliche Freigabe für einen bestimmten Flugabschnitt.

Die Ausbildung und Aufmerksamkeit der Fluglotsen und Piloten ist daher für die Sicherheit des Flugverkehrs von entschei dender Bedeutung. Aber auch bei bester Ausbildung und höch ster Aufmerksamkeit kommt es im Funksprechverkehr durch Ver ständigungsschwierigkeiten, sei es infolge sprachlicher oder technischer Probleme, immer wieder zu Fehlinterpretationen, durch die Gefahrensituationen entstehen können. Zudem ist die den Fluglotsen zur Verfügung stehende technische Ausrüstung regional unterschiedlich, mit unterschiedlichem Leistungsver mögen in der Flugüberwachung. Je unsicherer die Flugüberwa chung aber ist, je größer müssen die Abstände der Flugzeuge zueinander gewählt werden. Mit zunehmendem Flugverkehr ist jedoch eine immer dichtere Flugfolge erforderlich. Dieses Er fordernis stößt sowohl auf technische Probleme aufgrund re gionaler Unterschiedlichkeiten als auch an die Belastungs grenze von Fluglotsen und Piloten.

Demgegenüber liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung da rin, die Überwachung der Bewegungsbahn nichtspurgebundener Fahrzeuge zu vereinfachen und gleichzeitig deren Kollisions gefahr zu verringern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Überwachung nichtspurgebundener Fahrzeuge von Kontakten zu bemannten Bo denkontrollstellen unabhängig. Die Fahrzeugüberwachung wird automatisch durch die Fahrzeuge selbst untereinander durchge führt. Dazu bauen die Fahrzeuge, die sich in räumlicher Nähe zueinander befinden, miteinander eine Funkverbindung auf, um untereinander Kenn-, Positions- und Bewegungsdaten auszutau schen. D. h. die Fahrzeuge senden in vorgegebenen Zeitabstän den jeweils zumindest die eigenen Kenndaten, Positionsdaten (im Fall von Flugzeugen einschließlich Flughöhe), Bewegungs daten und beabsichtigten Bewegungsdaten-Änderungen aus und empfangen zumindest die Kenndaten, Positionsdaten, Bewegungs daten und beabsichtigten Bewegungsdaten-Änderungen fremder Fahrzeuge. Das Senden und Empfangen erfolgt dabei in einem bzw. aus einem Sende- und Empfangsbereich vorgegebener Größe, wobei die Größe so vorgegeben ist, daß sich außerhalb befin dende Fahrzeuge in jedem Fall nicht kollisionsgefährdet sind. Denkbar ist jedoch auch, daß die Größe des Sende- und Emp fangsbereiches nicht in vorgegebener Weise beschränkt wird und in jedem Fahrzeug zunächst die eigenen Positionsdaten mit den Positionsdaten der fremden Fahrzeuge verglichen werden; wenn sich das fremde Fahrzeug innerhalb eines vorgegebenen Abstands vom eigenen Fahrzeug befindet, werden dann auch die Bewegungsdaten und die beabsichtigten Bewegungsdaten-Änderun gen des eigenen Fahrzeuges mit denen des jeweiligen fremden Fahrzeugs verglichen. Zur Feststellung etwaiger Kollisions gefahren werden diese Vergleichsergebnisse wiederum mit Kol lisionskriterien verglichen, die in geeigneter Weise vorgege ben sind und festgelegte Sicherheitsstandards erfüllen. Wird hierbei festgestellt, daß Kollisionsgefahr mit einem fremden Fahrzeug besteht, wird dies dem Fahrzeugführer des eigenen Fahrzeugs mitgeteilt, wobei dem Fahrzeugführer zumindest die Kenndaten des kollisionsgefährdeten fremden Fahrzeugs sowie die Kollisionsortdaten angezeigt werden. Ferner werden diese Daten zusammen mit den eigenen Kenndaten als Alarmdatenpaket ausgesandt, so daß auch das kollisionsgefährdete fremde Fahr zeug über die Kollisionsgefahr informiert wird und das Alarm datenpaket mit den eigenen Berechnungen vergleichen kann. Wenn dagegen festgestellt wird, daß keine Kollisionsgefahr besteht, wird dem Fahrzeugführer des eigenen Fahrzeugs der nächste Abschnitt der vorgesehenen Bewegungsbahn freigegeben bzw. diese Freigabe angezeigt.

In dieser von den Fahrzeugen untereinander aufgebauten Funk verbindung, deren Teilnehmer aufgrund der unterschiedlichen Bewegungsrichtungen und Bewegungsgeschwindigkeiten der Fahr zeuge einerseits und der beschränkten Reichweite der in den Fahrzeugen vorhandenen Sende- und Empfangseinrichtungen ande rerseits ständig wechseln und das daher als dynamisch be zeichnet werden kann, überwacht jedes Fahrzeug seine eigene Bewegungsbahn und die der in seiner Nähe befindlichen Fahr zeuge. Diese dynamische Funkverbindung ermöglicht somit eine automatische Überwachung der Bewegungsbahn der Fahrzeuge, wobei die Redundanz in der Überwachung, beispielsweise bei Flugzeugen in der Flugüberwachung, beträchtlich erhöht wird, da eine Kollisionsgefahr von wenigstens zwei unabhängigen Überwachungsstellen festgestellt werden müßte, nämlich zumin dest von den beiden Kollisionspartnern.

Da die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte b) bis h) automa tisch durchgeführt werden können, wird die Belastung des Überwachungspersonals, im Fall der Flugüberwachung die Bela stung der Fluglotsen und auch die der Piloten, erheblich re duziert. In Folge der Erhöhung der Redundanz wird auch die Sicherheit des einzelnen Fahrzeugs erhöht.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die eige nen und die fremden Datenpakete auf derselben Frequenz gesen det bzw. empfangen, indem die Frequenz in eine ununterbroche ne Folge identischer Zeitscheiben unterteilt wird, die ihrer seits in eine Vielzahl von Sendefenstern mit festen Zeit scheibenpositionen aufgeteilt werden. Jedes Fahrzeug sucht und besetzt eine Zeitscheibenposition mit einem freien Sen defenster und sendet innerhalb jeder Zeitscheibe in diesem Sendefenster und empfängt in den Sendepausen fremde Datenpa kete. Da jedes Fahrzeug innerhalb seines Sendefensters sen det, also immer nur an einer festgelegten Position innerhalb der Zeitscheibe, werden Überlagerungen im Funkverkehr vermie den, so daß die gesendeten bzw. empfangenen Signale ver ständlich sind. Innerhalb jeder Zeitscheibe sendet jedes Fahrzeug, das eine Zeitscheibenposition besetzt hält, die eigenen Daten aus. Da die zu sendenden Datenpakete kurz sind, kann die Länge der Zeitscheiben kurz und die Anzahl der Sen defenster pro Zeitscheibe groß sein. Beispielsweise kann die Länge einer Zeitscheibe 60 Sekunden betragen, die z. B. wie derum in 3.000 Sendefenster aufgeteilt werden können. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden zwischen Sender und Empfänger keine stehenden Verbindungen aufgebaut. Viel mehr wird ein Funknetzwerk aufgebaut, in dem jedes Fahrzeug nur für kurze Zeit sendet und ansonsten empfangsbereit ist.

Vorzugsweise können Datenpakete ständig empfangen werden. Die Ausbildung der Empfangseinrichtung wird hierdurch erleich tert. In diesem Fall wird dann auch das eigene gesendete Da tenpaket empfangen, das allerdings ohne weiteres weggefiltert werden kann.

In günstiger Weiterbildung der Erfindung werden die Datenpa kete jeweils mit einer Verzögerung gegenüber dem Beginn des entsprechenden Sendefensters gesendet, wobei jede Verzöge rungsdauer durch einen Zufallsgenerator bestimmt wird. Auf grund der ständigen Änderungen in den dynamischen Funknetz werken, d. h. der ständigen Wechsel von Fahrzeugen von einem Funknetzwerk in ein anderes, kann die bisher gewählte bzw. besetzte Zeitscheibenposition in einem anderen Funknetzwerk bereits besetzt sein. Innerhalb der Verzögerungszeit können dann andere Sender erkannt werden und kann die eigene Sendung auf andere freie Zeitscheibenpositionen umgestellt werden. Dadurch, daß die Verzögerung durch einen Zufallsgenerator ge steuert wird, wird die Möglichkeit weitgehend ausgeschaltet, daß ein eventueller anderer Sender in einer gewählten, aber bereits besetzten Zeitscheibenposition mit derselben Verzöge rungszeit sendet. Ferner können durch die Verzögerungen Ein flüsse von Toleranzen, wie z. B. von Uhrenabweichungen, aus geschaltet werden.

Vorteilhafterweise wird die feste Zeitscheibenposition zum Senden des eigenen Datenpakets aufgegeben, wenn keine fremden Datenpakete mehr empfangen werden, und werden die eigenen Da tenpakete dann in zufällig wechselnden Zeitabschnitten gesen det. Die zufällig wechselnden Zeitabschnitte können bei spielsweise zwischen 60 und 120 Sekunden betragen. Mit dem Senden in zufällig wechselnden Zeitabschnitten wird vermie den, daß bei erneutem Empfang fremder Datenpakete diese mög licherweise in denselben konstanten Zeitabschnitten gesendet werden wie die eigenen. Ein möglichst einwandfreier Empfang neuer fremder Datenpakete wird somit gewährleistet.

Dabei werden besonders bevorzugt die eigenen Datenpakete in einer Folge von zufällig wechselnden Zeitabständen abwech selnd mit einer Folge von festen Zeitabständen gesendet, wenn wieder wenigstens ein fremdes Datenpaket empfangen wird und dieses jedoch noch nicht gelesen werden kann. Mit diesen Maß nahmen wird erreicht, daß die beiden Fahrzeuge auf einfache Weise von dem Senden der eigenen Positionssignale in zufällig wechselnden Zeitabschnitten in den Aufbau eines Funknetzwerkes mit Zeitscheiben und festen Zeitscheibenpositionen über gehen können. Ein Empfang von fremden Datenpaketen mit einem derartigen Wechsel von zufälligen und festen Zeitabständen bedeutet also für das empfangende Fahrzeug, daß zwar bei dem fremden, sendenden Fahrzeug ein Empfang vorhanden ist, dieser aber noch nicht zur Erkennung, d. h. zum Lesen der Kenndaten ausreicht und noch keine Synchronisation erfolgt ist. Werden fremde Datenpakete empfangen, die immer in der gleichen Zeit scheibenposition liegen, wird diese Zeitscheibenposition beim Senden der eigenen Datenpakete ausgenommen. Werden erstmalig fremde Datenpakete empfangen, die identifizierbar sind, so wird zum Senden der eigenen Datenpakete eine freie Zeitschei benposition besetzt und werden die eigenen Datenpakete aus schließlich in dieser freien Zeitscheibenposition gesendet. Für das fremde Fahrzeug ist damit klar, daß dessen Datenpake te identifiziert worden sind.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden die eigenen und die fremden Datenpakete über ein satellitengestütztes Da tenkommunikationssystem gesendet bzw. empfangen. Hier kann jedes geeignete Datenkommunikationssystem eingesetzt werden, um die eigenen und die fremden Datenpakete auszutauschen. Das Unterteilen einer Frequenz in Zeitscheiben ist dabei nicht mehr notwendig.

Vorteilhaft ist es, wenn die empfangenen Datenpakete als re levant oder unrelevant klassifiziert werden, wobei die Daten pakete als relevant klassifiziert werden, wenn sie a) unbe kannte Kenndaten enthalten; b) geänderte Bewegungsdaten oder beabsichtigte Bewegungsdaten-Änderungen enthalten; c) von Fahrzeugen stammen, die entgegenkommen, sich langsamer vo rausbewegen, schneller hinterherkommen oder sich gleich schnell querabbewegen. Da die Anzahl der Fahrzeuge, die sich innerhalb eines vorgegebenen Abstandes voneinander befinden, sehr hoch sein kann, beispielsweise die in einem Luftraum be findlichen Flugzeuge, ist eine Filterung der Daten von Vor teil, um den Überwachungsaufwand zu reduzieren. Mit den vor stehend vorgeschlagenen Maßnahmen können die fremden Fahrzeu ge, die bereits als nichtkollisionsgefährdend angesehen worden sind, herausgefiltert werden, wenn deren Bewegungsdaten sich nicht geändert haben und auch keine Änderungen beabsich tigt sind.

Dabei werden bei Flugzeugen, wenn sie entgegenkommen, langsa mer vorausfliegen, schneller hinterherfliegen oder gleich schnell querabfliegen, die Datenpakete nur als relevant klas sifiziert, wenn die Flugzeuge in derselben Flughöhe fliegen oder diese kreuzen.

In günstiger Weiterbildung der Erfindung wird ein Netz von in vorgegebenen Abständen vonneinander angeordneten Feststatio nen am Boden und/oder satellitengestützt installiert und wer den die Schritte b) bis h) von Anspruch 1 für einen Teil der Fahrzeuge von den Feststationen simuliert. Auf diese Weise können Fahrzeuge, die noch nicht die zur Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens notwendigen Einrichtungen an Bord haben, trotzdem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren überwacht werden. Diese Feststationen werden in geeigneten Abständen voneinander angeordnet, am Boden beispielsweise in einer Ent fernung von etwa 400 bis 600 Kilometer voneinander. Die not wendigen Daten zur Simulation der im jeweiligen Überwachungs bereich einer Feststation befindlichen Fahrzeuge werden die ser Feststation von der vorhandenen herkömmlichen Überwa chungseinrichtung übermittelt, im Fall von Flugzeugen von der herkömmlichen Flugsicherung. Da sich z. B. jedes Flugzeug zu mindest beim Start bei der Bodenkontrolle des Start-Flugha fens anmelden muß, sind auch die Daten dieses Flugzeugs be kannt. Die Daten werden dann an die nächstgelegene Feststa tion übermittelt. Entsprechend der Flugroute des Flugzeugs werden dann die Daten von Feststation zu Feststation weiter gereicht. Von der jeweiligen zuständigen Feststation werden die "eigenen" Datenpakete des jeweils zu überwachenden Flug zeugs ausgesendet. Diese Datenpakete enthalten die "eigenen" Kenndaten, die "eigene" Flughöhe, die "eigenen" Positionsda ten und Bewegungsdaten und die beabsichtigten "eigenen" Bewe gungsdaten-Änderungen. Ferner werden von der jeweils zustän digen Feststation die "fremden" Datenpakete empfangen, d. h. die Kenndaten, Flughöhe, Positionsdaten, Bewegungsdaten und beabsichtigten Bewegungsdaten-Änderungen "fremder" Flugzeuge.

Erfindungsgemäß wird ferner eine Funkkommunikationseinheit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 sowie ein Fahrzeugkon trollrechner mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 vorgeschla gen.

Mit einer erfindungsgemäßen Funkkommunikationseinheit können mehrere Stationen, gleichgültig ob Fahrzeuge oder Feststatio nen, auf derselben Frequenz senden und empfangen, ohne daß es im Funkverkehr zu Überlagerungen kommt und die empfangenen Signale unverständlich sind. Da eine erfindungsgemäße Funk kommunikationseinheit eine Einrichtung zum Unterteilen einer Frequenz in eine ununterbrochene Folge identischer Zeitschei ben, die ihrerseits wieder in eine Vielzahl von Sendefenstern an festen Zeitscheibenpositionen aufgeteilt sind, aufweist, ist sie dazu eingerichtet, ständig empfangsbereit zu sein und in vorgegebenen konstanten Zeitabständen - d. h. innerhalb eines festgelegten Zeitrasters - für nur kurze Zeit zu sen den, ohne eine stehende Verbindung zwischen Sender und Emp fänger aufzubauen. Eine erfindungsgemäße Funkkommunikations einheit ermöglicht somit einen störungsfreien Funkverkehr in einem Funknetzwerk zwischen mehreren Teilnehmern bzw. Statio nen, ohne daß für jede Station eine eigene Frequenz reser viert werden muß.

Erfindungsgemäße Fahrzeugkontrollrechner können selbständig miteinander kommunizieren. Dadurch, daß ein erfindungsgemäßer Fahrzeugkontrollrechner mit dem GPS-System, dem Bordrechner, der Fahrzeugführer-Konsole, der Fahrzeugführer-Anzeigeein richtung und der Sende- und Empfangseinrichtung des Fahr zeugs, dem er zugeordnet bzw. in das er eingebaut ist, Daten austauscht, hat er Zugriff sowohl auf die eigenen als auch auf fremde Kenndaten, Positionsdaten, Bewegungsdaten und be absichtigte Bewegungsdaten-Änderungen. Da er ferner Einrich tungen zum Vergleichen der eigenen mit den fremden Positions daten, Bewegungsdaten und beabsichtigten Bewegungsdaten-Ände rungen sowie zum Vergleichen dieser Vergleichsergebnisse mit in einer Speichereinheit gespeicherten Kollisionskriterien aufweist, ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugkontrollrechner in der Lage, selbständig eine Kollisionsgefahr mit einem oder auch mehreren fremden Fahrzeugen zu erkennen. Mit der Ein richtung zur Abgabe einer Alarmmitteilung an die Fahrzeugfüh rer-Konsole und eines Alarmdatenpaketes an die Sende- und Empfangseinrichtung kann der Fahrzeugführer des eigenen Fahr zeugs vor der Kollisionsgefahr gewarnt werden und auch eine Warnung an das fremde kollisionsgefährdete Fahrzeug gesendet werden. Die Fahrzeugführer des eigenen und des fremden Fahr zeuges können geeignete Maßnahmen zur Vermeidung der Kolli sion einleiten oder aber die gemeldete Kollisionsgefahr zu nächst überprüfen.

Zur Erfindung gehören auch Fahrzeuge und/oder Feststationen mit solchen Fahrzeugkontrollrechnern und Funkkommunikations einheiten sowie ein System aus solchen Fahrzeugen und/oder Feststationen.

Mit solchen Fahrzeugkontrollrechnern ausgestattete Fahrzeuge und/oder unbemannte Feststationen bzw. aus diesen gebildete Systeme können die Bewegungsbahnen nichtspurgebundener Fahr zeuge automatisch überwachen. Die Fahrzeuge mit einem erfin dungsgemäßen Fahrzeugkontrollrechner können eine Funkverbin dung zum Datenaustausch untereinander aufbauen, wobei Fahr zeuge, die nicht über einen erfindungsgemäßen Fahrzeugkon trollrechner verfügen, durch eine Feststation mit Fahrzeug kontrollrechner simuliert werden können, die einem solchen Fahrzeug ohne Fahrzeugkontrollrechner zugeordnet ist. Ent sprechend der Bewegungsbahn eines solchen Fahrzeuges ohne Fahrzeugkontrollrechner können die Daten dieses Fahrzeuges von Feststation zu Feststation weitergereicht werden.

Sind zudem die Fahrzeuge und/oder Feststationen mit einer er findungsgemäßen Funkkommunikationseinheit ausgerüstet, kann das Senden und Empfangen der Daten in einem Funknetzwerk auf derselben Frequenz erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispiel shalber noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die in einem Flugzeug zur Durchführung der Flug berwachung gemäß der Erfindung vorhandenen Kompo nenten, einschließlich erfindungsgemäßer Funkkom munikationseinheit und erfindungsgemäßem Fahrzeug kontrollrechner;

Fig. 2 zwei Flugzeuge, die jeweils mit den Komponenten aus Fig. 1 ausgerüstet sind und deren Fahrzeugkon trollrechner zur Durchführung der Flugüberwachung miteinander kommunizieren;

Fig. 3 fünf Flugzeuge, wie in Fig. 2 dargestellt, mit den zugehörigen, einander überlappenden Sende- und Emp fangsbereichen und den sich daraus ergebenden je weiligen Funknetzwerken;

Fig. 4 eine Zeitscheibe nach dem erfindungsgemäßen Verfah ren;

Fig. 5 die Filterebenen für die empfangenen Daten.

Als Ausführungsbeispiel wird die Überwachung des Flugverkehrs beschrieben.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Flugzeuge 1 seien mit erfindungsgemäßen Funkkommunikationseinheiten 2 und er findungsgemäßen Fahrzeugkontrollrechnern 3, im Folgenden Flugkontrollrechner bezeichnet, ausgerüstet (Fig. 1). Ferner seien diese Flugzeuge 1 mit einem GPS-System 4 zur Ermittlung der exakten eigenen zweidimensionalen Positionsdaten und mit einem Bordsystem 5 zur Ermittlung der eigenen Flughöhe ausge rüstet. Aus den GPS-Daten und der Flughöhe kann zu jeder Zeit die exakte, dreidimensionale Position des Flugzeuges 1 ermit telt werden.

Die Flugzeuge sollen auch Bordrechner 6 aufweisen, die den Piloten bei der Führung des Flugzeuges 1 unterstützen. Die Bordrechner 6 stellen die Bewegungsdaten des Flugzeuges 1, d. h. zumindest die Fluggeschwindigkeit, die Steigung und die Flugrichtung bzw. den Kurs, zur Verfügung.

Die Flugzeuge 1 sollen ferner eine Fahrzeugführer- bzw. Pilo ten-Konsole 7 aufweisen, in die der Pilot Änderungen der Flugroute, d. h. beabsichtigte Änderungen der Bewegungsdaten, eingeben kann.

Auch sei in jedem Flugzeug 1 eine Fahrzeugführer- bzw. Pilo ten-Anzeigeeinrichtung 8 vorhanden, die zur Mitteilung von Informationen an den Piloten dient.

Im in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind die Piloten-Konsole 7 und die Piloten-Anzeigeeinrichtung 8 in einem Gerät zusam mengefaßt.

Die Flugzeuge 1 seien auch mit einem Antikollisionsradar aus gerüstet. Das Antikollisionsradar ermöglicht, daß innerhalb eines bestimmten Bereichs in Flugrichtung Objekte erkannt und per Bordrechner als kollisionsgefährdet klassifiziert werden können.

Jedes Flugzeug 1 verfüge als Sende- und Empfangseinrichtung über eine erfindungsgemäße Funkkommunikationseinheit 2, deren Sende- und Empfangsbereich 9 auf einem Radius von etwa 300 km beschränkt wurde. Die Größe des Sende- und Empfangsbereiches 9 wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des schnell sten Flugzeugs in der Überwachungszone festgelegt und kann dann als Standard festgeschrieben sein. Der Sende- und Emp fangsbereich 9 kann regional unterschiedlich festgelegt wer den. In Gebieten mit niedriger Flugbewegung beispielsweise kann der Sende- und Empfangsbereich 9 relativ groß gewählt werden.

Die Funkkommunikationseinheit 2 dient zum Senden und Empfan gen eigener bzw. fremder Datenpakete. Gesendet bzw. empfangen werden Kenndaten, Flughöhen, Positionsdaten, Bewegungsdaten und beabsichtigte Bewegungsdaten-Änderungen des eigenen Flug zeugs 1 bzw. der fremden Flugzeuge 1.

Die Funkkommunikationseinheit 2 sei beispielsweise für eine Datenrate von 100.000 Bit/Sec. ausgelegt. Bei Anwendung der UMTS-Technik wären sogar 1.000.000 Bit/Sec. realisierbar. Ein auszutauschendes Datenpaket habe eine Größe von 100 Byte, so daß die Funkkommunikationseinheiten 2 innerhalb einer Sekunde 100 solcher Datenpakete austauschen können, d. h. senden oder empfangen können. Bei diesen Annahmen sind somit innerhalb 1 Minute 100 × 60 = 6.000 Datenpakete austauschbar.

Die Datenpakete werden auf derselben Frequenz gesendet und empfangen. Hierzu wird diese Frequenz in eine ununterbrochene Folge von Zeitscheiben 10 (Fig. 4) mit einer Länge von 60 Sekunden unterteilt. Die Zeitscheiben 10 ihrerseits seien in 6.000 Sendefenster 11 unterteilt, so daß die o. a. 6.000 Da tenpakete ausgetauscht werden könnten.

Wird jedes zweite Sendefenster jeweils als Sicherheitsabstand freigehalten, so verkürzt sich die Anzahl der zur Verfügung stehenden Sendefenster auf 3.000.

Für das Ausführungsbeispiel werden Flugzeuge 1 zugrundege legt, die eine Reisegeschwindigkeit von maximal 600 km/h auf weisen und damit 10 km pro Minute zurücklegen. Die Empfangs reichweite 300 km der Funkkommunikationseinheit 2 liegt für das beschriebene Ausführungsbeispiel auf der sicheren Seite. Bei der oben beschriebenen Zeitscheibe 10 von 1 Minute Länge mit 3.000 Sendefenstern können also pro Minute 2.999 fremde Datenpakete empfangen und das eigene gesendet werden. Diese Zahl ist völlig ausreichend, da es höchst unwahrscheinlich ist, daß sich in einem Radius von 300 km um ein Flugzeug 1 herum etwa 3.000 andere Flugzeuge 1 gleichzeitig aufhalten.

Einmal innerhalb jeder Zeitscheibe 10 sendet jede Funkkommu nikationseinheit 2 das Datenpaket des eigenen Flugzeuges 1 aus. Dieses Datenpaket wird auf einer freien Zeitscheibenposition gesendet, wobei diese einmal gewählte Zeitscheibenpo sition nur in Ausnahmefällen gewechselt wird.

Empfangsbereit ist die Funkkommunikationseinheit 2 ständig. Dadurch ist es bekannt, welche Zeitscheibenpositionen be reits durch andere Flugzeuge 1 besetzt sind.

Der Flugkontrollrechner 3 ist an die verschiedenen Bordsyste me, wie das GPS-System 4, das Bordsystem 5 zur Ermittlung der Flughöhe, den Bordrechner 6 (einschließlich Antikollisionsra dar), die Piloten-Konsole 7, die Piloten-Anzeigeeinrichtung 8 und die Funkkommunikationseinheit 2 des jeweiligen, d. h. ei genen Flugzeugs 1, angeschlossen, um mit diesen Einrichtungen Daten auszutauschen.

Befinden sich fremde Flugzeuge 1 innerhalb des Empfangsberei ches 9, so empfängt die Funkkommunikationseinheit 2 deren Da tenpakete und leitet diese dem Flugkontrollrechner 3 zu. Der Flugkontrollrechner 3 fragt vom GPS-System 4 die Positionsda ten, vom entsprechenden Bordsystem 5 die Flughöhe, vom Bord rechner 6 die Bewegungsdaten und von der Piloten-Konsole 7 die beabsichtigten Bewegungsdaten-Änderungen ab und ver gleicht mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung diese eigenen Daten mit den entsprechenden "fremden" Daten dieser fremden Flugzeuge 1.

Die Berechnung der Flugverläufe aller Flugzeuge 1 erfolgt in Form einer Vektorrechnung. Mit den dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel zugrundeliegenden Annahmen können der eigene Flugverlauf und die Flugverläufe der fremden Flugzeuge 1 für einen Zeitraum von etwa 10-30 Minuten berechnet werden. Der Zeitraum richtet sich dabei nach der eigenen Fluggeschwindig keit.

Analog der Abtast- und Senderate der Funkkommunikationsein heit 2 wird für jede volle Minute ein Positionspunkt voraus berechnet. Bei einer Abtastrate von 1 Minute und einer Flug geschwindigkeit von 600 km/h ist das ein Abtastabstand von 10 km. Je leistungsfähiger der Flugkontrollrechner 3 ist, je en ger können die zu berechnenden Punkte gelegt werden.

In Form einer Perlenkette lassen sich für jedes berechnete Flugzeug 1 die vorausberechneten Punkte aneinanderreihen. Bei einer Vorausberechnung von 30 Minuten ergibt das 30 Punkte pro Flugbahn. Unter der Annahme, daß 10 Flugzeuge 1 berechnet werden müssen, ergibt das 300 zu berechnende Punkte.

Ausgehend von der eigenen Flugbahn wird für jeden Bahnpunkt geprüft, ob einer der berechneten Punkte der anderen Flugzeu ge 1 eine vorgegebene Nähe unterschreitet oder das Flugzeug 1 sich in einer vorgegebenen Richtung bewegt.

Da der Datenaustausch 12 nur in sehr kleinen Datenpaketen und in ausreichend großen Abständen erfolgt, ist eine Überlastung des Datenraums nicht abzusehen.

In einer Speichereinheit des Flugkontrollrechners 3 sind die Kollisionskriterien gespeichert, die in Abhängigkeit der Re lation der eigenen zur fremden Flughöhe, der eigenen zu frem den Positionsdaten, der eigenen zur fremden Geschwindigkeit, des eigenen Kurses zum fremden Kurs sowie der eigenen zu fremden beabsichtigten Änderungen des Kurses und der Ge schwindigkeit gemäß vorgegebenen Sicherheitsstandards festge legt sind.

Der Flugkontrollrechner 3 vergleicht die tatsächlichen Flug höhen, Positionsdaten, Kurse, Geschwindigkeiten und beabsich tigten Änderungen der Kurse und der Geschwindigkeiten des eigenen mit denen des fremden Flugzeuges und vergleicht diese Vergleichsergebnisse wiederum mit den gespeicherten Kolli sionskriterien, um zu überprüfen, ob eine Kollisionsgefahr mit dem fremden Flugzeug besteht. Besteht eine solche Kolli sionsgefahr, wird dem Piloten des eigenen Flugzeuges eine Alarmmitteilung auf die Piloten-Konsole 7 gegeben und auch ein entsprechendes Alarmdatenpaket an die eigene Funkkommuni kationseinheit 2 weitergeleitet, die dieses Alarmdatenpaket an der nächsten freien Zeitscheibenposition aussendet. Die Alarmmitteilung an den Piloten enthält zumindest die Kennda ten des kollisionsgefährdeten Fahrzeugs sowie die Daten des Kollisionsortes 13 und das Alarmdatenpaket zusätzlich noch die eigenen Kenndaten.

Besteht keine Kollisionsgefahr, wird dem Piloten des eigenen Flugzeugs vom eigenen Flugkontrollrechner die Freigabe für den nächsten Abschnitt der Flugroute erteilt bzw. auf der Piloten-Anzeigeeinrichtung 8 angezeigt.

Um den Flugkontrollrechner 3 zu entlasten, werden die fremden Datenpakete 14 gefiltert, indem sie in relevante und unrele vante Datenpakete klassifiziert werden. Als relevante Daten pakete 15 werden Datenpakete klassifiziert, die

- das erste Mal empfangen werden,
- einen Änderungsvermerk beinhalten,
- von Flugzeugen stammen, die die gleiche Flughöhe haben und langsamer vorausfliegen oder schneller hinterher fliegen oder gleichschnell querabfliegen.

Es ist auch denkbar, daß Datenpakete nicht nur als relevant, sondern darüber hinaus auch als kritisch 16 oder gar als alarmierend 17 klassifiziert werden (Fig. 5). Beispielsweise können Datenpakete 16 von Flugzeugen 1, die auf gleicher Flughöhe entgegenkommen, als kritisch und Datenpakete 17 von Flugzeugen 1, deren Kurs in absehbarer Zeit in Kollisions richtung liegt, als alarmierend klassifiziert werden.

Letztere, alarmierende Datenpakete 17 führen dann bei tat sächlicher Kollisionsgefahr zu den Alarmmitteilungen und den Alarmdatenpaketen.

Wird ein solches Alarmdatenpaket von einem Flugzeug empfan gen, welches als Kollisionspartner genannt wurde, d. h. dessen Kenndaten mit den im Alarmdatenpaket enthaltenen Kenndaten übereinstimmen, so beantwortet dieses Flugzeug dieses Alarm datenpaket sofort positiv oder negativ. Wird das Alarmdaten paket positiv beantwortet, also bestätigt, so leiten die Piloten sofort Maßnahmen zur Vermeidung der Kollision ein. Wird das Alarmdatenpaket negativ beantwortet, so kann - sofern noch ausreichend Zeit vorhanden ist - durch einen zweiten Da tenaustausch 12 überprüft werden, ob tatsächlich eine Kolli sionsgefahr besteht oder nicht.

Für den Fall, daß ein solches Alarmdatenpaket von einer Bo denkontrollstelle der herkömmlichen Flugüberwachung empfangen wird, führt der Bodenkontrollrechner eine sofortige Prüfbe rechnung durch und informiert den zuständigen Fluglotsen. Dieser kann mit dem bzw. den betreffenden Piloten in Funkkon takt treten und Maßnahmen zur Vermeidung der Kollision ein leiten.

Auch Flugzeuge ohne einen erfindungsgemäßen Flugkontrollrech ner 3 können in das erfindungsgemäße Verfahren zur Fahrzeug- bzw. Flugüberwachung eingebunden werden. Dazu werden unbeman nte Feststationen am Boden angeordnet, z. B. 400-600 km vonei nander entfernt, oder auch satellitengestützt, beispielsweise über dem Meer. Diese Feststationen sind mit der erfindungsge mäßen Funkkommunikationseinheit 2 und mit dem erfindungsgemä ßen Flugkontrollrechner 3 ausgerüstet. Die Flugzeuge, die keinen eigenen Flugkontrollrechner und keine eigene Funkkom munikationseinheit aufweisen, werden längs ihrer Flugroute jeweils einer Feststation zugeordnet, die diese Flugzeuge si muliert und die entsprechenden "eigenen" Datenpakete sendet und "fremde" Datenpakete, d. h. Datenpakete fremder Flugzeuge oder fremder, andere Flugzeuge simulierender Feststationen, empfängt.

Die notwendigen Daten zur Simulation der im jeweiligen Kon trollbereich befindlichen Flugzeuge ohne Flugkontrollrechner und ohne Funkkommunikationseinheit, d. h. die "eigenen" Daten, kommen von der herkömmlichen Flugüberwachung. Da sich jedes Flugzeug beim Start bei einer zuständigen bemannten Bodenkon trollstelle anmelden muß, sind auch die Daten dieses Flugzeu ges bekannt und im Rechner dieser Bodenkontrollstelle vorhan den. Abhängig vom momentanen Aufenthaltsort des Flugzeuges werden die Daten an eine der unbemannten Feststationen übermittelt. Entsprechend der Flugroute des Flugzeuges werden die Daten von Feststation zu Feststation weitergereicht.

Die Funkkommunikationseinheiten 2 in den Flugzeugen 1 und die Funkkommunikationseinheiten 2 in den Feststationen, die Flug zeugen ohne eine solche Funkkommunikationseinheit zugeordnet sind, bauen untereinander dynamische Funknetzwerke auf. Dyna misch soll im Zusammenhang mit der Erfindung bedeuten, daß die Teilnehmer an diesem Funknetzwerk ständig wechseln, da die Flugzeuge auf ihrer jeweiligen Flugroute nur immer für eine begrenzte Zeit in die Nähe anderer Flugzeuge kommen.

In Fig. 3 ist am Beispiel von fünf sich begegnenden Flug zeugen 1 die Bildung solcher dynamischer Funknetzwerke darge stellt. Jedes Flugzeug 1 baut mit den in seinem Sende- und Empfangsbereich 9 befindlichen Flugzeugen 1 ein Funknetzwerk 18 auf, da es die "fremden" Datenpakete dieser Flugzeuge 1 empfangen kann und diese sein "eigenes" Datenpaket empfangen können. Im dargestellten Beispiel sind drei Funknetzwerke 18a, 18b, 18c gebildet, entsprechend den sich jeweils über lappenden Sende- und Empfangsbereichen 9. Ein erstes Funk netzwerk 18a bildet das im Zentrum befindliche Flugzeug mit den anderen vier Flugzeugen. Ein zweites Funknetzwerk 18b bilden die beiden in Fig. 3 oberen Flugzeuge mit dem im Zen trum befindlichen Flugzeug. Ein drittes Funknetzwerk 18c bil den in ähnlicher Weise die beiden in Fig. 3 unteren Flugzeu ge mit dem im Zentrum befindlichen Flugzeug.

Fliegt dabei ein Flugzeug 1 von einem Funknetzwerk 18 in ein nächstes, so kann es vorkommen, daß die in dem verlassenen Funknetzwerk gewählte Zeitscheibenposition im nächsten Funk netzwerk bereits besetzt ist. Um dieses zu erkennen, erfolgt die Sendung eigener Datenpakete nicht exakt am Beginn eines Sendefensters, sondern geringfügig verzögert. Die Länge der Verzögerung wird durch einen Zufallsgenerator gesteuert, da mit die einzelnen Verzögerungszeiten zueinander unterschied lich sind. Innerhalb der Verzögerungszeit können so eventuell andere Sender erkannt werden und die Sendung auf andere freie Zeitscheibenpositionen umgestellt werden.

Wie in Fig. 4 dargestellt, wird die Verzögerung aus einer festen bzw. minimalen Sendepause 19 und einer Sendepause va riabler Länge 20, die von dem Zufallsgenerator gesteuert wird, zusammengesetzt. Auch am Ende eines Sendefensters 11 wird eine feste und eine variable, zufallsgesteuerte 21, 22 Sendepause vorgesehen, wobei die feste Sendepause 21 den Ab schluß des Sendefensters 11 bildet. Die festen Sendepausen 19, 21 sind vorgesehen, um Toleranzen - wie z. B. Abweichun gen in der Uhrengenauigkeit zwischen den Flugzeugen 1 - zu berücksichtigen bzw. deren Einfluß auszuschalten.

Die Datenpakete werden jeweils zwischen den variablen Sende pausen im verbleibenden aktiven Sendefenster 23 übertragen.

In Gebieten mit niedriger Flugfrequenz kann auch der Fall eintreten, daß andere Flugzeuge so weit entfernt sind, daß kein Funknetzwerk aufgebaut wird.

Wird ein Funknetzwerk verlassen und werden keine Datenpakete von anderen Flugzeugen mehr empfangen, wird die feste Sende position innerhalb der Zeitscheibe 10 aufgegeben. Die Sendung der eigenen Positionssignale erfolgt jetzt in zufällig wech selnden Zeitabschnitten zwischen 60 und 120 Sekunden.

Die zufällig wechselnden Zeitabschnitte werden solange beibe halten, bis Signale bzw. Datenpakete mindestens eines anderen Senders empfangen werden. Werden fremde Datenpakete empfan gen, so wird der Rhythmus der eigenen Sendesignale so geän dert, daß die Zeit zwischen zwei Sendungen zwischen dem Zu fallsabstand und 60 Sekunden wechselt. Das bedeutet für die fremde empfangende Seite, dass zwar deren (fremde) Datenpake te empfangen worden sind, dieser Empfang aber noch nicht zur Erkennung ausreicht und somit noch keine Synchronisation er folgt ist.

Werden Datenpakete empfangen, die immer an der gleichen Zeit scheibenposition liegen, wird diese Zeitscheibenposition beim eigenen Senden ausgenommen.

Werden erstmalig Signale empfangen, die identifizierbar sind, so verbleibt der eigene Sender in einer freien Zeitscheiben position.

Sobald ein fremdes Flugzeug mit einem Flugkontrollrechner 3 in den Kontrollbereich bzw. den Sende- und Empfangsbereich 9 des eigenen Flugzeugs einfliegt, erkennen sich beide Flugkon trollrechner und bauen dadurch automatisch ein Flugkontroll system auf.

Mit jedem Flugzeug mit Flugkontrollrechner 3, welches in den eigenen Überwachungsbereich einfliegt, erhöht sich die Anzahl der Kontrollinstanzen und dadurch die Sicherheit des Systems. Gäbe es nur Flugzeuge mit Flugkontrollrechner 3, so würden diese sich gegenseitig kontrollieren und eine bodengestützte Flugüberwachung wäre nicht mehr notwendig.

Wenn nur Flugzeuge mit Flugkontrollrechner 3 sich im Luftraum befinden, ist es daher unerheblich, ob Feststationen vorhan den sind oder nicht, da die Flugüberwachung ausschließlich durch das von den Flugzeugen untereinander aufgebaute Funk netzwerk 18 erfolgt.

Muß im Luftraum auch mit Flugzeugen ohne Flugkontrollrechner gerechnet werden, ist die Installation eines Netzes von Fest stationen notwendig, wenn nicht den Flugzeugen ohne Flugkon trollrechner feste Flugflächen oder Flugkorridore zugeteilt werden. In Gebieten, in denen die Installation von Feststa tionen am Hoden nicht möglich ist, wie bei beispielsweise über dem Meer, werden die Feststationen auf einem Netz von Satelliten installiert.

Innerhalb der Flugzeuge 1 wird die bisherige Sprechfunkkommu nikation der Piloten zu der jeweiligen herkömmlichen bemann ten Bodenkontrollstelle durch eine automatische Kommunikation des Flugkontrollrechners 3 des jeweiligen Flugzeugs mit den Flugkontrollrechnern 3 anderer Flugzeuge oder der jeweiligen unbemannten zuständigen Feststation, am Boden oder satelli tengestützt, abgelöst.

Auf einer Piloten-Konsole 7 bzw. auf einem Display gibt der Pilot, oder auch der Autopilot, die beabsichtigte Änderung der Flugroute als Änderungswunsch ein. Da dem Flugkontroll rechner 3 des Flugzeugs die Kurse und die Änderungsabsichten aller umgebenden Flugzeuge bekannt sind, kann er sehr schnell erkennen, ob der gewünschte neue Kurs frei ist.

Da die Änderungsabsicht auch allen anderen Flugzeugen und den Feststationen mitgeteilt wird, können alle anderen Flugkon trollrechner 3 die gleiche Überprüfung vornehmen. Wird auch nur von einem der anderen Flugkontrollrechner 3 eine Gefahr erkannt, so treten diese zwei Rechner 3 in Kontakt, um diese Gefahr zu verifizieren.

Erst wenn nach einer festgelegten Wartezeit keine Warnungen bzw. Alarmdatenpakete einlaufen, wird der neue Kurs freigege ben. Er kann dann entweder direkt vom Autopiloten bearbeitet oder dem Piloten zur manuellen Ausführung angezeigt werden.

Für Flugzeuge, die über einen erfindungsgemäßen Flugkontroll rechner 3 verfügen, wird die Prozedur des Anmeldens bei einem Fluglotsen über Funkkontakt in eine automatische Rechnerkom munikation ohne Eingriff eines Fluglotsen geändert.

Darüber hinaus können als zweite Instanz zentrale Flugkon trollrechner 3 für bestimmte Bereiche installiert werden, die alle Daten der erfaßten Flugzeuge ständig verfolgen und bei Kollisionsgefahr bei Fluglotsen und den in Frage kommenden Flugzeugen Alarm auslösen. Die Aufgaben der Fluglotsen können damit auf die Betreuung der Flugzeuge ohne Flugkontrollrech ner und auf Notfälle, beispielsweise bei Ausfall eines Flug kontrollrechners, reduziert werden.

Dadurch, daß jedes Flugzeug einen eigenen Flugkontrollrechner 3 besitzt und eine zusätzliche automatische Überwachung vom zentralen Flugkontrollrechner 3 der Flugleitzentrale des je weiligen Bereiches erfolgt, ist eine hohe Redundanz gegeben.

Wenn außerdem die boden- und/oder satellitengestützten Fest- Stationen so angeordnet werden, daß sie sich vollständig überlappen, kann die Redundanz noch weiter erhöht werden.

Jeder Flugkontrollrechner 3, ob im Flugzeug oder boden- oder satellitengestützt, ist für sich autark, und die Ergebnisse werden immer nur aus den eigenen Daten errechnet.

Wird von einem Flugkontrollrechner 3 ein Gefahrenpotential erkannt, so kann in den benachbarten Rechnerzellen, die sich in Richtung des Gefahrenpotentials befinden, um Verifikation nachgefragt werden. Dadurch ist eine automatische Überprüfung der eigenen Ergebnisse möglich.

Das Funknetzwerk 18 der Flugzeuge und Feststationen kann auf zwei oder mehreren Frequenzen, die genügend weit auseinander liegen, parallel erfolgen. Der Ausfall eines Frequenzbandes durch eventuelle Störungen kann so kompensiert werden.

Auch Start und Landung des Flugzeuges können mit dem Flugkon trollrechner 3 vollautomatisch überwacht werden.

Wenn ein Flugkontrollrechner 3 neu gestartet wurde, bei spielsweise während der Vorbereitung eines Flugzeuges für einen bevorstehenden Flug, erfolgt zunächst eine Synchronisa tion des Flugkontrollrechners 3. Das bedeutet, die Daten al ler Flugzeuge und Boden- bzw. Feststationen, die sich im Emp fangsbereich 9 befinden, werden auf ihre Relevanz hin geprüft und die notwendigen Daten werden abgespeichert. Die Synchro nisation erfolgt hierbei vollautomatisch ohne jeden manuellen Eingriff. Die eigenen Bewegungsdaten kommen erst beim Roll vorgang bzw. Start hinzu.

Je nachdem, wie genau die Position des Flugzeuges 1 am Boden durch das GPS-System ermittelt werden kann, kann auch die Rollbewegung wie ein Flugkurs überwacht werden.

Vorausgesetzt, der Flughafen verfügt über eine mit einem er findungsgemäßen Flugkontrollrechner 3 ausgerüstete Bodenstation, ist diese in der Lage, aus den Daten der rollenden Flugzeuge und den Daten des vorgeschriebenen Rollweges jeder zeit die genaue Position zu ermitteln.

Versucht beispielsweise ein Flugzeug bei schlechter Sicht auf einen falschen Taxiway abzubiegen, oder den Start auf einer gesperrten Runway, so erkennen sowohl der Flugkontrollrechner 3 am Boden als auch der Flugkontrollrechner 3 im Flugzeug so fort den Fehler. Eine Startfreigabe kann somit von zwei unab hängigen Instanzen überprüft werden.

Bei der Startfreigabe an der Startbahn kann z. B. zum ersten Mal die eigene Flugbahn durch den Flugkontrollrechner 3 exakt geprüft werden. Wenn geplanter Kurs, Startgeschwindigkeit und Beschleunigung vorab in den Flugkontrollrechner 3 eingegeben wurden, kann für einen bestimmten Abschnitt des geplanten Kurses die Freigabe errechnet werden.

Bei einer Landung kann der Flugkontrollrechner 3 Flugzeuge am Hoden in seine Auswertung mitaufnehmen und vor möglichen Ko llisionen warnen.

Eine Entlastung der Fluglotsen für den Start- und Landebe reich wäre hierdurch möglich.

Eine Flugüberwachung gemäß der Erfindung ist nicht zwingend auf eine einzige weltweite Frequenz angewiesen. Alternativ kann mit mehreren verschiedenen Regionalfrequenzen gearbeitet werden. Je nachdem, welches Gebiet überflogen wird, wird des sen Frequenz benutzt.

Alternativ zu einer direkten Funkkommunikation der Flugzeuge bzw. der Feststationen untereinander könnte auch eine indi rekte Funkkommunikation mittels eines Funknetzwerkes über Sa telliten aufgebaut werden. Dazu könnte z. B. ein Satellitente lefonsystem, wie beispiels Iridium, benutzt werden.

Der Aufbau einer Flugüberwachung gemäß der vorliegenden Er findung müßte nicht schlagartig überall erfolgen, sondern könnte unabhängig voneinander in verschiedenen Gebieten er folgen und könnte die bestehende herkömmliche Flugüberwachung langsam ergänzen.

Claims

1. Verfahren zur automatischen Überwachung der Bewegungsbahn wenigstens zweier nichtspurgebundener Fahrzeuge, insbesondere von Flugzeugen und Schiffen, mit den folgenden Schritten:

a) jedem Fahrzeug (1) werden Kenndaten zur Fahrzeug-Identifi kation zugewiesen;
b) in jedem Fahrzeug (1) werden die eigenen Positionsdaten und Bewegungsdaten ermittelt;
c) in jedem Fahrzeug (1) werden die vom Fahrzeugführer beab sichtigten eigenen Bewegungsdaten-Änderungen ermittelt;
d) von jedem Fahrzeug (1) aus werden in vorgegebenen Zeitab ständen Datenpakete gesendet, die zumindest die eigenen Kenn daten, Positionsdaten, Bewegungsdaten und beabsichtigten Be wegungsdaten-Änderungen enthalten;
e) in jedem Fahrzeug (1) werden aus einem Empfangsbereich (9) vorgegebener Größe fremde Datenpakete empfangen, die zumin dest die Kenndaten, Positionsdaten, Bewegungsdaten und beab sichtigten Bewegungsdaten-Änderungen fremder Fahrzeuge (1) enthalten;
f) die eigenen Positionsdaten, Bewegungsdaten und beabsich tigten Bewegungsdaten-Änderungen werden mit den Positionsda ten, Bewegungsdaten und beabsichtigten Bewegungsdaten-Ände rungen der fremden Fahrzeuge (1) verglichen;
g) durch Vergleich der Vergleichsergebnisse aus dem Schritt
h) mit vorgegebenen Kollisionskriterien wird die Gefahr von Kollisionen ermittelt;
i) bei Kollisionsgefahr werden zumindest die Kenndaten des kollisionsgefährdeten fremden Fahrzeugs (1) sowie die Kolli sionsortdaten dem Fahrzeugführer des eigenen Fahrzeugs (1) angezeigt und zusammen mit den eigenen Kenndaten als Alarm datenpaket ausgesandt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eigenen und die fremden Datenpakete auf derselben Frequenz gesendet bzw. empfangen werden, indem die Frequenz in eine ununterbrochene Folge identischer Zeitscheiben (10) unterteilt wird, die ihrerseits in eine Vielzahl von Sende fenstern (11) mit festen Zeitscheibenpositionen aufgeteilt werden, und jedes Fahrzeug eine Zeitscheibenposition mit ei nem freien Sendefenster sucht und besetzt und innerhalb jeder Zeitscheibe (10) in diesem Sendefenster (11) sendet und in den Sendepausen fremde Datenpakete empfängt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ständig Datenpakete empfangen werden können.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenpakete jeweils mit einer Verzögerung (19, 20) gegenüber dem Beginn des entsprechenden Sendefensters (11) gesendet werden, wobei jede Verzögerungsdauer durch einen Zufallsgenerator bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Zeitscheibenposition zum Senden des eigenen Datenpakets aufgegeben wird, wenn keine fremden Datenpakete mehr empfangen werden, und daß die eigenen Datenpakete dann in zufällig wechselnden Zeitabschnitten gesendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eigenen Datenpakete in einer Folge von zufällig wech selnden Zeitabständen abwechselnd mit einer Folge von festen Zeitabständen gesendet werden, wenn wieder wenigstens ein fremdes Datenpaket empfangen wird und dieses jedoch noch nicht gelesen werden kann.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eigenen und die fremden Datenpakete über ein satelli tengestütztes Datenkommunikationssystem gesendet bzw. empfan gen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen Datenpakete als relevant oder unrelevant klassifiziert werden, wobei die Datenpakete als relevant klassifiziert werden, wenn sie

a) unbekannte Kenndaten enthalten;
b) geänderte Bewegungsdaten oder beabsichtigte Bewegungsda ten-Änderungen enthalten;
c) von Fahrzeugen stammen, die
entgegenkommen,
langsamer vorausfahren,
schneller hinterherfahren oder
gleichschnell querabfahren.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Flugzeugen (1) in den unter c) genannten Fällen die Datenpakete nur als relevant klassifiziert werden, wenn die Flugzeuge (1) in im wesentlichen derselben Flughöhe fliegen oder diese kreuzen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netz von in vorgegebenen Abständen voneinander ange ordneten Feststationen am Boden und/oder satellitengestützt installiert wird und die Schritte b) bis h) von Anspruch 1 für einen Teil der Fahrzeuge von den Feststationen simuliert werden.

11. Funkkommunikationseinheit, insbesondere zum Einbau in Fahr zeuge, zum Senden und Empfangen von Datenpaketen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Unterteilen einer Frequenz in eine ununterbrochene Folge identischer Zeitscheiben (10) mit einer Vielzahl von Sendefenstern (11) an festen Zeitscheiben positionen aufweist, um das Senden und Empfangen auf dersel ben Frequenz ermöglichen.

12. Fahrzeugkontrollrechner für Fahrzeuge (1), insbesondere zum Einbau in Fahrzeuge, die ein GPS-System (4) zur Ermittlung der Positionsdaten des Fahrzeugs (1), einen Bordrechner (6) zur Ermittlung der Bewegungsdaten des Fahrzeugs (1), eine Fahrzeugführer-Konsole (7) zur Eingabe beabsichtigter Ände rungen der Bewegungsdaten, eine Fahrzeugführer-Anzeigeein richtung (8) zur Mitteilung von Informationen an den Fahr zeugführer und eine Sende- und Empfangseinrichtung (2) mit einem Sende- und Empfangsbereich (9) vorgegebener Größe zum Senden/Empfangen eigener/fremder Datenpakete, die zumindest die eigenen/fremden Kenndaten, Positionsdaten, Bewegungsdaten und beabsichtigten Bewegungsdaten-Änderungen enthalten, auf weisen, mit

a) Anschlüssen zum Datenaustausch mit dem GPS-System (4), dem Bordrechner (6), der Fahrzeugführer-Konsole (7), der Fahr zeugführer-Anzeigeeinrichtung (8) und der Sende- und Emp fangseinrichtung (2);
b) einer Einrichtung zum Vergleichen der eigenen Positionsda ten, Bewegungsdaten und beabsichtigten Bewegungsdaten-Ände rungen mit den Positionsdaten, Bewegungsdaten und beabsich tigten Bewegungsdaten-Änderungen fremder Fahrzeuge;
c) einer Speichereinheit, in der Kollisionskriterien gespei chert sind;
d) einer Einrichtung zum Vergleichen der Vergleichsergebnisse aus b) mit den Kollisionskriterien;
e) einer Einrichtung zur Abgabe einer Alarmmitteilung an die Fahrzeugführer-Konsole (7) und eines Alarmdatenpaketes an die Sende- und Empfangseinrichtung (2), wobei die Alarmmitteilung zumindest die Kenndaten des kollisionsgefährdeten fremden Fahrzeugs und die Kollisionsortdaten enthält und das Alarm datenpaket diese Daten und zusätzlich die Kenndaten des eige nen Fahrzeugs enthält.

13. Fahrzeugkontrollrechner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß er Einrichtungen zum Klassifizieren von empfangenen Da tenpaketen als relevant oder unrelevant anhand vorgegebener Kriterien aufweist.

14. Fahrzeug, insbesondere Flugzeug oder Schiff, mit einem Fahr zeugkontrollrechner (3) nach Anspruch 12 oder 13.

15. Fahrzeug nach Anspruch 14, mit einer Funkkommunikationsein heit (2) nach Anspruch 11.

16. Feststation mit einem Fahrzeugkontrollrechner (3) nach An spruch 12 oder 13.

17. Feststation nach Anspruch 16, mit einer Funkkommunikations einheit (2) nach Anspruch 11.

18. System zur automatischen Überwachung der Bewegungsbahn nicht spurgebundener Fahrzeuge, mit Fahrzeugen nach Anspruch 14 oder 15 und/oder Feststationen nach Anspruch 16 oder 17.