DE102016013944A1

DE102016013944A1 - Detector system for on-demand identification of aviation obstacles

Info

Publication number: DE102016013944A1
Application number: DE102016013944.7A
Authority: DE
Inventors: Reyk Buchenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: BUCHENBERG, REYK, DE
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-11-23
Also published as: DE102016013944B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Detektorsystem (14) für die bedarfsgesteuerte Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen (10), wie Windkraftanlagen (12) oder dergleichen, wobei wenigstens ein Kamerasensor (1) und/oder wenigstens ein Mikrophonsensor (2) sowie wenigstens eine mit diesem/diesen verbundene Detektor-Auswertungseinheit (3) vorgesehen sind, und die Detektor-Auswertungseinheit (3) derart ausgebildet ist, dass sie aus den bei ihr eingehenden Signalen (9, 13) des Sensors (1; 2)/der Sensoren (1, 2) die Anwesenheit eines Luftfahrzeugs in einem vorbezeichneten Wirkungsraum ermittelt und in diesem Fall ein Einschaltsignal (4) für die Kennzeichnung ausgibt.The invention relates to a detector system (14) for on-demand identification of aviation obstacles (10), such as wind turbines (12) or the like, wherein at least one camera sensor (1) and / or at least one microphone sensor (2) and at least one associated with this / these Detector evaluation unit (3) are provided, and the detector evaluation unit (3) is designed such that it from the received at her incoming signals (9, 13) of the sensor (1; 2) / the sensors (1, 2) the Detected presence of an aircraft in a predetermined area of action and outputs a turn-on signal (4) for the identification in this case.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Detektorsystem für die bedarfsgesteuerte Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen, wie Windkraftanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a detector system for the demand-driven identification of aviation obstacles, such as wind turbines, according to the preamble of patent claim 1.

Besonders durch die wachsende Verbreitung von Windkraftanlagen, sowohl alleinstehend als auch in „Windenergieparks“ gruppiert, hat die Anzahl von Luftfahrthindernissen in Deutschland in den letzten Jahren erheblich zugenommen. Zur Gewährleistung der Luftverkehrssicherheit ist zur Kennzeichnung solcher Anlagen eine visuell auffällige Hindernisbefeuerung, auch vereinfacht Feuer genannt, gesetzlich vorgeschrieben. Eine Verwaltungsvorschrift des Bundesverkehrsministeriums regelt die Einzelheiten. Beispielsweise wird tagsüber weißes Blitzlicht, nachts rotes Blinklicht gefordert, letzteres im periodischen Zyklus „1 s ein, 0,5 s aus“.Particularly due to the growing prevalence of wind turbines, both standalone and grouped in "wind energy parks", the number of aviation obstacles in Germany has increased significantly in recent years. To ensure aviation safety, visually conspicuous obstacle lighting, also referred to simply as fire, is required by law to identify such installations. An administrative regulation of the Federal Ministry of Transport regulates the details. For example, during the day white flash light, at night red flashing light is required, the latter in the periodic cycle "1 s on, 0.5 s off".

Diese Befeuerungen, dabei vorrangig die nächtlichen Blinklichter, werden von Anwohnern zunehmend als störend und Immobilienverkehrswert senkend gerügt und - insbesondere bei Offshore-Windenergieparks - auch aus ökologischer Sicht, z.B. aus Gründen des Vogelschutzes, kritisiert. Diese Bedenken sind teilweise nachvollziehbar, zumal Windkraftanlagen meist in dünn besiedelten Gebieten stehen, in denen die nächtliche Resthelligkeit um Größenordnungen kleiner ist als in städtischen Wohngebieten, so dass das nachtadaptierte Auge hochempfindlich ist. Hier bilden die Blinklichter an Windenergieanlagen einen wesentlichen Anteil der wahrgenommenen Lichtverschmutzung.These fires, primarily the nocturnal flashing lights, are being reprimanded increasingly by residents as disturbing and real estate traffic value lowering and - especially in offshore wind farms - also from an ecological point of view, e.g. for reasons of bird protection, criticized. These concerns are partly understandable, especially since wind turbines are usually in sparsely populated areas in which the nocturnal residual brightness is orders of magnitude smaller than in urban residential areas, so that the night-adapted eye is highly sensitive. Here, the flashing lights on wind turbines form a significant proportion of the perceived light pollution.

Dieses öffentliche Akzeptanzdefizit verzögert oder verhindert behördliche Genehmigungen einerseits für den Neubau weiterer Windenergieparks und andererseits für den Ersatz bestehender Windkraftanlagen durch neuere, leistungsstärkere, aber auch baulich größere Anlagen, Repowering genannt. Dieses Akzeptanzdefizit kann administrativ nicht übergangen werden, denn die zuständigen baurechtlichen Genehmigungsbehörden sind Teil der regionalen Verwaltungen, die ggf. unmittelbarem Bürgerwiderstand ausgesetzt sind.This public acceptance deficit delays or prevents regulatory approvals on the one hand for the construction of new wind farms and on the other hand for the replacement of existing wind turbines with newer, more powerful, but also structurally larger plants, called repowering. This acceptance deficit can not be skipped administratively, because the competent building law approval authorities are part of the regional administrations, which may be exposed to direct citizen resistance.

Lösungsansätze für diesen Konflikt sind einerseits die Festlegung von Mindestabständen der Windkraftanlagen von Siedlungsgebieten, z.B. 1.000 m, in der Raumplanung der Bundesländer, andererseits die bundesbehördlich zugelassene Verminderung der Lichtstärke der Feuer auf 30% bei Sichtweiten über 5 km und auf 10% bei Sichtweiten über 10 km. Das Problem der Störung und Lichtverschmutzung ist damit gedämpft, bleibt aber grundsätzlich bestehen, folglich auch die zuvor angegebene Akzeptanzproblematik.Possible solutions for this conflict are, on the one hand, the definition of minimum distances for wind turbines in settlement areas, e.g. 1,000 m, in the spatial planning of the federal states, on the other hand the federally approved reduction of the light intensity of the fire to 30% with visibility over 5 km and to 10% with visibility over 10 km. The problem of interference and light pollution is thus dampened, but remains in principle, and consequently also the acceptance problem indicated above.

Hingegen ist ein als konsensfähig geltender Lösungsansatz die bedarfsgesteuerte Kennzeichnung des Luftfahrthindernisses: ein Detektorsystem beobachtet einen relevanten Luftraum, auch Wirkungsraum genannt, um das Luftfahrthindernis herum. Meldet das Detektorsystem die dortige Anwesenheit eines Luftfahrzeugs, löst es damit die Einschaltung der Befeuerung im Sinne einer ausfallsicheren „Fail-Safe“-Logik aus: bei Versagen des Detektorsystems schaltet sich die Befeuerung automatisch ein.On the other hand, an approach that can be considered as consensual is the demand-driven identification of the aviation obstruction: a detector system observes a relevant airspace, also called the impact area, around the aviation obstacle. If the detector system reports the presence of an aircraft there, it triggers the activation of the firing system in the sense of a failsafe "fail-safe" logic: in the event of a failure of the detector system, the firing system switches on automatically.

Der vorgeschriebene Wirkungsraum um die Luftfahrthindernisse erstreckt sich horizontal in einem Radius von mindestens 4.000 m und vertikal bis zu einer Höhe von mindestens 600 m. Die Hauptproblematik stellt die bedarfsbedingte Nachtkennzeichnung (BNK) dar. Gemäß der deutschen Vorschrift muss sie grundsätzlich von der technischen Ausstattung der Luftfahrzeuge unabhängig sein.The prescribed working space around the aviation obstacles extends horizontally in a radius of at least 4,000 m and vertically up to a height of at least 600 m. The main problem is the demand-based night marking (BNK). According to the German regulation, it must in principle be independent of the technical equipment of the aircraft.

Die Beschreibung der Dimensionen des Wirkungsraums erfordert, dass ein Detektorsystem rundum, im Azimutbereich 0° bis 360°, um das Luftfahrthindernis die Anwesenheit von Luftfahrzeugen im Wirkungsraum erfasst.The description of the dimensions of the working space requires that a detector system around, in the azimuth range 0 ° to 360 °, to detect the aviation obstacle, the presence of aircraft in the action space.

Als technische Lösungen für die Aufgabenstellung der bedarfsgesteuerten Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen, insbesondere Windkraftanlagen, sind Transponder (Sekundärradar), Primärradar und Passivradar bekannt.Transponder (secondary radar), primary radar and passive radar are known as technical solutions for the task of demand-driven identification of aviation obstacles, especially wind turbines.

In der DE 10 2009 026 407 A1 ist ein Sekundärradarverfahren beschrieben, bei dem die Hindernisbefeuerung unter Auswertung von Funksignalen von Flugsicherungs-Transpondern der Luftfahrzeuge bedarfsgesteuert eingeschaltet wird, hier insbesondere durch eine landeszentral betriebene Flugsicherungs-Leitstelle. Dieses Verfahren scheidet aber für die Verwendung in Deutschland aus, weil es eine bestimmte technische Ausstattung der Luftfahrzeuge, nämlich Transponder, voraussetzt. Hinzu kommt das Problem, dass in dem hier betreffenden unteren Luftraum der Luftraumklasse G, „Golf“ überwiegend kleine und langsame Luftfahrzeuge (maximale Startmasse kleiner als 5,7 t, langsamer als 140 kts IAS) anzutreffen sind, die von der gesetzlichen Transponderpflicht freigestellt sind. So erfüllt das Sekundärradar-Verfahren nicht die gesetzlichen Vorschriften, und seine Sicherungsfunktion ist lückenhaft.In the DE 10 2009 026 407 A1 a secondary radar method is described, in which the obstacle lighting is switched on demand-based evaluation of radio signals from air traffic control transponders of the aircraft, here in particular by a nationally operated air navigation control center. However, this method is ruled out for use in Germany, because it requires a certain technical equipment of the aircraft, namely transponder. In addition, there is the problem that in the relevant lower airspace of the airspace class G, "Golf" predominantly small and slow aircraft (maximum take-off mass less than 5.7 t, slower than 140 kts IAS) are found, which are exempted from the legal transponder duty , Thus, the secondary radar method does not meet the legal requirements, and its backup function is incomplete.

Die EP 1 486 798 A2 beschreibt ein Primärradarverfahren, bei dem sich an der Windkraftanlage ein Radarsystem befindet. Der Luftraum wird durch einen aktiven Radarsender überwacht, wobei nach Strahlungsechos von Luftfahrzeugen gesucht wird. Der Vorteil des Primärradarsystems ist, dass keinerlei Kooperation der Luftfahrzeuge benötigt wird und dass ein gut auswertbares Signal-Rausch-Verhältnis >1 erreichbar ist. Ein grundsätzlicher Nachteil des Primärradarsystems ist die dauernde Belegung eines Frequenzbandes sowie die Abhängigkeit der Erfassungsreichweite vom Radarquerschnitt des jeweiligen Luftfahrzeuges und von der atmosphärischen Strahlungsdämpfung, beispielsweise durch Regen. Ein weiterer Nachteil ist die dauernde Emission elektromagnetischer Strahlung im Mikrowellenbereich, die Befürchtungen gesundheitlicher Schädigungen und somit regionale Akzeptanzprobleme zur Folge hat und unter dem Begriff Elektrosmog zusammengefasst wird.The EP 1 486 798 A2 describes a primary radar method in which there is a radar system at the wind turbine. The airspace is monitored by an active radar transmitter looking for radiation echoes from aircraft. The advantage of the primary radar system is that no cooperation of the aircraft is needed and that a well evaluable signal-to-noise ratio> 1 is achievable. A fundamental Disadvantage of the primary radar system is the continuous occupancy of a frequency band and the dependence of the detection range of the radar cross section of the respective aircraft and the atmospheric radiation attenuation, for example by rain. Another disadvantage is the permanent emission of electromagnetic radiation in the microwave range, which has fears of health damage and thus regional acceptance problems result and is summarized by the term electrosmog.

Ein generelles Problem von Windkraftanlagen ist, dass sie Navigationsausrüstungen der Luftfahrt stören können, weshalb der Bau von Windenergieparks in einem Radius von 15 km um hoheitliche Radaranlagen und UKW-Drehfunkfeuer nicht zulässig ist.A general problem of wind turbines is that they may interfere with aeronautical navigation equipment and therefore the construction of wind farms within a radius of 15 km around sovereign radars and FM radio beacons is not allowed.

In der Praxis werden zur Überwachung des Luftverkehrs in der Umgebung von Windkraftanlagen Primärradarsysteme in der Art von Überwachungsradars verwendet, beispielsweise das System Airspex, basierend auf dem FMCW-Doppler-Radarsensor Spexer 500 des Herstellers Airbus, mit fest montierter, elektronisch strahlschwenkender Arrayantenne, oder das System Scanter des Herstellers Terma, ein Impulsradar mit rotierender Balkenantenne.In practice, primary radar systems such as surveillance radars, such as the Airspex system, based on the Airbus FM Speech Radar sensor manufactured by Airbus, with fixedly mounted, electronically jetting array antenna, are used to monitor aviation in the vicinity of wind turbines System Scanter from the manufacturer Terma, a pulse radar with rotating beam antenna.

Ein solches Primärradarsystem gibt als geometrischen Ort eines entdeckten Luftfahrzeugs einen radialen Abstand vom Radarsystem an, ggf. auch eine Azimutrichtung. Der radiale Abstand entspricht einem Viertelkreisbogen vom Horizont bis zum Zenit auf einem Kugelsegment um das Radarsystem, mit dem Radargerät als Zentrum und dem radargemessenen Abstand als Radius.Such a primary radar system indicates as a locus of a detected aircraft a radial distance from the radar system, possibly also an azimuth direction. The radial distance corresponds to a quarter arc from the horizon to the zenith on a spherical segment around the radar system, with the radar as the center and the radar measured distance as a radius.

Dadurch ist eine Information über die Flughöhe des Luftfahrzeugs nicht vorhanden. Somit würde die Hinderniskennzeichnung bestimmungsgemäß eingeschaltet, wenn sich ein Luftfahrzeug im Wirkungsraum befindet. Die Hinderniskennzeichnung würde auch dann eingeschaltet, wenn sich das Luftfahrzeug über dem Wirkungsraum aber noch innerhalb des radarerfassten Kugelsegments befindet und dabei ausreichenden Radarquerschnitt, z.B. metallische Tragflächen in steilem Aspektwinkel, aufweist, um durch ein Nebenmaximum der Antennencharakteristik erfasst zu werden. Das betreffende Kugelsegment reicht bis mindestens 4.000 m Höhe über Grund, also durch den - über dem Luftraum G liegenden - Luftraum E „Echo“, 750 bis 3.000 m hindurch in den darüberliegenden Luftraum C „Charlie“, über 3.000 m, der von der Verkehrsluftfahrt genutzt wird; der Luftraum E wird überwiegend für Überlandflüge der allgemeinen Luftfahrt genutzt.As a result, information about the altitude of the aircraft is not available. Thus, the obstacle marking would be turned on as intended when an aircraft is in the area of effect. The obstacle marking would also be switched on when the aircraft is still above the impact area but still within the radar-detected sphere segment and thereby has sufficient radar cross-section, e.g. metallic wings in steep aspect angle, to be detected by a secondary maximum of the antenna characteristic. The spherical segment in question extends to at least 4,000 m above ground level, ie through the air space E "Echo" above the airspace G, 750 to 3,000 m in the overlying airspace C "Charlie", over 3,000 m, of the traffic aviation is being used; The airspace E is mainly used for overland flights of general aviation.

Das Detektionsvolumen eines solchen Überwachungsradars für die bedarfsgesteuerte Hinderniskennzeichnung ist mindestens vierfach größer als der dem Radarsystem zur Überwachung zugewiesene Teil des Wirkungsraums des Detektorsystems für die bedarfsgesteuerte Hinderniskennzeichnung. D.h. die Befeuerung würde großenteils in Situationen eingeschaltet, in denen sie gar nicht erforderlich, also bestimmungswidrig ist. Dies würde von den Anwohnern bemerkt und könnte die regionale Akzeptanz der bedarfsgesteuerten Hinderniskennzeichnung in Frage stellen.The detection volume of such a demand-controlled obstacle marking surveillance radar is at least four times greater than the part of the action space of the on-demand obstacle marking detector system assigned to the radar system for monitoring. That The firing would be largely turned on in situations where it is not necessary, so contrary to the rules. This would be noticed by local residents and could call into question the regional acceptance of on-demand obstacle marking.

Im Fall des Passivradars wird der Effekt genutzt, dass die Emissionen von permanent aktiven Funksendern, z.B. Rundfunk- und Fernsehsender (UKW, DAB, DVB-T) oder Mobilfunksender (GSM, UMTS), an Luftfahrzeugen reflektiert bzw. gestreut werden und somit in passiver Peilung und Signalkorrelation Ortungsinformationen liefern können. Diese Möglichkeit ist allerdings bisher noch Gegenstand von Forschung und Entwicklung. Der Vorteil dieses Verfahrens ist der Betrieb ohne eigene elektromagnetische Emissionen. Ein technisches Problem für die Realisierung ist, dass die Reflexionen und Streuungen der externen elektromagnetischen Wellenfelder an Luftfahrzeugen im Vergleich zu den erzeugenden Feldstärken gering sind und dass bodenseitiger Straßen- und Schienenverkehr ähnliche Reflexions- und Streuungseffekte erzeugt wie Luftverkehr.In the case of passive radar, the effect is utilized that the emissions from permanently active radio transmitters, e.g. Radio and television stations (VHF, DAB, DVB-T) or mobile stations (GSM, UMTS) are reflected or scattered on aircraft and thus can provide tracking information in passive bearing and signal correlation. However, this possibility is still the subject of research and development. The advantage of this method is the operation without own electromagnetic emissions. A technical problem for the realization is that the reflections and scatters of the external electromagnetic wave fields on aircraft compared to the generating field strengths are low and that ground-level road and rail traffic generates similar reflection and scattering effects as air traffic.

In der DE 10 2006 007 536 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Hinderniskennzeichnung von Windenergieanlagen nur eingeschaltet wird, wenn ein Funkempfänger an der Windenergieanlage von Luftfahrzeugen ausgesandte Funksignale empfangen und in der Auswertung einen Rückschluss auf die Anwesenheit eines Luftfahrzeugs im Wirkungsraum gezogen hat. In der Erweiterung kann die Windkraftanlage auch selbst Funksignale an den umgebenden Funkverkehr aussenden. Ähnlich wie das Sekundärradarverfahren setzt dieses Verfahren jedoch eine bestimmte technische Ausstattung der Luftfahrzeuge voraus und erfüllt dadurch nicht die Vorschrift.In the DE 10 2006 007 536 A1 a method is described in which the obstacle marking of wind turbines is only turned on when a radio receiver has received at the wind turbine of aircraft emitted radio signals and has drawn in the evaluation a conclusion on the presence of an aircraft in the action space. In the extension, the wind turbine itself can send out radio signals to the surrounding radio traffic. However, similar to the secondary radar method, this method requires a certain technical equipment of the aircraft and thus does not fulfill the requirement.

In ähnlicher Weise wertet ein Verfahren gemäß der WO 2006/092 137 A1 mittels Funkempfängern an der Windenergieanlage Funkemissionen von Luftfahrzeugen aus, um daraus deren Relativbewegung zu ermitteln und im Gefahrenfall die Aktivierung der Hinderniskennzeichnung zu bewirken. Somit setzt aber auch dieses Verfahren eine bestimmte technische Ausstattung der Luftfahrzeuge voraus und erfüllt dadurch nicht die Vorschrift.Similarly, a method according to the WO 2006/092 137 A1 by means of radio receivers on the wind turbine radio emissions from aircraft to determine their relative movement and to effect the activation of the obstacle marking in case of danger. Thus, however, this method requires a certain technical equipment of the aircraft and thus does not fulfill the requirement.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein nicht auf Radar beruhendes Detektorsystem zur bedarfsgesteuerten Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen, wie z.B. Windenergieanlagen, bei Aufenthalt eines Luftfahrzeugs im Wirkungsraum anzugeben.Starting from this prior art, it is an object of the present invention to provide a non-radar detector system for on-demand identification of aviation obstacles, e.g. Wind turbines, indicate when an aircraft in the impact room.

Diese Aufgabe wird durch ein Detektorsystem gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Detektorsystems sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung. This object is achieved by a detector system according to independent claim 1. Advantageous embodiments of the detector system according to the invention are the subject of the dependent claims and will become apparent from the following description of the invention.

Zum Verständnis der erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe sei nachfolgend der Gesamtrahmen der technischen Lehre umrissen:To understand the solution of this problem according to the invention, the overall framework of the technical teaching is outlined below:

Die beiden die Tauglichkeit eines Verfahrens zur bedarfsgesteuerten Hinderniskennzeichnung bewertenden Instanzen sind (a) die luftverkehrsrechtliche Zulassungsstelle und (b) die regionale Bürgerakzeptanz. Die Kernproblematik ist die bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung (BNK) von Luftfahrthindernissen, so dass sich die nachfolgenden Ausführungen auf diese konzentrieren.The two bodies assessing the suitability of an on-demand obstacle marking procedure are (a) the licensing authority and (b) regional citizens' acceptance. The core problem is the demand-driven night marking (BNK) of aviation obstacles, so that the following remarks focus on these.

Relevant für die Erfassung durch das Detektorsystem sind alle Luftfahrzeuge im Wirkungsraum, die nach Sichtflugregeln (Visual Flight Rules - VFR) insbesondere bei Nacht (Night VFR - NVFR) den unkontrollierten unteren Luftraum, nämlich den Luftraum der Klasse G, in Distanz von Flughafenkontrollzonen bis 750 m über Grund reichend, in Sichtflugbedingungen (Visual Meteorological Conditions - VMC) nutzen dürfen. NVFR bedeutet gemäß der 2015 erfolgten Anpassung der deutschen Luftverkehrsordnung an die EU-Vorschrift SERA im Luftraum G eine Haupt-Wolkenuntergrenze von mindestens 500 m über Grund, bis 300 m über Grund dauernde Bodensicht, minimale horizontale Sichtweite („Flugsicht“) bis 300 m Flughöhe über Grund für Flugzeuge von 1.500 m, für Hubschrauber von 800 m, Höchstgeschwindigkeit von 140 kts IAS (ca. 260 km/h relativ zur Luft), oberhalb 300 m Flughöhe über Grund eine minimale Sichtweite von 5 km, für Hubschrauber von 3 km, einen Abstand von Wolken von mindestens 500 m horizontal und 300 m vertikal.Relevant for the detection by the detector system are all aircraft in the area of effect, the visual flight rules (VFR), especially at night (Night VFR - NVFR) the uncontrolled lower airspace, namely the airspace of class G, in distance from airport control zones to 750 m above ground, in Visual Meteorological Conditions (VMC). NVFR means according to the 2015 adaptation of the German aviation code to the EU regulation SERA in airspace G a main cloud base of at least 500 m above ground, up to 300 m above ground permanent ground view, minimum horizontal visibility ("aerial view") to 300 m altitude over ground for aircraft of 1,500 m, for helicopters of 800 m, maximum speed of 140 kts IAS (about 260 km / h relative to the air), above 300 m altitude above ground a minimum visibility of 5 km, for helicopters of 3 km, a distance of clouds of at least 500 m horizontally and 300 m vertically.

Darüber hinaus beträgt die Mindestflughöhe bei VFR-Nachtflügen in der Umgebung von Luftfahrthindernissen 300 m über dem höchsten Hindernis in einem Umkreis von 8 km.In addition, the minimum altitude for VFR night flights in the vicinity of aviation obstacles is 300 m above the highest obstacle within a radius of 8 km.

Im technisch und pilotenseitig fehlerfreien Normalbetrieb sollte niemals ein Luftfahrzeug in den als Flugbeschränkungsgebiet in den Luftfahrtkarten eingetragenen Wirkungsraum um ein Luftfahrthindernis einfliegen. Dieser Fall tritt nur als Folge von Führungsfehlern der Piloten oder infolge von technischen Fehlern des Luftfahrzeugs ein; in diesem Fall soll mittels der Hinderniskennzeichnung den Piloten noch rechtzeitig die Möglichkeit gegeben werden, durch Flugbahnkorrekturen Kollisionen mit den Luftfahrthindernissen zu vermeiden.In normal and error-free normal operation on the technical side and on the pilot's side, an aircraft should never fly into the area of action entered in the aeronautical charts as an area of restricted flight around an aviation obstacle. This case occurs only as a result of pilots' pilot errors or technical errors of the aircraft; In this case, the obstacle marking should give pilots the opportunity in good time to avoid collisions with the aviation obstacles through flight path corrections.

Sofern die Piloten in der Flughöhe über 300 m über Grund die NVFR-Anforderungen für die Sichtweite von mindestens 5 km beachten, werden sie problemlos die Hinderniskennzeichnung sehen, die entweder dauernd eingeschaltet ist oder bei ihrem Einflug in den Wirkungsraum bedarfsgesteuert eingeschaltet wurde.If the pilots observe the NVFR requirements for the visibility of at least 5 km at an altitude of over 300 m above ground, they will easily see the obstacle marking, which is either permanently switched on or was switched on when entering the impact area on demand.

Dies ist jedoch in der Flughöhe unter 300 m nicht der Fall. Dort beträgt die minimale Sichtweite 1,5 km. In diesem Fall nehmen die Piloten die eingeschaltete Hinderniskennzeichnung erst wahr, wenn sie bereits tief in den Wirkungsraum hineingeflogen sind, bis zum horizontalen Hindernisabstand ca. 1,5 km. Sie haben daraufhin aber ausreichende Möglichkeit, ihren Führungsfehler zu bemerken und zu korrigieren. Als entscheidende Größe für die Wirksamkeit der Hinderniskennzeichnung zeigt sich somit die Sichtweite, die hier nachfolgend als Oberbegriff für (a) die Sichtweite bei Tageslicht und (b) die Tragweite von Lichtquellen bei Nacht verwendet wird.However, this is not the case at the altitude below 300 m. There, the minimum visibility is 1.5 km. In this case, the pilots will not detect the activated obstacle marking until they have flown deep into the impact area until the horizontal obstacle distance is about 1.5 km. But then you have sufficient opportunity to note their leadership error and correct. The decisive factor for the effectiveness of the obstacle marking thus shows the visibility, which is used here as a generic term for (a) the visibility in daylight and (b) the scope of light sources at night.

In der betrieblichen Praxis sind vier Fälle zu unterscheiden:There are four cases in company practice:

„Sehr kleine Sichtweite“ z.B. kleiner als 500 m: Die Hinderniskennzeichnung wird permanent eingeschaltet. Die Akzeptanz der Anwohner ist zu erwarten, weil sie durch den Mindestabstand zu Siedlungsgebieten und die atmosphärische Dämpfung diese Befeuerung nicht oder kaum bemerken. Luftverkehr ist unter derart geringer Sichtweite nicht zulässig und wegen der Eigeneinschätzung der hohen Unfallrisiken durch die Piloten tatsächlich nicht zu erwarten."Very small visibility" e.g. Less than 500 m: The obstacle marking is permanently switched on. The acceptance of the residents is to be expected, because they by the minimum distance to residential areas and the atmospheric damping this firing little or no notice. Air traffic is not allowed under such low visibility and is not expected because of the self-assessment of the high accident risks by the pilots.

„Kleine Sichtweite“ z.B. 500 bis 1.500 m: Luftverkehr ist in diesem Sichtweitenbereich nicht zulässig, kann aber infolge Fehleinschätzung von Piloten eintreten. Das permanente Einschalten der Hinderniskennzeichnung stört die Anwohner, und sei es als diffuses Blinken des diesigen oder nebligen Nachthimmels. Deshalb ist für diesen Fall die bedarfsgesteuerte Kennzeichnung erforderlich."Small visibility" e.g. 500 to 1,500 m: Air traffic is not permitted within this range of visibility, but may occur as a result of pilot misjudgment. The permanent switching on of the obstacle marking bothers the residents, be it as a diffuse flashing of the hazy or foggy night sky. Therefore, on-demand labeling is required in this case.

„Mittlere Sichtweite“ z.B. 1.500 bis 5.000 m: Luftverkehr ist in diesem Sichtweitenbereich zulässig. Permanenter Betrieb der Hinderniskennzeichnung stört die Anwohner. Deshalb ist auch für diesen Fall die bedarfsgesteuerte Kennzeichnung erforderlich."Average visibility" e.g. 1,500 to 5,000 m: Air traffic is permitted within this visibility range. Permanent operation of the obstacle marking disturbs the local residents. Therefore, on-demand labeling is also required for this case.

„Große Sichtweite“ z.B. größer als 5.000 m: Luftverkehr ist in diesem Sichtweitenbereich zulässig. Permanenter Betrieb der Hinderniskennzeichnung stört die Anwohner in großem Umkreis. Deshalb ist auch für diesen Fall die bedarfsgesteuerte Kennzeichnung erforderlich."Great Visibility" e.g. Greater than 5,000 m: Air traffic is permitted within this visibility range. Permanent operation of the obstacle marking bothers the residents in a large radius. Therefore, on-demand labeling is also required for this case.

Detektorsysteme für die bedarfsgesteuerte Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen, wie Windkraftanlagen, benötigen für ihren Einsatz eine behördliche Baumusterzulassung, die den Nachweis der Erfüllung vorgegebener technischer Merkmale voraussetzt. Nicht festgelegt sind maximal zulässige Raten von (a) Nicht-Entdeckung im Wirkungsraum befindlicher Luftfahrzeuge und (b) Einschaltung der Hinderniskennzeichnung, ohne dass sich ein Luftfahrzeug im Wirkungsraum befindet, also Fehlalarm. Während Nicht-Entdeckung zulassungsrelevant sein kann, vermindern Fehlalarme nicht die Verkehrssicherheit. Eine hohe Fehlalarmrate kann aber die regionale Akzeptanz der bedarfsbedingten Hinderniskennzeichnung in Frage stellen. Die technischen Ziele des Detektorsystems unabhängig davon, auf welchem Funktionsprinzip dieses beruht, sind also minimale Raten der Nicht-Entdeckung und Fehlalarme.Detector systems for on-demand identification of aviation obstacles, such as Wind turbines require an official type approval for their use, which requires proof of compliance with specified technical characteristics. Not specified are maximum allowable rates of (a) non-detection of aircraft in the area of effect and (b) activation of obstacle marking without an aircraft in the area of effect, ie false alarm. While non-discovery may be regulatory relevant, false alarms do not diminish traffic safety. However, a high false alarm rate can call into question the regional acceptance of demand-based obstacle marking. The technical goals of the detector system, irrespective of which operating principle it is based on, are therefore minimal rates of non-detection and false alarms.

Erfindungsgemäß ist ein Detektorsystem für die bedarfsgesteuerte Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen, wie Windkraftanlagen oder dergleichen, vorgesehen, das wenigstens einen Kamerasensor und/oder wenigstens einen Mikrophonsensor sowie wenigstens eine mit diesem/diesen verbundene Detektor-Auswertungseinheit aufweist, wobei die Detektor-Auswertungseinheit derart ausgebildet ist, dass sie aus den bei ihr eingehenden Signalen des Sensors/der Sensoren die Anwesenheit eines Luftfahrzeugs in einem vorbezeichneten Wirkungsraum ermittelt und in diesem Fall ein Einschaltsignal für die Kennzeichnung ausgibt. Vorteilhaft ist dabei, dass der wenigstens eine Kamerasensor und/oder der wenigstens eine Mikrophonsensor nicht auf Radar beruhen und insofern die dabei auftretenden leistungsstarken Funkemissionen vermieden werden.According to the invention, a detector system for on-demand identification of aviation obstacles, such as wind turbines or the like, is provided, which has at least one camera sensor and / or at least one microphone sensor and at least one detector evaluation unit connected to the latter, wherein the detector evaluation unit is designed such in that it determines the presence of an aircraft in a previously-defined effective space from the signals from the sensor (s) received by it and in this case outputs an activation signal for the identification. It is advantageous that the at least one camera sensor and / or the at least one microphone sensor are not based on radar and insofar as the powerful radio emissions occurring in the process are avoided.

Unter einem „Kamerasensor“ wird gemäß dem üblichen Sprachgebrauch ein gemäß der geometrischen Optik abbildender Sensor verstanden, der elektromagnetische Wellen des ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereichs erfasst.A "camera sensor" is understood in accordance with common usage to mean a sensor which images according to geometric optics and which detects electromagnetic waves of the ultraviolet, visible or infrared spectral range.

Unter einem „Mikrophonsensor“ wird gemäß dem üblichen Sprachgebrauch ein Sensor verstanden, der Schallwellen erfasst, die Frequenzbereiche Infraschall, Hörschall und Ultraschall einschließend, und elektrische Signale auf der Grundlage beispielsweise eines elektrodynamischen, elektromagnetischen, kapazitiven, piezoelektrischen oder elektroresistiven Messprinzips und mit ungerichteter oder gerichteter Empfangscharakteristik ausgibt.A "microphone sensor" is understood, according to common usage, to mean a sensor that detects sound waves including the frequency ranges infrasound, sound and ultrasound, and electrical signals based on, for example, an electrodynamic, electromagnetic, capacitive, piezoelectric, or electro-resistive measurement principle, and non-directional or directional Receiving characteristic outputs.

In beiden Fällen kann der Begriff „Sensor“ interne elektronische Signalverarbeitungseinheiten bis zum Signalausgang einschließen.In both cases, the term "sensor" may include internal electronic signal processing units up to the signal output.

Die Wirkreichweite der beiden Sensorarten ist abhängig von Störeinflüssen. Im Fall des Kamerasensors wirkt atmosphärische Dämpfung in Form von Dunst, Staub, Nebel, Schneefall, ggf. Regen, d.h. verminderte Sichtweite, reichweitenvermindernd. Im Fall des Mikrophonsensors wirken Umgebungsgeräusche, darunter Windgeräusche, reichweitenvermindernd. Bei schlechter Sicht verlieren Kamerasensoren ihre Wirksamkeit, Mikrophonsensoren bleiben hingegen wirksam. Bei starken Umgebungsgeräuschen, z.B. verursacht durch Wind oder Maschinen, sind die Mikrophonsensoren beeinträchtigt, aber die Kamerasensoren sind dadurch unbeeinträchtigt. Vorteilhaft ist, dass in Deutschland geringe Sichtweite wie Nebel, Schneefall vielfach von Windstille oder nur geringem Wind begleitet ist. Auch ist der Sonderfall zu berücksichtigen, dass zwar mittlere oder große horizontale Sichtweite aber eine niedrige Wolkenuntergrenze vorliegt, so dass die Kamerasensoren nur einen unteren Teil des Wirkungsraumes überwachen können, wohingegen ein oberer Teil in diesem Fall durch die Mikrophonsensoren überwacht werden muss. Die beiden grundsätzlich voneinander unabhängigen Sensorarten ergänzen also einander. Bei dem erfindungsgemäßen Detektorsystem handelt es sich demgemäß nicht um eine klassische Sensorfusion, bei der erst durch die Verbindung von Daten verschiedener Sensoren die gesuchte Messaussage entsteht.The effective range of the two types of sensor depends on interference. In the case of the camera sensor, atmospheric damping acts in the form of haze, dust, fog, snow, possibly rain, i. reduced visibility, range-decreasing. In the case of the microphone sensor, ambient noises, including wind noise, reduce range. In poor visibility camera sensors lose their effectiveness, but microphone sensors remain effective. With strong ambient noise, e.g. caused by wind or machinery, the microphone sensors are impaired, but the camera sensors are unaffected. It is advantageous that in Germany low visibility such as fog, snowfall is often accompanied by calm or little wind. Also, the special case is to be considered that although medium or large horizontal visibility but a low cloud base exists, so that the camera sensors can monitor only a lower part of the action space, whereas an upper part in this case must be monitored by the microphone sensors. The two basically independent sensor types complement each other. Accordingly, the detector system according to the invention is not a classic sensor fusion, in which only the connection of data from different sensors results in the sought measurement statement.

Die Anordnungsweise wenigstens eines Kamerasensors oder wenigstens eines Mikrophonsensors oder je wenigstens eines Kamerasensors und eines Mikrophonsensors in dem erfindungsgemäßen Detektorsystem hängt ab von den konkreten behördlichen Zulassungsvorgaben für das System. Diese Vorgaben können regional unterschiedlich ausfallen. Ferner können technische Vorgaben für die Anordnung von Sensoren vorliegen.The arrangement of at least one camera sensor or at least one microphone sensor or at least one camera sensor and a microphone sensor in the detector system according to the invention depends on the specific regulatory approval requirements for the system. These specifications can vary regionally. Furthermore, technical specifications for the arrangement of sensors may be present.

Eine modulare Aufgabenlösung kann für jedes Ausmaß von Zulassungsvorgaben und sonstigen Vorgaben bereitgestellt werden.A modular task solution can be provided for any level of approval requirements and other requirements.

Unter Bezug auf die oben genannten, für die bedarfsgesteuerte Hinderniskennzeichnung relevanten Fälle einerseits „große Sichtweite“, andererseits „mittlere“ und „kleine Sichtweite“ ergeben sich unterschiedliche Anwendungs- und Einsatzgesichtspunkte:With reference to the above-mentioned cases relevant for on-demand obstacle marking, on the one hand "high visibility", on the other hand "medium" and "small visibility", there are different application and operational aspects:

„Große Sichtweite“: Hier haben Kamerasensoren die Hauptbedeutung, indem sie bei Nacht die bordseitige optische Kennzeichnung von Luftfahrzeugen, d.h. deren Anti-Kollisions- bzw. Positionslichter, erfassen und auswerten. Sollen auch Luftfahrzeuge erfasst werden, deren bordseitige Kennzeichnung aufgrund technischer Fehler ausgefallen ist, sind Mikrophonsensoren mit hinzuzunehmen, die das markante Geräusch der für den Nachtflug unverzichtbaren Antriebsmotoren erfassen und auswerten. Diese Hauptbedeutung der Mikrophonsensoren kann auch eintreten, wenn aus technischen oder anderen Gründen die Anordnung von Kamerasensoren nicht in Betracht kommt; in diesem Fall basiert das Detektorsystem ausschließlich auf Mikrophonsensoren."Great visibility": Here, camera sensors have the main meaning, by night, the on-board visual identification of aircraft, ie their anti-collision or position lights, record and evaluate. If aircraft are also to be detected whose on-board marking has failed due to technical errors, microphone sensors must also be included, which record and evaluate the striking noise of the drive motors that are indispensable for night flight. This main meaning of the microphone sensors can also occur if, for technical or other reasons, the arrangement of camera sensors is not in Consideration comes; in this case, the detector system is based solely on microphone sensors.

„Mittlere Sichtweite“ und „kleine Sichtweite“: Der Aufenthalt von Luftfahrzeugen im Wirkungsbereich verstößt zumindest teilweise gegen die Luftverkehrsordnung. Es ist damit zu rechnen, dass die Reichweite der Kamerasensoren vom Bereich der Hindernisse aus allein nicht ausreicht, um den gesamten Wirkungsraum abzudecken; diese Einschränkung wird aber möglicherweise hingenommen mit der Begründung, dass umgekehrt auch die Piloten von Luftfahrzeugen im Wirkungsraum die beispielsweise dauerhaft eingeschaltete Hinderniskennzeichnung erst in Sichtweitendistanz wahrnehmen können. Wird eine solche Einschränkung der Reichweite der Kamerasensoren nicht hingenommen, sind Mikrophonsensoren mit hinzuzunehmen."Medium visibility" and "small visibility": The presence of aircraft in the area of action at least partially violates the Aviation Code. It is to be expected that the range of the camera sensors from the area of the obstacles alone is not sufficient to cover the entire impact area; However, this restriction may be tolerated on the grounds that, conversely, the pilots of aircraft in the area of action can perceive the obstacle marking, which is permanently switched on, for example, only in visibility distance. If such a limitation of the range of the camera sensors is not accepted, microphone sensors must be included.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass Kamerasensoren und Mikrophonsensoren bei der Erfassung eines Luftfahrzeugs stark unterschiedliche Wirkreichweiten haben. So hat die Kamerasensorik bei sachgerechter Ausführung eine Reichweite entsprechend der optischen Sichtweite. Demgegenüber besteht bei der Erfassung eines leichten Luftfahrzeugs mittels eines Mikrophonsensors das Problem, dass dessen spektral charakteristisches Antriebsgeräusch (Geräusch von Propeller und Motor typischerweise mit einer Antriebleistung > 50 kW) je nach Umweltgeräuschen, Windverhältnissen und Sensorempfindlichkeit in vergleichsweise kurzer Entfernung das für die robuste Auswertung erforderliche Signal-Rausch-Verhältnis unterschreiten kann. Andererseits besteht die Möglichkeit, aus der Amplitude und dem Frequenzspektrum sowie aus dem bekannten Wind die Bauart des Luftfahrzeuges und seine Flugbahn abzuschätzen. Eine besondere Bedeutung haben dabei Dopplerverschiebungen des Motorgeräusches.In practice, it has been found that camera sensors and microphone sensors have very different effective ranges when detecting an aircraft. Thus, the camera sensor system has a range according to the optical visibility when properly performed. In contrast, the detection of a light aircraft by means of a microphone sensor has the problem that its spectrally characteristic drive noise (noise of propeller and motor typically with a drive power> 50 kW) depending on environmental noise, wind conditions and sensor sensitivity in a relatively short distance required for the robust evaluation Signal-to-noise ratio can fall below. On the other hand, it is possible to estimate the design of the aircraft and its trajectory from the amplitude and the frequency spectrum and from the known wind. Of particular importance are Doppler shifts in engine noise.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der wenigstens eine Kamerasensor von dem wenigstens einen Mikrophonsensor örtlich getrennt angeordnet. Eine solche Anordnung kann insbesondere bei beengten Einbauverhältnissen vorteilhaft sein.According to one embodiment of the invention, the at least one camera sensor is arranged spatially separated from the at least one microphone sensor. Such an arrangement may be advantageous in particular in cramped installation conditions.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist der wenigstens eine Kamerasensor in rundsichtfreier Höhe über Grund in der Nähe des Luftfahrthindernisses oder an diesem selbst montiert, während der wenigstens eine Mikrophonsensor in der Nähe der Peripherie des Wirkungsraumes des Detektorsystems vorzugsweise in geringerer Montagehöhe als der wenigstens eine Kamerasensor angeordnet ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, die Kamerasensoren direkt an Luftfahrthindernissen oder in deren Nähe, z.B. an Türmen von Windkraftanlagen oder an von diesen abgesetzten Masten, in einer Höhe über Grund zu montieren, aus der der Wirkungsraum hindernisfrei überblickt werden kann, während Mikrophonsensoren in der Nähe der Peripherie des Wirkungsraumes des Detektorsystems kettenartig in geringerer Montagehöhe angeordnet werden. Wesentlich ist bei den Mikrophonsensoren, dass der zu erfassende Schall der Luftfahrzeuge möglichst ungehinderte Einwirkungsmöglichkeiten hat. Bei der zusätzlichen Anordnung von Kamerasensoren an Mikrophonsensoren muss die Montagehöhe die freie Sicht zur Peripherie des Wirkungsraumes oberhalb eines ortsabhängigen minimalen Elevationswinkels erlauben; dieser Winkel ergibt sich aus dem örtlichen Geländeprofil und der Sensoranordnung in der Grundfläche des Wirkungsraums. Darüber hinaus dient die Montage der Sensoren auf dem Mast dem Schutz gegen Vandalismus und Diebstahl.According to another development, the at least one camera sensor is mounted in a clear view over ground in the vicinity of the aviation obstacle or on the latter itself, while the at least one microphone sensor is arranged near the periphery of the action space of the detector system preferably at a lower mounting height than the at least one camera sensor , Preferably, the camera sensors are provided directly at or near aviation obstacles, e.g. on towers of wind turbines or masts remote therefrom, to be mounted at a height above ground from which the impact area can be obscured, while microphone sensors are arranged in a chain-like manner at a lower mounting height in the vicinity of the periphery of the action space of the detector system. It is essential in the case of the microphone sensors that the sound of the aircraft to be detected has the greatest possible unimpaired influence. In the additional arrangement of camera sensors on microphone sensors, the mounting height must allow the free view to the periphery of the action space above a location-dependent minimum elevation angle; this angle results from the local terrain profile and the sensor arrangement in the base area of the action space. In addition, the mounting of the sensors on the mast provides protection against vandalism and theft.

Die Peripherie eines Windenergieparks erstreckt sich über dessen Umfang zuzüglich 2π × 4 km Sicherheitsabstand über eine Länge von mindestens etwa 25 km. Zur rein akustischen Absicherung des Wirkungsbereiches ist eine entsprechende Anzahl von Mikrophonsensoren aufzustellen, während bei Montage an oder nahe Luftfahrthindernissen eine geringere Anzahl von Kamerasensoren benötigt wird. Diesem Nachteil der Mikrophonsensoren steht jedoch der Vorteil gegenüber, dass die Mikrophonsensoren, ggf. mit Kamerasensoren kombiniert, in einfacher Weise an niedrigen und somit leichten Masten, vergleichbar Fahnenmasten, montiert werden können. Dabei bestehen keine baurechtlichen Voraussetzungen und Einschränkungen. Eine Ausrichtung der Mikrophonsensoren ist nicht erforderlich, denn diese arbeiten selbstkalibrierend. Möglicherweise erforderlich werdende Standortwechsel solcher relativ kleiner Sensormasten sind somit einfach und kostengünstig durchführbar. Der Sensorbetrieb ist wartungsfrei.The periphery of a wind farm extends over its circumference plus 2π × 4 km safety distance over a length of at least about 25 km. For purely acoustic protection of the area of action, a corresponding number of microphone sensors must be set up, while a smaller number of camera sensors is required when mounting on or near aviation obstacles. However, this disadvantage of the microphone sensors is offset by the advantage that the microphone sensors, if necessary combined with camera sensors, can be mounted in a simple manner on low and thus light masts, comparable flagpoles. There are no building regulations and restrictions. An alignment of the microphone sensors is not required, because they work self-calibrating. Possibly becoming necessary relocation of such relatively small sensor masts are thus easy and inexpensive to carry out. The sensor operation is maintenance-free.

Die gemeinsame Montage von Kamerasensoren und Mikrophonsensoren an Türmen von Windkraftanlagen ist eher unzweckmäßig, einerseits wegen der unterschiedlichen Wirkreichweiten der Sensoren, andererseits wegen der Eigengeräusche und des Körperschalls der Windkraftanlagen; beide Effekte beeinträchtigen die Funktionsweise der Mikrophonsensoren.The joint installation of camera sensors and microphone sensors on towers of wind turbines is rather impractical, on the one hand because of the different effective ranges of the sensors, on the other hand because of the inherent noise and structure-borne noise of the wind turbines; both effects affect the operation of the microphone sensors.

Die Stromversorgung der Kamera- und Mikrophonsensoren und der Signalweiterleitung an die Detektor-Auswertungseinheit kann aus dem öffentlichen Stromnetz oder mittels eines Hilfsnetzes, beispielsweise eines Notstromsystems, erfolgen. Dies setzt allerdings jeweils den Aufwand einer Kabelanbindung der Sensoren voraus.The power supply of the camera and microphone sensors and the signal transmission to the detector evaluation unit can be made from the public power grid or by means of an auxiliary network, for example an emergency power system. However, this requires in each case the cost of a cable connection of the sensors.

Vorteilhafterweise sind der wenigstens eine Kamerasensor und/oder der wenigstens eine Mikrophonsensor versorgungsautark mit batterie- oder kondensatorgepufferten solaren Stromversorgungen ausgerüstet, so dass eine Kabelanbindung zur Stromversorgung verzichtbar ist.Advantageously, the at least one camera sensor and / or the at least one microphone sensor are self-sufficient with battery or capacitor-buffered solar cells Power supplies equipped so that a cable connection to the power supply is unnecessary.

Mit dem gleichen Ziel technisch minimierten Aufwandes ist vorzugsweise vorgesehen, dass der wenigstens eine Kamerasensor und/oder der wenigstens eine Mikrophonsensor jeweils über Signalverbindungen mit der Detektor-Auswertungseinheit ggf. (auch) untereinander verbunden ist/sind, wobei die Signalverbindungen vorzugsweise drahtlos über Funk erfolgen und Komponenten des Detektorsystems als Funkrelais fungieren können. Die hier auftretenden Funkstrahlleistungen in Höhe von wenigen Milliwatt der schmalbandigen Funkverbindungen im Bereich von maximal einigen 100 Hz sind daher außerordentlich gering. Eine solche Funkverbindung arbeitet im energiearmen Bereich, verursacht von daher keinen Elektrosmog und ermöglicht Einsparungen bei der Verlegung von Erdkabeln.With the same objective technically minimized effort is preferably provided that the at least one camera sensor and / or the at least one microphone sensor in each case via signal connections to the detector evaluation unit, if necessary (also) connected to each other /, wherein the signal connections are preferably wirelessly via radio and components of the detector system can function as a radio relay. The radio beam powers occurring here in the amount of a few milliwatts of narrowband radio communications in the range of a maximum of a few 100 Hz are therefore extremely low. Such a radio link operates in the low-energy range, therefore does not cause electrosmog and enables savings in the laying of underground cables.

In diesen Montage- und Verbindungsarten und bei interner Verwendung von technisch üblicher Ausfallredundanz mit automatischen Selbsttests kann das Detektorsystem über Jahre wartungsfrei betrieben werden.In these types of assembly and connection and internal use of standard failure redundancy with automatic self-tests, the detector system can be operated for years without maintenance.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ergänzen sich mindestens zwei Kamerasensoren, jeweils möglicherweise mehrere Kameraelemente enthaltend und für sich allein einen azimutalen Erfassungsbereich < 360° abdeckend, als Teilkreis-Kamerasensoren zum azimutalen 360°-Erfassungsbereich. Die Gesamtheit der Kamerasensoren für das Detektorsystem muss insgesamt einen azimutalen 360°-Rundum-Erfassungsbereich aufspannen. Dies wird erfindungsgemäß entweder durch mindestens einen Vollkreis-Kamerasensor mit dem Erfassungsbereich 360° oder bevorzugt dadurch realisiert, dass, wie erwähnt, sich mindestens zwei Kamerasensoren als Teilkreis-Kamerasensoren gemeinsam zu dem vorgenannten 360°-Erfassungsbereich ergänzen.According to another development of the invention, at least two camera sensors, each possibly containing a plurality of camera elements and covering an azimuthal detection area <360 ° on their own, complement each other as pitch circle camera sensors for the azimuthal 360 ° detection area. The totality of the camera sensors for the detector system must span an azimuthal 360 ° round detection area as a whole. This is inventively realized either by at least one full-circle camera sensor with the detection range 360 ° or preferably by the fact that, as mentioned, at least two camera sensors complement as a pitch circle camera sensors together to the aforementioned 360 ° detection area.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung weisen die jeweils mindestens zwei Teilkreis-Kamerasensoren zumindest teilweise überlappende Gesichtsfelder auf und bilden eine Stereoanordnung, die die stereoskopische Entfernungsmessung erfasster Luftfahrzeuge auf der Grundlage der Standort-Verbindungsgeraden der Kamerasensoren als Stereobasislängen ermöglicht, wobei jedes Objekt im Wirkungsraum, das sich im überlappenden Gesichtsfeld der Stereopaar-Kamerasensoren befindet, von beiden Teilkreis-Kamerasensoren abgebildet wird. Dabei resultiert mit mindestens drei Teilkreis-Kamerasensoren als Nebenvorteil die Möglichkeit der stereoskopischen Entfernungsmessung erfasster Luftfahrzeuge, in diesem Fall auf der Grundlage der Standortdistanzen der Kamerasensoren als Stereobasislängen. Voraussetzung ist dabei, dass jedes Objekt im Wirkungsraum im Gesichtsfeld von wenigstens zwei Kamerasensoren abgebildet wird.According to another development of the invention, the at least two partial circle camera sensors have at least partially overlapping fields of view and form a stereo arrangement which enables the stereoscopic distance measurement of detected aircraft on the basis of the location connecting line of the camera sensors as stereo base lengths, wherein each object in the action space, the is in the overlapping field of view of the stereo pair camera sensors, is imaged by both partial circle camera sensors. The result of at least three partial circle camera sensors as a side advantage is the possibility of stereoscopic distance measurement of detected aircraft, in this case on the basis of the location distances of the camera sensors as stereo base lengths. The prerequisite is that each object in the action space is imaged in the field of view by at least two camera sensors.

Zusatzvorteile der Anordnung von Kamerasensoren an voneinander abgesetzten bzw. räumlich voneinander getrennten Standorten, beispielsweise an außenliegenden Windkraftanlagen in einem Windenergiepark, bestehen darin, dass (a) große Stereobasislängen erhalten werden, die eine hohe Genauigkeit der triangulierenden Entfernungsmessung erlauben, und dass (b) Wirkungsbereich-Abschattungen durch die Luftfahrthindernisse selbst vermieden werden, indem eine auf einen Kamerasensor wirkende lokale Abschattung mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht zugleich auch auf die anderen Detektoren wirkt.Additional advantages of the arrangement of camera sensors at remote or spatially separated locations, such as on external wind turbines in a wind farm, are that (a) large stereo base lengths are obtained, which allow high accuracy of the triangulating distance measurement, and that (b) range of effect Shading by the aviation obstacles themselves be avoided by a local sensor acting on a camera sensor shadowing with high probability not at the same time also affects the other detectors.

Vorteilhafterweise sind die mindestens zwei Teilkreis-Kamerasensoren mit zumindest teilweise überlappenden Gesichtsfeldern unmittelbar an dem Luftfahrthindernis angeordnet, insbesondere an dem Turm einer Windkraftanlage, und zwar in einem Montageabstand, der als stereoskopische Entfemungsmessbasis bis zur Peripherie des Wirkungsraums ausreicht. Die mindestens zwei Teilkreis-Kamerasensoren bilden somit mindestens ein Stereopaar, wobei jedes Objekt im Wirkungsraum, das sich im überlappenden Gesichtsfeld eines Stereopaares von Kamerasensoren befindet, von beiden Kamerasensoren abgebildet wird.Advantageously, the at least two pitch circle camera sensors with at least partially overlapping fields of view are arranged directly on the aviation obstacle, in particular on the tower of a wind power plant, specifically in a mounting distance which is sufficient as a stereoscopic distance measuring base up to the periphery of the action space. The at least two partial circle camera sensors thus form at least one stereo pair, wherein each object in the action space, which is located in the overlapping field of view of a stereo pair of camera sensors, is imaged by both camera sensors.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung enthält jeder Mikrophonsensor wenigstens ein Mikrophonelement mit gerichteter oder ungerichteter Empfangsamplitudencharakteristik. Bei den Mikrophonelementen kann es sich gemäß dem Stand der Technik um Mikrophone mit Rundum-Empfangscharakteristik, sogenannte Kugelmikrophone, handeln, oder es können intern mehrere Mikrophone mit gerichteter Empfangscharakteristik, Richtmikrophone genannt, fächerartig angeordnet sein, so dass durch Auswertung der Signale dieses Mikrophonfächers insgesamt eine näherungsweise Richtungsbestimmung erfasster Schallquellen erfolgen kann, z.B. auch eines Luftfahrzeugs.According to another embodiment of the invention, each microphone sensor contains at least one microphone element with directional or undirected reception amplitude characteristic. According to the prior art, the microphone elements may be microphones with omnidirectional reception characteristics, so-called spherical microphones, or internally a plurality of microphones with directed reception characteristics, called directional microphones, may be arranged in a fan-like manner, so that by evaluating the signals of this microphone fan altogether one Approximate direction determination of detected sound sources can be done, eg also an aircraft.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung enthält jeder Mikrophonsensor mehrere Mikrophonelemente in linearer, nicht kollinear ebener oder nicht koplanarer räumlicher Anordnung für die schallinterferometrische Richtungspeilung von Schallquellen auf der Grundlage von Differenzen der Schalllaufzeiten zu den Mikrophonelementen.According to an advantageous development, each microphone sensor contains a plurality of microphone elements in a linear, non-collinear plane or non-coplanar spatial arrangement for the sound interferometric directional bearing of sound sources on the basis of differences in the sound propagation times to the microphone elements.

Ferner kann für jeden einzelnen Mikrophonsensor eine schallspektrale Analyse der Signale der Mikrophonelemente vorgenommen werden, um die gesuchte Schallquelle von anderen Schallquellen zu unterscheiden und akustisch deren Richtung zu peilen. Die Auswertung kann vorzugsweise in einer sensorinternen Auswertungseinheit oder in der zentralen Detektor-Auswertungseinheit erfolgen.Furthermore, a sound-spectral analysis of the signals of the microphone elements can be made for each individual microphone sensor in order to distinguish the desired sound source from other sound sources and to acoustically direct their direction. The evaluation may preferably be in one sensor-internal evaluation unit or in the central detector evaluation unit.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mehrere räumlich voneinander getrennte Mikrophonsensoren zur Erhöhung der Erfassungssicherheit und Ortungsgenauigkeit eines Luftfahrzeugs zusammenwirken.It is preferably provided that a plurality of spatially separate microphone sensors cooperate to increase the detection reliability and locating accuracy of an aircraft.

Gemäß einer anderen Weiterbildung kann das erfindungsgemäße Detektorsystem ein Sichtweitenmessgerät aufweisen, dessen Signale wie diejenigen der Kamerasensoren und der Mikrophonsensoren mit der Detektor-Auswertungseinheit verbunden sind und zur Erhöhung der Aussagesicherheit der Detektorentscheidungen genutzt werden können. Das Sichtweitenmessgerät muss dabei nicht die hohe Genauigkeit zertifizierter Geräte aufweisen, wie sie beispielsweise für die bei großer Sichtweite gebotene Abschwächung der Lichtstärke der Hinderniskennzeichnung vorgeschrieben ist.According to another development, the detector system according to the invention can have a visibility measuring device whose signals, such as those of the camera sensors and the microphone sensors, are connected to the detector evaluation unit and can be used to increase the reliability of the detector decisions. The visibility meter does not need to have the high accuracy of certified equipment, such as is required for the attenuation of obstacle marking attenuation provided with high visibility.

In einer anderen Weiterbildung kann das erfindungsgemäße Detektorsystem eine Windmessvorrichtung zur Messung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung aufweisen, deren Signale gleichfalls mit der Detektor-Auswertungseinheit verbunden sind und zur Erhöhung der Aussagesicherheit der Mikrophonsensoren genutzt werden können. Die Windmessvorrichtung muss dabei nicht die hohe Genauigkeit zertifizierter Geräte aufweisen, wie sie beispielsweise für die Flugleiter-Windauskunft an Flugplätzen vorgeschrieben ist.In another refinement, the detector system according to the invention can have a wind measuring device for measuring the wind speed and the wind direction, the signals of which are likewise connected to the detector evaluation unit and can be used to increase the reliability of the microphone sensors. The wind measuring device does not have to have the high accuracy of certified equipment, as it is prescribed, for example, for the Flugleiter wind information at airfields.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Detektorsystems;
2 eine beispielhafte erfindungsgemäße Anordnung von Kamerasensoren und Mikrophonsensoren sowie der Detektor-Auswertungseinheit in einem und um einen Windenergiepark gemäß einer ersten Ausführungsform;
3 eine beispielhafte erfindungsgemäße Anordnung von Kamerasensoren und Mikrophonsensoren sowie der Detektor-Auswertungseinheit in einem und um einen Windenergiepark gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 einen Horizontalschnitt durch eine Ausführungsform einer stereoskopischen Anordnung von zwei Kamerasensoren am Turm einer Windkraftanlage;
5 eine erste Ausführungsform eines Mikrophonsensors, zwei Mikrophonelemente in linearer Anordnung umfassend; und
6 eine zweite Ausführungsform eines Mikrophonsensors, vier Mikrophonelemente in Tetraeder-Anordnung umfassend.

The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. In the drawings shows:

1 a block diagram of the detector system according to the invention;
2 an exemplary inventive arrangement of camera sensors and microphone sensors and the detector evaluation unit in and around a wind energy park according to a first embodiment;
3 an exemplary inventive arrangement of camera sensors and microphone sensors and the detector evaluation unit in and around a wind energy park according to a second embodiment;
4 a horizontal section through an embodiment of a stereoscopic arrangement of two camera sensors on the tower of a wind turbine;
5 a first embodiment of a microphone sensor comprising two microphone elements in a linear array; and
6 a second embodiment of a microphone sensor comprising four microphone elements in tetrahedral arrangement.

Das in 1 in einem schematischen Blockschaltbild dargestellte erfindungsgemäße Detektorsystem 14 für die bedarfsgesteuerte Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen 10, wie Windkraftanlagen 12, weist wenigstens einen Kamerasensor 1 und/oder wenigstens einen Mikrophonsensor 2, also wenigstens einen Kamerasensor 1 oder wenigstens einen Mikrophonsensor 2 oder wenigstens einen Kamerasensor 1 und wenigstens einen Mikrophonsensor 2, sowie wenigstens eine mit diesem/diesen verbundene Detektor-Auswertungseinheit 3 auf. Die wenigstens eine Detektor-Auswertungseinheit 3 ist derart ausgebildet, dass sie aus den bei ihr eingehenden Signalen 9; 13 bzw. 9, 13 des Sensors 1; 2/der Sensoren 1, 2 die Anwesenheit eines Luftfahrzeugs in einem vorbezeichneten Wirkungsraum ermittelt und in diesem Fall ein Einschaltsignal 4 für die Kennzeichnung des Luftfahrthindernisses 10 ausgibt.This in 1 in a schematic block diagram illustrated inventive detector system 14 for on-demand identification of aviation obstacles 10 like wind turbines 12 , has at least one camera sensor 1 and / or at least one microphone sensor 2 So at least one camera sensor 1 or at least one microphone sensor 2 or at least one camera sensor 1 and at least one microphone sensor 2 , as well as at least one associated with this / these detector evaluation unit 3 on. The at least one detector evaluation unit 3 is designed such that it from the signals received at her 9 ; 13 respectively. 9 . 13 of the sensor 1 ; 2 / of the sensors 1 . 2 detects the presence of an aircraft in a previously defined effective space and in this case a switch-on signal 4 for the identification of the aviation obstacle 10 outputs.

Optional können wenigstens ein Sichtweitenmessgerät 5 sowie wenigstens eine Windmessvorrichtung 6 vorgesehen sein, dessen/deren Signale 16, 17 als Ausgangssignale ebenfalls mit der Detektor-Auswertungseinheit 3 verbunden sind.Optionally, at least one visibility meter 5 and at least one wind measuring device 6 be provided, whose / their signals 16 . 17 as output signals also with the detector evaluation unit 3 are connected.

2 zeigt in kartenähnlicher Aufsicht eine beispielhafte Anordnung des Detektorsystems 14 von drei jeweils als Kreis dargestellten Kamerasensoren 1 und zwölf jeweils als Dreieck dargestellten Mikrophonsensoren 2 in und um einen Windenergiepark, hier beispielhaft bestehend aus sechzehn Windkraftanlagen 12, gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 shows in card-like plan an exemplary arrangement of the detector system 14 of three camera sensors, each shown as a circle 1 and twelve microphone sensors each shown as a triangle 2 in and around a wind energy park, here exemplarily consisting of sixteen wind turbines 12 , According to a first embodiment.

Die Kamerasensoren 1 sind in einer Dreiecksanordnung an oder nahe bei drei im Windenergiepark außenliegenden Windkraftanlagen 12 ortsfest montiert. Ihre Überwachungsbereiche in den Wirkungsraum hinein ergänzen sich azimutal zur 360°-Rundum-Überwachung. Die Mikrophonsensoren 2 sind als geschlossene Kette in einem Abstand zur Peripherie des Windenergieparks hin jeweils ortsfest montiert. Die ausgehenden Signale 9, 13 der Kamerasensoren 1 und der Mikrophonsensoren 2 werden der Detektor-Auswertungseinheit 3 zugeführt, die, wie zuvor erwähnt, die Anwesenheit eines Luftfahrzeugs im Wirkungsraum der bedarfsgesteuerten Hinderniskennzeichnung feststellt und in diesem Fall das Einschaltsignal 4 für diese Kennzeichnung ausgibt. Die Kamerasensoren 1 können, wie in 2 gestrichelt angedeutet, über weitere Leitungen 23 untereinander verbunden sein. Ebenso können die Mikrophonsensoren 2, wie in 2 gestrichelt angedeutet, über weitere Leitungen 24 untereinander verbunden sein. Es ist ferner möglich, Kamerasensoren 1 und Mikrophonsensoren 2 über eine weitere Leitung 25 miteinander zu verbinden.The camera sensors 1 are in a triangular arrangement at or near three wind turbines external to the wind farm 12 fixed in place. Their monitoring areas into the action space complement each other azimuthally to the 360 ° -Rundum monitoring. The microphone sensors 2 are each mounted stationary as a closed chain at a distance to the periphery of the wind farm. The outgoing signals 9 . 13 the camera sensors 1 and the microphone sensors 2 become the detector evaluation unit 3 which, as previously mentioned, detects the presence of an aircraft in the action space of the demand-controlled obstacle marking and in this case the switch-on signal 4 for this marking. The camera sensors 1 can, as in 2 indicated by dashed lines, via other lines 23 be interconnected. Likewise, the microphone sensors 2 , as in 2 indicated by dashed lines, over other lines 24 be interconnected. It is also possible to use camera sensors 1 and microphone sensors 2 over another line 25 to connect with each other.

Die Kamerasensoren 1 sind bei diesem Ausführungsbeispiel von den Mikrophonsensoren 2 örtlich getrennt. Die Sensoren können gemäß einer anderen Ausführungsform an dem Hindernis montiert sein.The camera sensors 1 are in this embodiment of the microphone sensors 2 locally separated. The sensors may be mounted on the obstacle according to another embodiment.

3 zeigt in kartenähnlicher Aufsicht wie in 2 einen Windenergiepark, bestehend aus sechzehn Windkraftanlagen 12, umgeben von einem äußeren Kranz von zwölf jeweils als Dreieck dargestellten Mikrophonsensoren 2 und gemäß einer zweiten Ausführungsform mit acht Mikrophonsensoren 2 in jeweiliger Zusammenmontage mit Kamerasensoren 1, d.h. jeweils ein Mikrophonsensor 2 und ein Kamerasensor 1 sind zusammenmontiert. Die Kombination ist dargestellt als Dreieck im Kreis. An den Windkraftanlagen 12 befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel weder Kamerasensoren 1 noch Mikrophonsensoren 2. Wiederum sind die ausgehenden Signale 9, 13 der Kamerasensoren 1 und der Mikrophonsensoren 2 mit der Detektor-Auswertungseinheit 3 verbunden, die die Anwesenheit eines Luftfahrzeugs im Wirkungsraum der bedarfsgesteuerten Hinderniskennzeichnung feststellt und in einem solchen Fall das Einschaltsignal 4 für die Kennzeichnung der Windkraftanlagen 12 ausgibt. 3 shows in card-like supervision as in 2 a wind energy park consisting of sixteen wind turbines 12 surrounded by an outer ring of twelve microphone sensors each shown as a triangle 2 and according to a second embodiment with eight microphone sensors 2 in each assembly with camera sensors 1 ie one microphone sensor each 2 and a camera sensor 1 are assembled together. The combination is represented as a triangle in a circle. At the wind turbines 12 There are neither camera sensors in this embodiment 1 still microphone sensors 2 , Again, the outgoing signals 9 . 13 the camera sensors 1 and the microphone sensors 2 with the detector evaluation unit 3 which detects the presence of an aircraft in the action space of on-demand obstacle marking and in such a case the turn-on signal 4 for the identification of wind turbines 12 outputs.

Ähnlich wie in 2 können die Kamerasensoren 1, wie auch in 3 gestrichelt angedeutet, über die weiteren Leitungen 23 untereinander verbunden sein. Ebenso können die Mikrophonsensoren 2, wie in 3 gestrichelt angedeutet, über die weiteren Leitungen 24 untereinander verbunden sein. Es ist ferner möglich, Kamerasensoren 1 und Mikrophonsensoren 2 über die weiteren Leitungen 25 miteinander zu verbinden.Similar to in 2 can the camera sensors 1 as well as in 3 indicated by dashed lines, on the other lines 23 be interconnected. Likewise, the microphone sensors 2 , as in 3 indicated by dashed lines, on the other lines 24 be interconnected. It is also possible to use camera sensors 1 and microphone sensors 2 over the other lines 25 to connect with each other.

4 zeigt im Horizontalschnitt eine beispielhafte Anordnung von zwei baugleichen Kamerasensoren 1 und 1', welche jeweils zwei baugleiche Kameraelemente 7 bzw. 7' mit zugehöriger in 4 lediglich angedeuteter Aufnahmesteuerungs- und Auswertungseinheit 8 bzw. 8' aufweisen, die ihre in 4 ebenfalls lediglich angedeuteten Ausgangssignale 9 bzw. 9' der Detektor-Auswertungseinheit 3 des Detektorsystems 14 zuleiten. Die beiden Kamerasensoren 1 und 1' sind um einen im schraffierten Querschnitt dargestellten etwa zylindrischen Turm 18 einer Windkraftanlage in fester Montage und in ausreichender Höhe über Grund angeordnet, um Blickfreiheit zum Horizont zu ermöglichen. 4 shows in horizontal section an exemplary arrangement of two identical camera sensors 1 and 1' , which each have two identical camera elements 7 respectively. 7 ' with associated in 4 merely indicated recording control and evaluation unit 8th respectively. 8th' that have their in 4 also only indicated output signals 9 respectively. 9 ' the detector evaluation unit 3 of the detector system 14 forward. The two camera sensors 1 and 1' are about an approximately cylindrical tower shown in hatched cross-section 18 a wind turbine in a fixed installation and arranged at a sufficient height above ground, to allow for freedom from the horizon.

Jedes der in 4 abgebildeten Kameraelemente 7 bzw. 7' hat eine azimutale Gesichtsfeldbreite γ > 90° bzw. γ' > 90°. Ferner bilden die horizontalen optischen Achsenrichtungen η bzw. η' der beiden Kameraelemente 7 bzw. 7' in einem Kamerasensor 1 bzw. 1' miteinander einen Winkel von 90° und spannen zwischen den extrem außenliegenden Blickrichtungen µ und µ', die gemäß 4 nicht mit den Achsenrichtungen η bzw. η' fluchten, gemeinsam einen azimutalen Erfassungsbereich > 270°, beispielsweise von 280°, auf. Die Blickrichtungen µ und µ' liegen also nicht in einer Verlängerung der Achsenrichtungen η bzw. η'. Die in 4 eingezeichneten Blickrichtungen µ, µ auf der einen Seite und µ', µ' auf der anderen Seite verlaufen jeweils parallel zueinander.Each of the in 4 pictured camera elements 7 respectively. 7 ' has an azimuthal field of view width γ> 90 ° or γ '> 90 °. Furthermore, the horizontal optical axis directions form η and η 'of the two camera elements 7 respectively. 7 ' in a camera sensor 1 respectively. 1' at an angle of 90 ° and clamp between the extremely external viewing directions μ and μ ', according to 4 not aligned with the axis directions η and η ', together an azimuthal detection range> 270 °, for example, of 280 °, on. The viewing directions μ and μ 'are therefore not in an extension of the axis directions η and η'. In the 4 Plotted viewing directions μ, μ on the one hand and μ ', μ' on the other side each run parallel to each other.

In jedem der beiden Kamerasensoren 1 bzw. 1' blickt eines der beiden Kameraelemente 7 bzw. 7' in dieselbe Richtung. Die Achse β ist also parallel zur Achse β', so dass sich in dem übereinstimmenden azimutalen Erfassungsbereich (γ = γ' > 90°) eine stereoskopische Auswertungsmöglichkeit auf der Grundlage der Stereobasis mit einem Ortsversatz ε der Kameras ergibt.In each of the two camera sensors 1 respectively. 1' looks at one of the two camera elements 7 respectively. 7 ' in the same direction. The axis β is thus parallel to the axis β ', so that in the coincident azimuthal detection range (γ = γ'> 90 °) results in a stereoscopic evaluation possibility on the basis of the stereo base with a spatial offset ε of the cameras.

Auf diese Weise erfolgt die Entfernungsbestimmung zu Objekten, die sich im azimutalen Erfassungsbereich der beiden ein Stereopaar bildenden Kamerasensoren 1 und 1' befinden, in folgender Weise: aus der Winkelparallaxe eines entfernten Objekts und dem Ortsversatz ε der Kameras kann trigonometrisch die Entfernung zu dem Objekt, z.B. einem Flugzeug, ermittelt werden. Seiten- und Höhenwinkel, Azimut und Elevation, des Objekts ergeben sich aus dem Ort des Objektabbildes im Bild des stereoskopischen Kameraelements 7 oder 7' und aus der festen Objektivbrennweite, so dass diese Anordnung eine räumliche Ortung des Objekts in den drei Polarkoordinaten Radius, Azimutwinkel, Elevationswinkel erlaubt. Die Kalibrierung der stereoskopischen Kameraelemente 7 bzw. 7' in den Anordnungen der Kamerasensoren 1 bzw. 1' erfolgt zweckmäßig anhand der gleichzeitigen Aufnahme sehr weit entfernter Objekte, beispielsweise des Sternenhimmels, mit beiden Kamerasensoren 1 und 1' bzw. beiden stereoskopischen Kameraelementen 7 und 7'.In this way, the distance is determined to objects that are in the azimuthal detection range of the two camera sensors forming a stereo pair 1 and 1' in the following way: from the angular parallax of a distant object and the spatial offset ε of the cameras, the distance to the object, eg an aircraft, can be determined trigonometrically. Side and elevation angles, azimuth and elevation, of the object result from the location of the object image in the image of the stereoscopic camera element 7 or 7 ' and from the fixed lens focal length, so that this arrangement allows a spatial location of the object in the three polar coordinates radius, azimuth angle, elevation angle. The calibration of the stereoscopic camera elements 7 respectively. 7 ' in the arrangements of the camera sensors 1 respectively. 1' is suitably based on the simultaneous recording very distant objects, such as the starry sky, with both camera sensors 1 and 1' or both stereoscopic camera elements 7 and 7 ' ,

In einer Seitenansicht zeigt 5 ein Beispiel eines Mikrophonsensors 2 zur Verwendung im erfindungsgemäßen Detektorsystem 14. Der Mikrophonsensor 2 weist zwei vertikal übereinander angeordnete Mikrophonelemente 11 auf, deren Ausgangssignale 19, 20 zu einer internen Signal-Auswertungseinheit 15 geleitet werden, in der die Signale digitalisiert und zur Auswertung in der Detektor-Auswertungseinheit 3 aufbereitet oder lokal ausgewertet und schließlich als Signale 13 zur Detektor-Auswertungseinheit 3 geleitet werden.In a side view shows 5 an example of a microphone sensor 2 for use in the detector system according to the invention 14 , The microphone sensor 2 has two vertically superimposed microphone elements 11 on, whose output signals 19 . 20 to an internal signal evaluation unit 15 in which the signals are digitized and for evaluation in the detector evaluation unit 3 prepared or evaluated locally and finally as signals 13 to the detector evaluation unit 3 be directed.

Bei der Auswertung wird neben den Schallspektren der von dem Mikrophonsensor 2 detektierten Geräusche auch die Schalllaufzeitdifferenz zwischen den beiden Mikrophonelementen 11 ermittelt, die über die Schallgeschwindigkeit und den Abstand zwischen den beiden Mikrophonelementen 11 funktional mit der Laufwegdifferenz δ bzw. dem Einfallselevationswinkel α einer einlaufenden Schallwelle verbunden ist, so dass dieser Einfallselevationswinkel α entsprechend einer schallinterferometrischen Peilung berechnet werden kann. Das ausgehende Signal 13 der Signal-Auswertungseinheit 15 wird der Detektor-Auswertungseinheit 3 des Detektorsystems 14 zugeleitet. Der dargestellte Mikrophonsensor 2 erlaubt anhand des Elevationswinkels α u.a. die Unterscheidung von Geräuschen aus dem Bodenbereich von solchen aus dem Luftbereich.In the evaluation, in addition to the sound spectra of the microphone sensor 2 detected sounds also the sound transit time difference between the two microphone elements 11 determined, the speed of sound and the distance between the two microphone elements 11 is functionally connected to the path difference δ or the incidence elevation angle α of an incoming sound wave, so that this incidence elevation angle α can be calculated according to a sound interferometric bearing. The outgoing signal 13 the signal evaluation unit 15 becomes the detector evaluation unit 3 of the detector system 14 fed. The illustrated microphone sensor 2 allows on the basis of the elevation angle α, inter alia, the distinction of noise from the ground area of those from the air sector.

Eine erweiterte Ausgestaltung eines Mikrophonsensors 2 zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Detektorsystem 14 zeigt 6. Hier sind vier Mikrophonelemente 11 in Tetraeder-Anordnung über die Signal-Auswertungseinheit 15 zusammengeschaltet, indem die Ausgangssignale 19 bis 22 der Mikrophonelemente 11 mit der Signal-Auswertungseinheit 15 verbunden sind. Durch schallinterferometrische Winkelpeilung zwischen jeweils zwei der vier Mikrophonelementen 11, entsprechend der Zahl der Kanten des Tetraeders also in sechs möglichen Kombinationen, wird die Raumrichtung zu einer Schallquelle, beispielsweise zu einem Luftfahrzeug, in Azimut und Elevationswinkel bestimmt.An advanced embodiment of a microphone sensor 2 for use in the detector system according to the invention 14 shows 6 , Here are four microphone elements 11 in tetrahedral arrangement via the signal evaluation unit 15 interconnected by the output signals 19 to 22 the microphone elements 11 with the signal evaluation unit 15 are connected. By sound interferometric angle estimation between each two of the four microphone elements 11 , According to the number of edges of the tetrahedron so in six possible combinations, the spatial direction is determined to a sound source, such as an aircraft, in azimuth and elevation angle.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009026407 A1 [0010]
EP 1486798 A2 [0011]
DE 102006007536 A1 [0018]
WO 2006/092137 A1 [0019]

Claims

Detector system for on-demand identification of aviation obstacles (10), such as wind turbines (12) or the like, characterized in that at least one camera sensor (1) and / or at least one microphone sensor (2) and at least one associated with this / these detector evaluation unit ( 3) are provided, and the detector evaluation unit (3) is designed such that it from the received at her signals (9, 13) of the sensor (1; 2) / the sensors (1, 2) the presence of an aircraft in determined a predetermined effect space and outputs a turn-on signal (4) for the identification in this case.

Detector system after Claim 1 , characterized in that the at least one camera sensor (1) of the at least one microphone sensor (2) is arranged locally separated.

Detector system after Claim 1 or 2 Characterized in that the at least one camera sensor (1) is mounted in panorama free height above the ground in the vicinity of the aviation obstacle (10) or on the latter itself, while the at least one microphone sensor (2) (in the vicinity of the periphery of the action area of the detector system 14) is preferably arranged at a lower mounting height than the at least one camera sensor (1).

Detector system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one camera sensor (1) and / or the at least one microphone sensor (2) are self-sufficiently equipped with battery or capacitor-buffered solar power supplies.

Detector system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one camera sensor (1) and / or the at least one microphone sensor (2) in each case via signal connections (9, 13) with the detector evaluation unit (3) and / or each other is connected / are, wherein the signal connections (9) preferably be made wirelessly via radio and components of the detector system can act as a radio relay.

Detector system according to one of the preceding claims, characterized in that at least two camera sensors (1, 1 '), each possibly containing a plurality of camera elements (7, 7') and covering an azimuthal detection area <360 ° by themselves, can be used as pitch circle camera sensors ( 1, 1 ') to the azimuthal 360 ° detection area.

Detector system after Claim 6 characterized in that the respective at least two partial circle camera sensors (1, 1 ') have at least partially overlapping fields of view and form a stereo arrangement which determines the stereoscopic distance measurement of detected aircraft on the basis of the location connecting line of the camera sensors (1, 1') Allows stereo base lengths, with each object in the action space located in the overlapping field of view of the stereo pair camera sensors (1, 1 ') being imaged by both sub-circle camera sensors (1, 1').

Detector system after Claim 7 , characterized in that the at least two partial circle camera sensors (1, 1 ') with at least partially overlapping fields of view are arranged directly on the aviation obstacle (10).

Detector system according to one of the preceding claims, characterized in that each microphone sensor (2) contains at least one microphone element (11) with directional or undirected reception amplitude characteristic.

Detector system according to one of the preceding claims, characterized in that each microphone sensor (2) has a plurality of microphone elements (11) in a linear, non-collinear or non-coplanar spatial arrangement for the sound interferometric directional bearing of sound sources on the basis of differences in sound propagation times to the microphone elements (11 ) contains.

Detector system according to one of the preceding claims, characterized in that each microphone sensor (2) contains an internal signal evaluation unit (15) for the sound spectral analysis of the signals of the microphone elements (11).

Detector system according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of spatially separate microphone sensors (2) cooperate to increase the detection reliability and locating accuracy of an aircraft.

Detector system according to one of the preceding claims, characterized in that a visibility measuring device (5) is provided, whose signals (16) are connected to the detector evaluation unit (3).

Detector system according to one of the preceding claims, characterized in that a wind measuring device (6) for measuring the wind speed and the wind direction provided is, whose signals (17) are connected to the detector evaluation unit (3).