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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Informationen mittels Scatter nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Übertagung mittels Scatter von Informationen nach Anspruch 3.
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Stand der Technik
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Breitband Car-To-Car Kommunikation ist innerhalb des von Mobilfunknetzen, wie UMTS, LTE usw. abgedeckten Gebietes vorhanden, aber ein Netzausbau z. B. zum Abdecken der gesamten Outdoorgebiete ist nicht geplant. Das betrifft insbesondere SUVs, wenn diese im Outdoorbereich bewegt werden. „Aircraft Scatter" ist eine Funktechnik aus dem Amateurfunk/Harn Radio Bereich, bei dem ein Flugzeug als „Reflektor" verwendet wird.
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Im Amateurfunk/Harn Radio Bereich wird versucht, möglichst „entfernte" Kommunikationspartner (DX Stations) zu finden, was im Gegensatz bei der Verwendung der Car-To-Car Kommunikation steht. Für solch einen Ansatz müssen hierzu entsprechende Winkelverhältnisse zum reflektierenden Flugzeug berücksichtigt werden, um den jeweiligen Kommunikationspartner zu erreichen. Diese Technik ist innerhalb des Amateurfunk/Harn Radio Bereiches bei stationären Sendern und Empfängern erprobt.
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Die
US 5 278 568 A gibt eine generelle Beschreibung von Meteor-Scatter-Kommunikation zwischen mobilem Sender/Empfänger und fester Basis-Station an.
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Die
CN 2012 33 956 Y offenbart eine schnelle Ausrichtvorrichtung für die Richt-Antenne eines Scatter-Kommunikations-Systems in Fahrzeugen. Für die Anwendung im fahrenden Fahrzeug sind die offengelegten Schriften nicht sonderlich geeignet, da sie alle Flugzeuge anzeigen, was sehr unübersichtlich ist, und scheinbar im Dauerbetrieb arbeiten. Es wird gesendet bis ein Flugzeug im relevanten Bereich auftaucht und die Funkwellen reflektiert.
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Breitband Outdoor Car-to-Car Kommunikation wäre von der Mobilfunktechnologie in nicht abgedeckten Gebieten unter Verwendung von Satellitenkommunikation möglich, aber kostspielig, besonders die Breitbandnutzung.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Anspruch 1 und den Anspruch 3 gelöst.
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Beschreibung und Vorteile der Erfindung
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Wie schon vorher erwähnt, kann diese Art der Kommunikation im Outdoorbereich auch über Satellitenkommunikation bereitgestellt werden, dann sind aber insbesondere bei Breitbandnutzung die Kosten wohl nur noch von Fernsehgesellschaften zu bezahlen. Bei der hier vorgeschlagenen Kommunikation fallen keine Nutzungskosten an. Die hier beschriebene Vorgehensweise wäre auch im maritimen Bereich bei Schiff-zu-Schiff-Breitbandverbindungen anwendbar, um teure Satellitenverbindungen zu vermeiden.
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Technische Vorteile der Erfindung
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Ein technischer Vorteil der Erfindung ist das automatische Ermitteln der Flugzeuge, die für eine Reflektion in den angenommenen Zielbereich des Kommunikationspartners, um letzte bekannte Position oder um geplanten aktuellen Aufenthaltsort geeignet sind, wobei ein Aktivieren des Senders nur in dem Zeitraum, in dem sich die Flugzeuge in einer günstigen Position befinden, erfolgt. Die Anzeige der abgeschätzten Reflexionsgebiete kann in Form von Ellipsen für die geeigneten Flugzeuge erfolgen.
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Der Fokus der Erfindung liegt auf dem direkten Empfang der ADS-B Signale, da im Outdoorbereich der Internetempfang eventuell zu eingeschränkt ist.
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Die Argumentation aus dem Internet, der direkte ADS-B Empfang sei wenig geeignet, gilt insbesondere für die Zielsetzung der Amateurfunker, möglichst weit zu senden. Hierfür werden weit entfernte Flugzeuge jenseits der 300 Meilen benötigt, deren ADS-B Signale nicht mehr direkt empfangbar sind. In der erfindungsgemäßen Anwendung werden nur relativ kurze Entfernungen überbrückt, daher werden nahe Flugzeuge benötigt, deren ABS-B Signale direkt empfangbar ist.
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Eine weitere Überlegung geht dahin, ob bei diesen kurzen Entfernungen der steile Anstrahlwinkel genügend Reflektion ermöglicht oder sogar bessere Reflexion als ein flacher Winkel erzielt.
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Neben den ADS-B Signalen können auch noch die im VHF Bereich von 119–137 MHz versendeten ACARS-Textnachrichten zum Anpeilen des entsprechenden Senders im Flugzeug mittels Funkpeilung verwendet werden. Dazu kann die im Regelfall schon vorhandene FM-Radio Technik (insbesondere dann, wenn diese als SDR Software Defined Radio realisiert wurde) bzgl. der VHF-Empfänger verwendet werden, es sind noch verbesserte und steuerbare Richtantennen zusätzlich vorzuleisten. ACARS-Textnachrichten werden sowohl über VHF als auch über Satellitenkommunikation versendet, für unsere Zwecke zum Anpeilen und Orten sind nur die über VHF gesendeten von Interesse. Ansonsten beinhalten ACARS-Textnachrichten Inhalte für Air Traffic Control (anstelle von Sprachdialogen) oder Aeronautical Operation Control (z.B. Wartungsmeldungen für Triebwerke) deren Inhalte im Einzelfall auch für die hier vorliegenden Anwendungsfälle verwendet werden können. In gewissen Fällen können auch GPS-Positionsangaben innerhalb von z.B. Wartungsmeldungen für Triebwerke verwendet werden. Unser hier vorliegendes Hauptinteresse an den ACARS Meldungen ist jedoch die Anpeilung des diese Meldungen aussendenden Flugzeugs. Da diese Übertragungswege sehr schmalbandig sind, kann von einem zeitweise einigermaßen kontinuierlichen Datenstrom ausgegangen werden. Es hat sich in der Vergangenheit schon gezeigt, dass ACARS-Textnachrichten bzgl. Triebwerkswartungsinformationen einen erheblichen Beitrag zur Klärung von tatsächlich erfolgten Flugrouten bzw. Abweichungen von ursprünglich geplanten Flugrouten beigetragen haben. Da Radio-Navigations-Headunits üblicherweise mit Doppeltunern arbeiten, kann darauf aufbauend eine Anpeilung von Sendern von ACARS-Textmeldungen auch parallel erfolgen.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Beide Fahrzeuge sind mit jeweils einem Sender und einem Empfänger, etwa für ein SUV, ausgestattet und umfassen jeweils:
- – 1 ADS-B-Empfangsanlage zum Empfang der Flugpositionen der z. B. Linienflüge;
- – 1 Empfangsanlage für das gemeinsam benutzte Amateurfunkband, wie z. B. im 10–10,5 GHz-Bereich;
- – 1 Senderanlage für das gemeinsam benutzte Amateurfunkband, wie z. B. im 10–10,5 GHz-Bereich;
- – 1 Antenne für ADS-B;
- – 1 positionierbare mit Motor ausgestatte Richt-Antenne für das gemeinsam benutzte Amateurfunkband, wie z. B. im 10–10,5 GHz-Bereich;
- – Erweiterungen der schon vorhandenen Radio-Navigations-Headunit mit GPS:
– HMI- Bedienung der Sende- und Empfangsanlagen,
– HMI-Map-Darstellung zur Eingabe des ausgewählten Sender/Empfangsgebietes, d. h. der angenommene Aufenthaltsort des anderen SUVs und zur Angabe der erfolgreichen RTTY-Testverbindungen, die mögliche Empfangsregion kennzeichnet,
– Applikation für automatische Antennennachführung,
– Applikation für automatischen RTTY Datenverbindungsaufbau,
– Applikation zur Handhabung der ADS-B-Meldungen,
– Applikation zur Handhabung der Sende- und Empfangsanlagen etwa im 10–10,5 GHz-Bereich,
– Ausgabe von erhaltenen Videostreams,
– Kamera zum Senden von Videostreams,
– Optional noch Peilempfänger für den Empfang von ACARS-Textnachrichten zum verbesserten Anpeilen des Flugzeugs auf den entsprechenden ACARS VHF Frequenzen im Bereich 129–137 MHz was bzgl. des benutzten Frequenbandes nur etwas über dem des FM Radios liegt und somit bei einem auf SDR (Software Defined Radio) Technik basierenden UKW Empfänger ohne bedeutsamen Zusatzaufwand machbar ist,
– Optional noch ausrichtbare Peilantennen für den Empfang von ACARS-Textnachrichten zum verbesserten Anpeilen des Senders im Flugzeugs auf den entsprechenden ACARS VHF Frequenzen im Bereich 129–137 MHz was somit durch automatisch ausrichtbare, abstimmbare FM-Radio Antennen realisiert werden kann,
– Optional noch Schaltungen zum parallelen Anpeilen von Sendern von ACARS-Textnachrichten in Flugzeugen auf den entsprechenden ACARS VHF Frequenzen im Bereich 129–137 MHz.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Vorrichtung wird die ACARS Textmeldungen genutzt. Hierbei erfolgt:
- – Erweiterung einer vorhandenen FM-Radio Empfangsanlage bzw. Einbau einer Empfangsanlage für den Empfang von ACARS-Textmeldungen auf VHF Frequenzen im Bereich von 119–137 MHz
- – Erweiterung vorhandener FM-Radio Antennen oder Einbau von VHF Antennen für den Empfang von ACARS-Textmeldungen auf VHF Frequenzen im Bereich von 119–137 MHz, die automatisch ausgerichtet werden,
- – Paralleles Anpeilen von Sendern von ACARS-Textmeldungen wenn die Empfangsanlage gedoppelt ist zwecks Optimierung bei der Flugzeugauswahl für das Scattern.
- – Applikation für das automatische Anpeilen von Sendern von ACARS-Textmeldungen auf VHF Frequenzen im Bereich von 119–137 MHz
- – Applikation für das automatische Nachführen der Peilung eines einmal erfassten von Senders von ACARS-Textmeldungen auf VHF Frequenzen im Bereich von 119–137 MHz
- – Applikation für die Weitergabe der Ortungsergebnisse der ACARS-Textmeldungen Sender innerhalb der Radio-Navigationsheadunit insbesondere für Vorschläge zur Auswahl weiterer Flugzeuge für das Scattern
- – Erweiterung der HMI in der Radio-Navigations-headunit hinsichtlich der Ortungs- und Überwachungsergebnisse der Sender von ACARS-Textmeldungen.
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Abhängig von dem Aufenthaltsort des anderen SUVs werden die ADS-B Meldungen ausgewertet und unter Berücksichtigung der eigenen GPS-Position die geeigneten Flugzeuge „angepeilt", d. h. die Richtantenne auf die geeigneten Flugzeuge ausgerichtet und ein automatischer Sendeversuch etwa als RTTY-Datenverbindung gestartet. Die Richt-Antenne wird aufgrund von Positionsänderungen des Flugzeugs und des eigenen fahrenden Fahrzeugs per Motor automatisch nachgeführt.
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Die Ortung der Flugzeuge kann mittels Funkpeilung bzgl. der gesendeten ACARS-Textmeldungen unter Verwendung der VHF Antennen und Empfänger, im Prinzip ja der Verwendung von FM-Radio Technik, verbessert werden. Hierbei kann die durch automatisches Nachführen der VHF-Peilantennen bzgl. der abgesendeten ACARS-Textmeldungen die Überwachung der aktuellen Flugzeugposition verbessert werden. Das Anpeilen von Sendern von ACARS-Textmeldungen sollte parallel erfolgen, um ein möglichst günstiges "Umschalten" von einem Flugzeug zum anderen zu erreichen.
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Die Radio-Navigationsheadunit baut diese kurzen RTTY-Datenverbindungen jeweils automatisch im Hintergrund auf, und nach erfolgreichem Aufbau wird in einer HMI-Kartendarstellung ein Kennzeichen gesetzt. Dabei wird die von diesem Flugzeug „erreichbare" Region markiert. Insgesamt gehen wir hier in der Darstellung von Amateurfunkbändern aus. Es sind aber prinzipiell auch andere Funk-Bänder möglich bzw. rechtlich sinnvoll.
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Es sind zwei Fahrzeuge als Gruppe mit 2 SUVs in einem Outdoorbereich unterwegs, der keine Mobilfunknetzabdeckung hat. Der Outdoorbereich ist hügelig, und eine Sichtverbindung ist meist nicht möglich. Gelegentlich sind die beiden SUVs auch sehr weit entfernt.
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Um in Verbindung zu bleiben, wird der oben beschriebene Mechanismus in Gang gesetzt:
- – Es werden die ADS-B-Verbindungen der überfliegenden Flugzeuge gescannt und deren Positions- und Geschwindigkeitsdaten ausgewertet.
- – Es werden gewisse Annahmen über den Aufenthaltsort des jeweiligen anderen SUVs getroffen.
- – Abhängig von der eigenen GPS-Position und der angenommenen GPS-Position des Partners werden Winkel bestimmt und geeignete Flugzeuge ausgesucht.
- – Es werden automatisch RTIY-Testverbindungen aufgebaut und deren Erfolg auf einer HMI-Kartendarstellung markiert.
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Dann gibt es auf einmal eine Notwendigkeit, einen kurzen Videostream an das Partner-SUV zu senden, etwa bei der Verfolgung eines Tieres.
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Dann wird unter Berücksichtigung der letzten automatischen RTIY-Daten-Testverbindung diesmal manuell ein Breitband-Call zu dem Partner aufgebaut und der Videostream gestartet. Eventuell verlässt das Flugzeug die Zone, wo es als Reflektor benutzt werden kann, dann muss man einen weiteren Breitband-Call absetzen, wenn das nächste Flugzeug verfügbar ist. Da ja im Hintergrund schon andere Flugzeuge evaluiert worden sind, kann man ja im laufenden Call schon die Fortsetzung bei Benutzung eines anderen Flugzeugs als Reflektor vereinbaren. Dann läuft der Videostream fast ohne Unterbrechungen.
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Durch die relativ kurzen Zeitschlitze zur Kommunikation (Im Outdoorbereich sind nicht dauernd geeignete Flugzeuge im Reflexionsbereich vorhanden.) wird es nötig sein, die Kommunikation auf mehrere Einzelkontakte aufzuteilen.
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Ein erster Kontakt dient dem 'Rufaufbau', wobei der Sender einen Kommunikationswunsch ins Zielgebiet des gewünschten Empfängers sendet – bei dieser Anfrage sollte der gewünschte Empfänger angegeben werden (und beim Empfänger automatisiert auslesbar sein).
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Des Weiteren sollte die Position des Senders und Daten bezüglich der Ausrichtung der Richtantenne übertragen werden. (Der Sender sollte beim Senden besser stehen – die Ausrichtung der Richtantenne bei voller Fahrt durch unebenes Gelände dürfte schwierig sein und die Übertragungsqualität stark beeinträchtigen).
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Der gewünschte Empfänger sollte seine Positionsdaten zurücksenden – da er nicht mit dem 'Anruf' rechnet – und da er eventuell fährt, sollten auch aktueller Grundkurs und aktuelle Durchschnittsgeschwindigkeit übermittelt werden, um das Aufenthaltsgebiet zumindest einzugrenzen.
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Hiermit ist eventuell bereits ein großer Teil des Zeitschlitzes verbraucht – die Informationen können aber genutzt werden, um den nächsten nutzbaren Zeitschlitz abzustimmen, in dem dann eine 'echte' Kommunikation erfolgen kann.
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Es ist angedacht, ob zum Empfang der Kommunikationsanfrage eine zusätzliche ungerichtete Empfangsantenne eingesetzt werden soll (da ja nicht mit einem 'Anruf' gerechnet wird), oder ob die Richtantenne stets in Richtung des Aufenthaltsgebiets des potenziellen Kommunikationspartners ausgerichtet wird.
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Bei mehreren Kommunikationspartnern könnte in den potenziellen Zeitschlitzen für die Kommunikation mit dem jeweiligen Partner ein gezieltes Umschwenken der Richtantenne auf dessen Aufenthaltsgebiet erfolgen (10:02 Uhr Schwenk auf Fahrzeug 1 – 10:15 Uhr Schwenk auf Fahrzeug 2 – 10:27 Uhr Schwenk auf Fahrzeug 1 – ...), um eventuelle Kommunikationsanfragen zu empfangen.
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Sinnvoll ist es, eine lesbare Anzeige der möglichen Kommunikationszeitpunkte mit den jeweiligen Partnern sowie ein besonderes Hervorheben eines im Rahmen einer Kommunikationsanfrage geplanten Zeitschlitzes zur 'echten' Kommunikation …. Für solche geplanten Zeitschlitze könnte auch ein frühzeitiger Hinweis zum Anhalten des Fahrzeugs ausgegeben werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5278568 A [0004]
- CN 201233956 Y [0005]
