DE102017215603A1

DE102017215603A1 - Verfahren zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs eines Flugzeugs und Flugzeug mit einer Vorrichtung zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs des Flugzeugs

Info

Publication number: DE102017215603A1
Application number: DE102017215603.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Schaupmann; Peter Donner
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-03-07
Also published as: US20190075529A1; FR3070765A1; CN109428633A; CN109428633B; FR3070765B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs eines Flugzeugs (1) während einer Kommunikation des Flugzeugs (1) mit einem Satelliten umfassend im Verfahrensschritt A) ein Generieren eines Sendesignals (S1) durch eine Vorrichtung (1a) zum Senden, im Verfahrensschritt B) ein Senden des Sendesignals (S1) über eine Antenne (2) des Flugzeugs (1) zum Satelliten, welche zur Kommunikation mit dem Satelliten eingerichtet ist, im Verfahrensschritt C) ein Detektieren eines Aufenthalts einer Person (3) innerhalb oder an einem Rand einer Sicherheitszone (4) um die Antenne (2) mittels einer Vorrichtung (5) zum Empfang von Strahlung (S) von der Person (3) über die Antenne (2), falls die Person (3) sich innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone (4) befindet, und im Verfahrensschritt D) ein automatisches Einstellen des Sendens des Sendesignals (S1) oder automatisches Verringern einer Sendeleistung (P) des Sendesignals (S1) mittels der Vorrichtung (1a) zum Senden.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Flugzeug umfassend eine Vorrichtung (V) zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs des Flugzeugs (1) bei der Kommunikation mit einem Satelliten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs eines Flugzeugs und ein Flugzeug mit einer Vorrichtung zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs des Flugzeugs.
Bei der Kommunikation von Flugzeugen mit Satelliten sind bei der Hochfrequenz-(RF) Kommunikation üblicherweise Grenzwerte von Strahlungsintensitäten gegenüber Personen einzuhalten. Dies ist insbesondere bei der Wartung oder bei Reparaturen oder Servicearbeiten von am Boden stehenden Flugzeugen wichtig, da während des Aufenthalts des Flugzeugs am Boden auch Personen in die Nähe der Antennen des Flugzeugs kommen können. Unterschiedliche Flugzeug- und Antennentypen weisen Unterschiede in Strahlungscharakteristika sowie bei manuellen Abschaltsystemen für den Sendebetrieb auf, welche durch den Operator vor der Arbeit am Flugzeug erlernt werden müssen um die Sicherheit des Operator und anderer Personen am Flugzeug sicherzustellen. Die Kontrolle einer Sicherheitszone um die Antenne ist hierbei wünschenswert.
So beschreiben beispielsweise die Druckschriften US 6,954,620 B1 und US 5,802,445 A unterschiedliche Vorgehensweisen und Überwachungseinheiten zur Kontrolle der abgestrahlten Strahlung und manuellen Sicherstellung, dass während eines RF-Sendebetriebs bei der Kommunikation eines Flugzeugs mit einem Satelliten die üblichen Grenzwerte der Strahlung gegenüber Personen eingehalten werden.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein Flugzeug mit einer Vorrichtung anzugeben, womit bei einem Sendebetrieb des Flugzeugs die Kontrolle des Sendebetriebs verbessert werden kann, insbesondere automatisiert werden kann. Des Weiteren kann eine verbesserte Einhaltung von Grenzwerten der Strahlungsbelastung von Personen (und Operatoren) gewährleistet werden, welche sich in der Nähe des Flugzeugs aufhalten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.
Bei dem Verfahren zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs eines Flugzeugs während einer Kommunikation des Flugzeugs mit einem Satelliten erfolgt im Verfahrensschritt A) ein Generieren eines Sendesignals durch eine Vorrichtung zum Senden. Im Verfahrensschritt B) erfolgt ein Senden des Sendesignals über eine Antenne des Flugzeugs zum Satelliten, welche zur Kommunikation mit dem Satelliten eingerichtet ist. Im Verfahrensschritt C) erfolgt ein Detektieren eines Aufenthalts einer Person innerhalb oder an einem Rand einer Sicherheitszone um die Antenne mittels einer Vorrichtung zum Empfang von Strahlung von der Person über die Antenne, falls die Person sich innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone befindet. Im Verfahrensschritt D) erfolgt ein automatisches Einstellen des Sendens des Sendesignals oder ein automatisches Verringern einer Sendeleistung des Sendesignals mittels der Vorrichtung zum Senden.
Die Sicherheitszone des Flugzeugs erstreckt sich vorteilhaft oberhalb des Flugzeugs um die Antenne herum und hat vorteilhaft die Form einer Halbkugel, wobei die Antenne sich im Mittelpunkt der Halbkugel befindet. Ein Objekt oder eine Person, welche sich am Rand oder innerhalb der Sicherheitszone befindet, kann im Sendebetrieb einer elektromagnetischen Strahlungsbelastung ausgesetzt sein, etwa wenn sich die Person direkt in einer Strahlungsrichtung der Antenne befindet (die Antenne kann etwa als Parabolspiegel elektronisch oder mechanisch in eine zum Senden vorgesehene Richtung gedreht werden) oder durch Streu- oder Reflexionsstrahlung auch außerhalb einer gerichteten Strahlungsrichtung der Antenne. Um die Gefahr zu verringern, dass die Person oder das Objekt einer Strahlungsbelastung innerhalb der Sicherheitszone ausgesetzt wird, welche bestimmte Grenzwerte übersteigt, wird bei einem Aufenthalt der Person in der Sicherheitszone die Sendeleistung unmittelbar verringert oder der Sendebetrieb gänzlich unterbrochen oder eingestellt. Wird die Sendeleistung verringert, erfolgt dies vorteilhaft in solchem Maße, dass eine verringerte Sendeleistung an einer Position der Person lediglich noch zu elektromagnetischen Feldern (Feldstärken) führt, welche den Grenzwert nicht mehr überschreiten. Diese Art und Weise der Sendekontrolle erweist sich insbesondere als vorteilhaft, wenn das Flugzeug sich am Boden befindet und Arbeiten am Flugzeug, wie beispielsweise Wartungsarbeiten, Enteisung des Flugzeugs, Reparaturen, Kontrollarbeiten, usw. durchgeführt werden. Kommt es dabei vor, dass Personen einen Mindestabstand zur Antenne unterschreiten, können diese Personen vorteilhaft sofort durch die Kontrolle des Sendebetriebs vor Strahlung geschützt werden.
Die Sicherheitszone verkörpert vorteilhaft eine Einhüllkurve, welche einen Bereich definiert, der alle möglichen Abstrahlrichtungen sowie Streustrahlungen der Antenne oder anderer Objekte und Oberflächen innerhalb dieses Bereichs umfasst, an welchen oder durch welche es vorkommen kann, dass die Strahlung an Personen bestimmte Grenzwerte übersteigt. Die Einhüllkurve umfasst auch solche Bereiche, die außerhalb der direkten Abstrahlrichtung der Antenne liegen, diese Bereiche sind wegen möglicher indirekter Strahlung jedoch Teil der Sicherheitszone.
Durch die Automatisierung ist es vorteilhafterweise für das Wartungspersonal nicht nötig, sich vor den Arbeiten am Flugzeug zuerst mit den Antennen- und Sendeeigenschaften des jeweiligen Flugzeugtyps auseinandersetzen zu müssen. Manuelle Abschaltverfahren können durch die Automatisierung unnötig werden. Somit wird vorteilhaft eine schnellere und einfachere Wartung und Abfertigung der Flugzeuge am Flughafen ermöglicht.
Das Sendesignal der Antenne weist vorteilhaft die Form eines Strahlungskegels auf, welcher vorteilhaft auf die erwartete Position eines einzelnen Satelliten gerichtet ist. Durch die Ausrichtung zum Satelliten wird die Gefahr, dass sich eine Person innerhalb des Strahlungskegels befindet, stark verringert, da sich bei Wartungsarbeiten am Flugzeug selten Personen unmittelbar oberhalb der Antenne befinden.
Die Dimension der Sicherheitszone und die Grenzwerte der Sendeleistung sind abhängig von der Sendefrequenz. Bei der Kontrolle des Sendebetriebs werden vorteilhaft Parameter wie die Sendefrequenz, die Antennengeometrie und die Form des Flugzeugs berücksichtigt.
Die Antenne sendet im Betrieb mit ausreichend starker Sendeleistung, um einen Satelliten mit einer erkennbaren Signalstärke zu erreichen. Weiterhin ist die Antenne vorteilhaft auch zu Empfang eines Rücksignals vom Satelliten eingerichtet, welches an der Antenne eine viel geringere Signalstärke aufweist als das Sendesignal. Das Sendesignal und das Rücksignal können vorteilhaft die gleiche Frequenz aufweisen oder in deren Frequenz verschieden sein. Die Antenne kann vorteilhaft auch mehr als eine Antenne umfassen und ein Antennensystem formen, welches vorteilhaft auf ein Frequenzband zum Senden und Empfangen abgestimmt ist. Das Sendeband und das Empfangsband können in Radiofrequenz vorteilhaft nebeneinander liegen oder gleich sein. Beispielsweise ist die Antenne für geringe Signalstärken beim Empfang im Rahmen von - 150 dBm, mit einem Toleranzbereich von beispielsweise 1 %, 5 %, 10 % oder 20 % empfindlich.
Die Vorrichtung zum Senden generiert vorteilhaft ein Trägersignal mittels eines Generators, welches vorteilhaft über einen Verstärker an die Antenne weitergegeben wird.
Die Vorrichtung zum Empfang von Strahlung ist vorteilhaft dazu eingerichtet elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise Radiostrahlung, zu empfangen. Diese kann vorteilhaft vom Satelliten und/oder von einem anderen Objekt abgestrahlt werden und in einem anderen oder dem gleichen Frequenzbereich wie die Sendefrequenz der Vorrichtung zum Senden liegen.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens ist die Antenne dazu eingerichtet, ein Reflexionssignal zu empfangen, welches durch Reflexion des Signals an der Person innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone erzeugt wird, und im Verfahrensschritt C) wird dieses über die Antenne empfangen und von der Vorrichtung zum Empfang detektiert.
Betritt eine Person die Sicherheitszone, oder hält sie sich direkt am Rand dieser auf, kann die Person, vor allem falls sie sich im Strahlungskegel der Antenne befindet, die Strahlung der Antenne aufnehmen und einen Anteil davon reflektieren, vorteilhaft in Richtung der Antenne zurück. Die Antenne ist vorteilhaft so eingerichtet, dass diese trotz der Verluste an Strahlungsintensität der Strahlung von der Antenne bis zur Position der Person, vorteilhaft zumindest bis zur Grenze der Sicherheitszone, nach teilweiser Absorption der Strahlung durch die Person, und zurück zur Antenne die Reflexion noch detektieren kann. Diesbezüglich kann der Antenne vorteilhaft ein Empfangsverstärker nachgeschaltet sein. Die Antenne kann vorteilhaft auch zum Empfang von Strahlung von einer Person in Richtungen empfindlich sein, welche nicht der Richtung des Sendekegels oder der Senderichtung entsprechen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Reflexionssignal mittels der Vorrichtung zum Empfang so detektiert, dass eine Frequenz des Signals mit einer Frequenz des Reflexionssignals verglichen wird.
Die Vorrichtung zum Empfang umfasst vorteilhaft einen Empfangsverstärker. Durch den Vergleich der Frequenzen des Sendesignals und des Reflexionssignals kann vorteilhaft erkannt werden, ob es sich bei dem empfangenen Signal um eine Reflexion des Sendesignals an einer Person oder einem Objekt innerhalb eines Sicherheitsabstands handelt. Weiterhin ist es auch möglich die Signalstärke des Sendesignals und des empfangenen Signals zu vergleichen.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens umfasst die Vorrichtung zum Empfang einen Frequenzfilter, welcher auf einen Frequenzdurchlassbereich angepasst wird, in welchem das für das Signal erwartete Reflexionssignal an der Antenne empfangen werden kann.
Der Frequenzfilter kann vorteilhaft so eingestellt werden, dass dieser vorteilhaft neben den Sendefrequenzen des Satelliten auch solche Frequenzbereiche durchlässt, welche den Sendefrequenzen entsprechen oder diesen ähnlich sind. Die Anpassung des Frequenzfilters kann nach Abgleichen mit dem Signal zum Senden durch die Vorrichtung zum Empfangen automatisch erfolgen.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens umfasst die Vorrichtung zum Empfang einen Detektor, mittels welchem ein über die Antenne empfangenes Signal mit dem zum Satellit abgestrahlten Signal verglichen wird, wobei mittels einer charakteristischen Größe des Signals das empfangene Signal als Reflexionssignal identifiziert wird.
Der Detektor vergleicht das empfangene Signal mit dem zum Satellit abgestrahlten Signal (von der Vorrichtung zum Senden) vorteilhaft automatisch in Betracht auf Frequenz, charakteristischen Zeitskalen der Signale (Signallaufzeiten), Intensitäten oder Ähnlichem. Insbesondere ist bei bekannter Wellenlänge des Sendesignals somit vorteilhaft eine Identifikation des empfangenen Signals als Reflexionssignal möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Sendesignal zum Vergleich an den Frequenzfilter und/oder an den Detektor weitergeleitet.
Vorteilhaft erfolgt ein Abgleich des Sendesignals mit dem empfangenen Signal durch den Detektor zusätzlich nach Filterung am Frequenzfilter, um das empfangene Signal genauer als Reflexionssignal identifizieren zu können (Software Defined Radio). Wird durch den Detektor das empfangene Signal als Reflexionssignal oder als Erkennungssignal eines Handsenders detektiert (Verfahrensschritt C)), wird als Folge der Verfahrensschritt D) durchgeführt (das Signal des Detektors wird vorteilhaft intern in der Vorrichtung zum Empfangen und/oder der Vorrichtung zum Senden weiterverarbeitet).
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird mittels des Detektors ein Laufzeitunterschied zwischen dem Signal und dem Reflexionssignal bestimmt, und durch die Vorrichtung zum Empfang wird dadurch eine Entfernung der Person von der Antenne bestimmt.
Durch den Laufzeitunterschied kann vorteilhaft eine Anzahl von Wellenlängen ermittelt werden. Mittels dieser Information ist es vorteilhaft möglich, die Entfernung zu bestimmen, welche das Signal nach dem Senden (Abstrahlen von der Antenne) bis zur Person und wieder zurück zur Antenne benötigt. Vorteilhaft wird dabei das von der Vorrichtung zum Senden generierte Signal mit dem von der Vorrichtung zu Empfang empfangenen Signal verglichen, etwaige zeitliche Zusatzverzögerungen durch Komponenten, wie beispielsweise Eingangs- oder Ausgangsverstärker in den Vorrichtungen oder Frequenzfilter sind zusätzlich zu berücksichtigen.
Es ist weiterhin möglich, unterschiedliche Laufzeitunterschiede von multiplen Reflexionen an einem Objekt zu erkennen und zu analysieren, wodurch ein genaueres Bild der Reflexion, vorteilhaft auch durch mehrere Antennen, entsteht.
Durch eine inhomogene Oberfläche eines Objekts oder einer Person in der Sicherheitszone kann die Reflexion an diesem gestreut werden, was wiederum die Genauigkeit der Abstandsbestimmung der Person oder des Objekts zur Antenne verringert. Vorteilhaft können solche gestreuten Reflexionen, beispielsweise durch mehrere Antennen, bei der Abstandsmessung berücksichtigt werden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird mittels der Vorrichtung zum Empfang eine Dopplerverschiebung im Reflexionssignal detektiert und eine Bewegung der Person relativ zur Antenne bestimmt.
Aus der Verschiebung der Frequenz des Reflexionssignals gegenüber der Frequenz des gesendeten Signals im Frequenzbereich kann vorteilhaft auf die Bewegung der Person relativ zu Antenne geschlossen werden. Somit ist es vorteilhaft möglich durch die Vorrichtung zum Senden automatisch zu bestimmen, ob mit einem längeren Verbleib der Person in der Sicherheitszone zu rechnen ist, oder ob die Person die Sicherheitszone bald wieder verlässt oder wann sie in die Sicherheitszone eintritt oder nicht. Dementsprechend kann der Sendebetrieb anders beeinflusst werden, beispielsweise ist es für eine Person, welche sich von der Sicherheitszone wegbewegt, ausreichend die Intensität des gesendeten Signals nur zu verringern, wobei es sich für eine Person, welche sich weiter in die Sicherheitszone hineinbewegt, vorteilhafter erweisen kann, den Sendebetrieb vorläufig ganz einzustellen.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird das Signal über einen Mischer mit dem Reflexionssignal gemischt, und aus dem gemischten Signal mittels des Detektors die Dopplerverschiebung im Reflexionssignal detektiert.
Der Mischer ist vorteilhaft Teil der Vorrichtung zum Empfang und ist mit der Vorrichtung zum Senden verbunden, um das Sendesignal und das Reflexionssignal miteinander zu mischen. Bei der Mischung wird vorteilhaft eine Laufzeitanalyse durchgeführt und durch weitere zeitliche Analyse des Reflexionssignals eine Auskunft darüber erlangt, um welche Anzahl von Wellen sich die aus der Laufzeitanalyse erlangte Entfernung der Person von der Antenne pro Zeiteinheit verändert. Daraus resultiert vorteilhaft eine Dopplerverschiebung und Kenntnis über die Bewegung der Person relativ zur Antenne. Um die beiden Signale einfach mischen zu können, handelt es sich bei dem Sendesignal vorteilhaft um ein kontinuierliches Signal.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird das Signal als ein moduliertes Signal erzeugt.
Durch ein moduliertes Signal kann vorteilhaft die Art der Modulation dazu verwendet werden, das Reflexionssignal als dem Sendesignal zugehörig identifiziert zu werden. Die Vorrichtung zum Senden kann das Trägersignal beim Erzeugen des Signals als moduliertes Signal generieren (durch einen Generator). Hierbei können vorteilhaft alle gängigen Modulationsarten angewandt werden.
Zum Erkennen der Dopplerverschiebung ist es vorteilhaft auch möglich anstatt eines kontinuierlichen Signals aus der Vorrichtung zum Senden ein moduliertes Signal aus der Vorrichtung zum Senden über den Mischer mit dem Reflexionssignal zu mischen, wobei zusätzlich zum Mischer ein Phasenschieber in der Vorrichtung zum Empfang vorhanden ist. Der Detektor in der Vorrichtung zum Empfang ist vorteilhaft mit dem Phasenschieber rückgekoppelt, wobei der Phasenschieber vorteilhaft das Reflexionssignal in einer Zwischenfrequenz um eine Zeit t = 2*D/c verschiebt, wobei D der Distanz der Person zur Antenne, und c der Lichtgeschwindigkeit entspricht.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird im Verfahrensschritt C) als Strahlung ein Erkennungssignal detektiert, welches die Person mittels eines Senders aussendet, und durch welches der Aufenthalt der Person innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone detektiert wird.
Ein Operator des Flugzeugs kann beispielsweise einen Handsender tragen, welcher das Erkennungssignal aussendet. Das Erkennungssignal weist vorteilhaft ein charakteristisches Signalmuster oder eine charakteristische Frequenz auf, welche vorteilhaft durch die Vorrichtung zum Empfang (dem Detektor oder einem Rechner) erkannt werden kann.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird im Verfahrensschritt D) das Senden eingestellt oder verringert, wenn an einer Position der Person innerhalb der Sicherheitszone oder am Rand der Sicherheitszone das Signal ein elektromagnetisches Feld erzeugen kann, welches einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Beim Abstrahlen des Sendesignals wird vorteilhaft auf die rechnerische Signalstärke am Rand der Sicherheitszone und innerhalb dieser rückgeschlossen. Durch die Antennenform und die Sendeleistung ergibt sich Kenntnis darüber, ob die Signalstärke innerhalb der Sicherheitszone oder am Rand dieser den Grenzwert für die entsprechende Sendefrequenz übersteigen kann. Wird dann eine Person in der Sicherheitszone detektiert, kann durch das Verfahren, wie oben beschrieben, entsprechen der Sendebetrieb gehandhabt werden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens erfolgt die Kommunikation mit dem Satelliten im Ku- oder Ka-Band.
Das Ku-Band bezeichnet das Frequenzband von 12 GHz bis 18 GHz. Das Ka-Band bezeichnet das Frequenzband von 26,5 GHz bis 40 GHz. Im Ku- und/oder Ka-Band beträgt der Radius der Sicherheitszone um die Antenne vorteilhaft 20 m bis 30 m, beispielsweise etwa 26 m (Radius der Halbkugel), wobei eine Toleranz von 1, 5 oder 10% möglich ist. Der Verlust über eine Distanz von 26 m für das Sendesignal beträgt vorteilhaft etwa 82 dB bei 12 GHz und etwa 90 dB bei 28 GHz, wobei eine Toleranz von 10 % möglich ist. Im Falle der Detektierung der Dopplerverschiebung ist es im Ku- oder Ka-Band möglich bis zu 10000 Wellen als Laufzeitunterschied zu detektieren. Alternativ dazu ist auch der Betrieb in anderen Frequenzbändern möglich, in welchen die Dimensionen der Sicherheitszone sowie der Grad von Gewinn und Verlust anders ist.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens entspricht der Grenzwert einer Leistungsdichte von G = 1mW / cm^2.
Die Leistungsdichte von G = 1mW / cm^2entspricht einem üblichen Grenzwert für Ku- und Ka-Band. Aus erhöhten Sicherheitsgründen kann vorteilhaft auch ein Wert um 10% geringer angenommen werden.
Alternativ kann das Verfahren auch auf andere Sendefrequenzen und Grenzwerte angepasst werden.
Das Flugzeug umfasst eine Vorrichtung zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs des Flugzeugs bei der Kommunikation mit einem Satelliten, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Senden umfasst, welche dazu eingerichtet ist ein Sendesignal zu generieren. Weiterhin umfasst die Vorrichtung zumindest eine Antenne, welche dazu eingerichtet ist ein Signal zum Satelliten abzustrahlen und eine Strahlung von einer Person und von einem Satelliten zu empfangen. Weiterhin umfasst die Vorrichtung zur automatischen Kontrolle eine Vorrichtung zum Empfang von Strahlung, welche dazu eingerichtet ist einen Aufenthalt einer Person innerhalb oder an einem Rand einer Sicherheitszone um die Antenne zu detektieren, falls die Person sich innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone befindet. Die Vorrichtung zum Senden ist dazu eingerichtet, das Senden des Sendesignals automatisch einzustellen oder eine Sendeleistung des Sendesignals automatisch zu verringern, falls die Person innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone detektiert wird.
Durch die Vorrichtung zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs des Flugzeugs können vorteilhaft Arbeiten am Flugzeug durchgeführt werden, wobei der Aufenthalt einer Person in einer Sicherheitszone, entsprechend oben genanntem Verfahren, automatisch berücksichtigt werden kann und der Sendebetrieb automatisch eingestellt oder eine Sendeleistung des Sendesignals automatisch verringert werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 eine schematische Seitenansicht des Flugzeugs mit der Sicherheitszone,
2 ein schematisches Schaltbild der Vorrichtungen zum Senden und zum Empfang gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3 ein schematisches Schaltbild der Vorrichtungen zum Senden und zum Empfang gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
4 ein schematisches Schaltbild der Vorrichtungen zum Senden und zum Empfang gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Flugzeug 1 in einer schematischen Seitenansicht, über welchem sich vorteilhaft unmittelbar die Sicherheitszone 4 als Halbkugel mit dem Radius r um die Antenne 2 herum erstreckt. Gelangt nun eine Person 3 an einer Position D an den Rand der Sicherheitszone 4 oder in diese hinein, wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der Aufenthalt der Person 3 detektiert und der Sendebetrieb über die Antenne 2 eingestellt oder in Sendeleistung verringert. Im Ku- oder Ka-Band beträgt der Radius r der Halbkugel vorteilhaft 26 m mit einer Toleranz von 10 %, und ein üblicher Grenzwert der Leistungsdichte des Sendesignals G = 1 mW / cm^2.
2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Vorrichtung V eines Flugzeugs mit einer Vorrichtung 1a zum Senden und einer Vorrichtung 5 zum Empfang von Strahlung. Die Vorrichtung 1a zum Senden umfasst vorteilhaft einen Generator 1aa, in welchem ein Sendesignal S1 generiert wird, welches kontinuierlich oder moduliert sein kann. Dieses Signal S1 kann durch einen Verstärker 1ab verstärkt und über die Antenne 2 an einen Satelliten abgestrahlt werden. Die Vorrichtung 5 umfasst vorteilhaft einen Eingangsverstärker 5b, beispielsweise einen LNA (rauscharmer Verstärker), welcher über die Antenne 2 ein Signal S empfängt, bei welchem es sich um ein Satellitensignal oder um ein Reflexionssignal R von einer Person handeln kann. Die Antenne 2 ist vorteilhaft als eine Richtantenne, beispielsweise als Parabolantenne, geformt. In der 2 ist schematisch die Vorrichtung 1a zum Senden und die Vorrichtung 5 zum Empfang jeweils mit einer eigenen Antenne 2 verbunden, dabei kann es sich physisch aber um dieselbe Antenne 2 handeln. Alternativ können es aber auch unterschiedliche Antennen zum Senden und Empfangen sein. Dem Eingangsverstärker 5b ist in der Vorrichtung 5 vorteilhaft ein Frequenzfilter 6 nachgeschaltet und diesem ist wiederum ein Detektor 7 nachgeschaltet. Die Verfahrensschritte A), B) und D) erfolgen vorteilhaft durch die Vorrichtung 1a, die Verfahrensschritte C) und D) (zusätzlich zur Vorrichtung 1a) erfolgen vorteilhaft durch die Vorrichtung 5. Der Verfahrensschritt D) kann durch die Vorrichtung 1a oder gemeinsam durch die Vorrichtung 1a und die Vorrichtung 5 erfolgen. Die Vorrichtung 5 kann durch den Detektor 7, nach dem Filtern der Frequenzen durch den Frequenzfilter 6, vorteilhaft erkennen ob die Frequenz des empfangenen Signals S der Frequenz des Sendesignals S1 entspricht und ob es sich bei dem Signal S um ein Reflexionssignal R handelt. Die 2 zeigt diesbezüglich, dass der Frequenzfilter 6 dazu vorteilhaft mit der Vorrichtung 1a vorteilhaft direkt verbunden ist. Der Durchlassbereich des Frequenzfilters 6 kann durch die Verbindung mit der Vorrichtung 1a auf die Frequenz des Signals S1 angepasst werden, so dass andere Frequenzen, welche nicht einem Reflexionssignal R oder einem Erkennungssignal eines Handsenders einer Person entsprechen würden, nicht an den Detektor 7 und an einen Empfänger 5a in der Vorrichtung 5 weitergeleitet werden. Wird durch den Detektor 7 das empfangene Signal S als Reflexionssignal R oder als Erkennungssignal eines Handsenders detektiert (Verfahrensschritt C)), wird als Folge der Verfahrensschritt D) durchgeführt (das Signal des Detektors 7 wird dazu vorteilhaft in der Vorrichtung 5 und/oder der Vorrichtung 1a weiterverarbeitet).
3 zeigt ein schematisches Schaltbild mit einer Vorrichtung 1a zum Senden und einer Vorrichtung 5 zum Empfang von Strahlung gemäß der 2, wobei anstatt dem Frequenzfilter 6 vorteilhaft der Detektor 7 mit der Vorrichtung 1a vorteilhaft direkt verbunden ist. Der Detektor 7 vergleicht das von der Antenne 2 empfangene Signal S mit einer charakteristischen Größe des Sendesignals S1, und erkennt vorteilhaft, ob das Signal S diese charakteristische Größe ebenfalls aufweist, und ob es sich daher um ein Reflexionssignal R handelt. Durch den Abgleich des Sendesignals S1 mit dem empfangenen Signal R durch den Detektor 7 ist es vorteilhaft auch möglich, durch den Detektor 7 selbst oder durch eine weitere Vorrichtung (etwa einem Computer) einen Laufzeitunterschied beider Signale zu bestimmen und einen Abstand einer Person von der Antenne zu berechnen. Befindet sich die Person am Rand oder innerhalb der Sicherheitszone um die Antenne, kann der Sendebetrieb über die Antenne eingestellt oder verringert werden, wobei die Vorrichtung 1a mit der Vorrichtung 5 elektronisch verbunden ist.
4 zeigt ein schematisches Schaltbild mit einer Vorrichtung 1a zum Senden und einer Vorrichtung 5 zum Empfang von Strahlung gemäß der 2, wobei vor dem Filtern durch den Frequenzfilter 6 das Signal S1 mit dem Signal S (dem Reflexionssignal R) durch einen Mischer 8 gemischt wird und der Mischer mit der Antenne 2 und der Vorrichtung 1a verbunden ist. Handelt es sich bei dem Signal S1 um ein moduliertes Signal, so wird vorteilhaft ein Phasenschieber 9 dem Mischer 8 von der Antenne 2 aus vorgeschaltet, der nach einer Umwandlung des Signals S (des Reflexionssignals R) in eine Zwischenfrequenz das Signal S (R) um eine Zeit t = 2*D/c verschiebt, wobei D der Distanz der Person zur Antenne, und c der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Im Ku- oder Ka-Band entspricht dies für eine Person am Rand der Sicherheitszone von 26 m einer Zeitschiebung von etwa 173 ns. Dem Laufzeitunterschied entsprechen somit bis zu 10000 Wellen. Durch den Laufzeitunterschied kann weiterhin auf eine Dopplerverschiebung in dem Signal R (in dessen Frequenz) rückgeschlossen werden und eine Bewegung der Person relativ zur Antenne 2 bestimmt werden. Der Detektor 7, kann nach dem Abgleichen der gefilterten Signale S1 und Rauf den Phasenschieber 9 rückwirken, und diesen auf die rechnerisch erwartete Frequenz des Reflexionssignals R und/oder das Signal S1 abstimmen.
In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.
Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend“ und „aufweisend“ als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend“ verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein“, „einer“ und „eine“ eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich aus-schließen.
Bezugszeichenliste

1: Flugzeug
1a: Vorrichtung zum Senden
1aa: Generator für ein Signal
1ab: Verstärker für ein Signal
2: Antenne(n)
3: Person
4: Sicherheitszone
5: Vorrichtung zum Empfangen
5a: Empfänger
5b: Eingangsverstärker
6: Frequenzfilter
7: Detektor
8: Mischer
9: Phasenschieber
A): Verfahrensschritt
B): Verfahrensschritt
C): Verfahrensschritt
D): Verfahrensschritt
D: Distanz der Person zur Antenne
R: Reflexionssignal
r: Radius der Sicherheitszone
S1: Sendesignal
S: empfangenes Signal
V: Vorrichtung zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6954620 B1 [0003]
US 5802445 A [0003]

Claims

Verfahren zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs eines Flugzeugs (1) während einer Kommunikation des Flugzeugs (1) mit einem Satelliten, umfassend die Schritte: A) Generieren eines Sendesignals (S1) durch eine Vorrichtung (1a) zum Senden; B) Senden des Sendesignals (S1) über eine Antenne (2) des Flugzeugs (1) zum Satelliten, welche zur Kommunikation mit dem Satelliten eingerichtet ist; C) Detektieren eines Aufenthalts einer Person (3) innerhalb oder an einem Rand einer Sicherheitszone (4) um die Antenne (2) mittels einer Vorrichtung (5) zum Empfang von Strahlung (S) von der Person (3) über die Antenne (2), falls die Person (3) sich innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone (4) befindet; und D) automatisches Einstellen des Sendens des Sendesignals (S1) oder automatisches Verringern einer Sendeleistung des Sendesignals (S1) mittels der Vorrichtung (1a) zum Senden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Antenne (2) dazu eingerichtet ist, ein Reflexionssignal (R) zu empfangen, welches durch Reflexion des Signals (S1) an der Person (3) innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone (4) erzeugt wird, und im Verfahrensschritt C) über die Antenne (2) empfangen und von der Vorrichtung (5) zum Empfang detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Reflexionssignal (R) mittels der Vorrichtung (5) zum Empfang so detektiert wird, dass eine Frequenz des Signals (S1) mit einer Frequenz des Reflexionssignals (R) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Vorrichtung (5) einen Frequenzfilter (6) umfasst, welcher auf einen Frequenzdurchlassbereich angepasst wird, in welchem das für das Signal (S1) erwartete Reflexionssignal (R) an der Antenne (2) empfangen werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Vorrichtung (5) zum Empfang einen Detektor (7) umfasst, mittels welchem ein über die Antenne (2) empfangenes Signal (S) mit dem zum Satellit abgestrahlten Signal (S1) verglichen wird, wobei mittels einer charakteristischen Größe des Signals (S1) das empfangene Signal (S) als Reflexionssignal (R) identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Signal (S1) zum Vergleich an den Frequenzfilter (6) und/oder an den Detektor (7) weitergeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem mittels des Detektors (7) ein Laufzeitunterschied zwischen dem Signal (S1) und dem Reflexionssignal (R) bestimmt wird, und durch die Vorrichtung (5) zum Empfang eine Entfernung (D) der Person (3) von der Antenne (2) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem mittels der Vorrichtung (5) zum Empfang eine Dopplerverschiebung im Reflexionssignal (R) detektiert und eine Bewegung der Person (3) relativ zur Antenne (2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, rückbezogen auf Anspruch 5 oder 6, bei dem das Signal (S1) über einen Mischer (8) mit dem Reflexionssignal (R) gemischt wird, und aus dem gemischten Signal mittels des Detektors (7) die Dopplerverschiebung im Reflexionssignal (R) detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Signal (S1) als ein moduliertes Signal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Verfahrensschritt C) als Strahlung (S) ein Erkennungssignal detektiert wird, welches die Person (3) mittels eines Senders aussendet, und durch welches der Aufenthalt der Person (3) innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone (4) detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Verfahrensschritt D) das Senden eingestellt oder verringert wird, wenn an einer Position (D) der Person (3) innerhalb der Sicherheitszone (4) oder am Rand der Sicherheitszone (4) das Signal (S1) ein elektromagnetisches Feld erzeugen kann, welches einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kommunikation mit dem Satelliten im Ku- oder Ka-Band erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Grenzwert einer Leistungsdichte von G = 1mW / cm^2entspricht.
Flugzeug (1) umfassend eine Vorrichtung (V) zur automatischen Kontrolle eines Sendebetriebs des Flugzeugs (1) bei der Kommunikation mit einem Satelliten, die Vorrichtung (V) umfassend - eine Vorrichtung (1a) zum Senden, welche dazu eingerichtet ist ein Sendesignals (S1) zu generieren, - eine Antenne (2), welche dazu eingerichtet ist ein Signal (S1) zum Satelliten abzustrahlen und eine Strahlung (S) von einer Person (3) und von einem Satelliten zu empfangen, - eine Vorrichtung (5) zum Empfang von Strahlung (S), welche dazu eingerichtet ist einen Aufenthalt einer Person (3) innerhalb oder an einem Rand einer Sicherheitszone (4) um die Antenne (2) zu detektieren, falls die Person (3) sich innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone (4) befindet, wobei die Vorrichtung (1a) zum Senden dazu eingerichtet ist, das Senden des Sendesignals (S1) automatisch einzustellen oder eine Sendeleistung des Sendesignals (S1) automatisch zu verringern, falls die Person (3) innerhalb oder am Rand der Sicherheitszone (4) detektiert wird.