DE102019114354A1

DE102019114354A1 - Verfahren und System zur Vermeidung von Kollisionen zwischen Fluggeräten und anderen fliegenden Objekten

Info

Publication number: DE102019114354A1
Application number: DE102019114354.3A
Authority: DE
Inventors: Jan-Hendrik Boelens; Florian-Michael Adolf
Original assignee: Volocopter GmbH
Current assignee: Volocopter GmbH
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-12-03
Also published as: CN112017482B; CN112017482A; US20200380873A1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren und ein entsprechendes System zur Vermeidung von Kollisionen zwischen registrierten Fluggeräten (6.1, 6.2, 6.3) sowie von registrierten Fluggeräten (6.1, 6.2, 6.3) mit nicht-registrierten Fluggeräten und mit anderen, insbesondere fliegenden, Objekten (6.4) in einem Luftraum (2), bei dem: a) der Luftraum (2) durch wenigstens eine Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) mittels einer Anzahl an Sensoren (4.1 - 4.8) kontinuierlich sensortechnisch erfasst wird, um entsprechende Luftraumdaten zu erhalten; b) die Luftraumdaten in der Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) oder in einer übergeordneten Überwachungsstation, an die die wenigstens eine Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) ihre Luftraumdaten übermittelt, durch eine Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) automatisiert ausgewertet werden, um Flugdaten, insbesondere eine aktuelle Position und eine prognostizierte Bewegung oder Flugbahn, der Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) und der Objekte zu erhalten; c) die Flugdaten von der Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) zumindest für die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) bereitgestellt werden; und d) zumindest die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) die Flugdaten für ihre Echtzeit-Bahnplanung verwenden.

Description

Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Kollisionen zwischen registrierten Fluggeräten sowie von registrierten Fluggeräten mit nicht-registrierten Fluggeräten und mit anderen, insbesondere fliegenden, Objekten in einem Luftraum gemäß Anspruch 1.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein verteiltes Überwachungssystem zur Vermeidung von Kollisionen zwischen registrierten Fluggeräten und von registrierten Fluggeräten mit nicht-registrierten Fluggeräten und mit anderen, insbesondere fliegenden, Objekten in einem Luftraum gemäß Anspruch 17.
Aus der US 2019/019418 A1 ist ein System zur Luftraumregulierung für zumindest ein unbemanntes Luftfahrzeug bekannt. Dazu werden unbemannte Luftfahrzeuge mit einer zusätzlichen Box ausgestattet, welche Sensoren, eine Empfangs- und Sendeeinheit sowie eine Recheneinheit enthält, wodurch das Luftfahrzeug seine Umgebung sensortechnisch wahrnehmen und die auf diese Weise gewonnenen (Sensor-)Daten mit anderen unbemannten Luftfahrzeugen sowie einem virtuellen Luftverkehrskontrollsystem austauschen kann.
Ein solches System erfordert demnach, dass Luftfahrzeuge, insbesondere personentragende Luftfahrzeuge, umfangreich mit Sensoren ausgestattet werden, um eine 360°-Erfassung des Luftraums um das Luftfahrzeug herum zu ermöglichen. Aus Sicherheitsgründen ist es zudem erforderlich, mehrere verschiedene Arten von Sensoren zu verwenden, um Plausibilitätsprüfungen der ermittelten Daten durchführen zu können. Damit einhergehend muss auch eine leistungsstarke Recheneinheit im Luftfahrzeug implementiert werden, um die ermittelten Sensordaten analysieren und in verwertbare Daten übersetzen zu können. Derartige Systeme stellen daher neben hohen Kosten und einer zunehmenden Systemkomplexität auch eine nicht zu vernachlässigende Gewichtszunahme sowie einen größeren Energieverbraucher dar, was sich wiederum nachteilig auf das Gewicht, die Nutzlast und/oder auf die Reichweite (gerade bei elektrisch angetriebenen Luftfahrzeugen) auswirken kann.
Dieser Nachteil wird noch dadurch vergrößert, dass aus Sicherheits- bzw. Redundanzgründen sogar mehrere Sensoren und Recheneinheiten an Bord mitgeführt werden müssen, was eine entsprechende, redundante Stromversorgung erfordert. Zudem verursachen speziell die eingebauten, an Bord befindlichen (on-board) Sensoren (z.B. Lidar) einen erhöhten Stromverbrauch sowie eine negative Beeinträchtigung der aerodynamischen Gestaltung der Struktur des Luftfahrzeugs bzw. Fluggeräts.
Die Begriffe „Luftfahrzeug“ und „Fluggerät“ werden im Folgenden synonym verwendet, sofern nicht anders angegeben. Diese sind nicht auf bemannte oder unbemannte Fluggeräte beschränkt, sondern umfassen alle Arten von „künstlichen“ Luftfahrzeugen, z.B. Multicopter, insbesondere nach Art des Volocopter® aus dem Betrieb der Anmelderin, oder Drohnen, aber auch Heißluftballons oder Gleitschirme. Dagegen bezeichnet der Begriff „fliegendes Objekt“ alle anderen Arten von fliegenden Gegenständen oder Elementen, z.B. Vögel oder Vogelschwärme.
Darüber hinaus ist als nachteilig anzusehen, dass die Reichweite und Auflösung von on-board Sensoren aufgrund der gegebenen Einschränkungen bei Gewicht, Stromverbrauch und Bauraum sehr begrenzt ist.
Akustische Sensoren, die aufgrund der charakteristischen Geräuschemission insbesondere zur Drohnenerkennung genutzt werden könnten, sind aufgrund von Eigenlärm und Fahrtwind als on-board Sensoren nicht praktikabel.
Die Auswertung von (Sensor-/Mess-)Daten, die auf diese Weise gewonnen werden, stellt speziell im urbanen Umfeld eine besondere Herausforderung dar, da die Daten regelmäßig viel Rauschen oder Störungen enthalten, so dass sich die eigentliche Kollisionsgefahr nur mit viel Aufwand ermittelt lässt. Dies betrifft sowohl die eigentliche Detektion von Hindernissen (z.B. Vögel oder andere Fluggeräte) als auch deren anschließende Flugbahnschätzung.
Aus diesem Grund sind für eine sichere Kollisionsvermeidung eine Vielzahl unterschiedlicher Echtzeit-Daten notwendig, welche nur schwierig in ausreichender Qualität an Bord des Fluggeräts zur Verfügung zu stellen sind. Des Weiteren ist es schwierig, solche Daten mit der erforderlichen Genauigkeit und Integrität in Echtzeit zu verarbeiten, wenn - wie dargestellt - der verfügbare Bauraum bzw. die verfügbare Energieversorgung und damit die zur Verfügung stehenden Ressourcen begrenzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren bzw. ein System anzugeben, mit dem sich die Kollisionsgefahr für Fluggeräte signifikant reduzieren lässt, ohne Abstriche bei der Datenverarbeitung (also der Sicherheit) zu machen und ohne das Fluggerät hinsichtlich Kosten, Gewicht, Stromverbrauch und Aerodynamik zu beeinträchtigen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen das Anspruchs 1 sowie durch ein verteiltes Überwachungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 17.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfinderischen Idee sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Vermeidung von Kollisionen zwischen registrierten Fluggeräten sowie von registrierten Fluggeräten mit nicht-registrierten Fluggeräten und mit anderen, insbesondere fliegenden, Objekten in einem Luftraum sieht vor, dass a) der Luftraum durch wenigstens eine Bodenstation mittels einer Anzahl an Sensoren kontinuierlich sensortechnisch erfasst wird, um entsprechende Luftraumdaten zu erhalten; dass b) die Luftraumdaten in der Bodenstation oder in einer übergeordneten Überwachungsstation, an die die wenigstens eine Bodenstation ihre Luftraumdaten übermittelt, durch eine Boden-Recheneinheit automatisiert ausgewertet werden, um Flugdaten, insbesondere eine aktuelle Position und eine prognostizierte Bewegung oder Flugbahn, der Fluggeräte und der Objekte zu erhalten; dass c) die Flugdaten von der Boden-Recheneinheit zumindest für die registrierten Fluggeräte bereitgestellt werden; und dass d) zumindest die registrierten Fluggeräte die Flugdaten für ihre Echtzeit-Bahnplanung verwenden.
Ein erfindungsgemäßes verteiltes Überwachungssystem zur Vermeidung von Kollisionen zwischen registrierten Fluggeräten sowie von registrierten Fluggeräten mit nicht-registrierten Fluggeräten und mit anderen, insbesondere fliegenden, Objekten in einem Luftraum, umfasst: a) wenigstens eine Bodenstation mit einer Anzahl an Sensoren, die zum kontinuierlichen sensortechnischen Erfassen des Luftraums ausgebildet ist, um entsprechende Luftraumdaten zu erhalten; b) wenigstens eine Boden-Recheneinheit, die zum automatisierten Auswerten der Luftraumdaten ausgebildet und die in der Bodenstation oder in einer übergeordneten Überwachungsstation angeordnet ist oder hiermit in Wirkverbindung steht, um von der wenigstens einen Bodenstation die Luftraumdaten zu erhalten und daraus Flugdaten, insbesondere eine aktuelle Position und eine prognostizierte Bewegung oder Flugbahn, zumindest der nicht-registrierten Fluggeräte und der Objekte zu bestimmen; und c) ein Kommunikationsnetz, an das die Boden-Recheneinheit angeschlossen ist, um die Flugdaten zumindest für die registrierten Fluggeräte in dem Kommunikationsnetz bereitzustellen.
Im Kontext dieser Beschreibung ist ein „registriertes Fluggerät“ ein Fluggerät, dessen Art, Flugplan und Flugrouten und ggf. weitere Eigenschaften den regelmäßig vorhandenen (hoheitlichen) Luftraum-Kontrolleinrichtungen bekannt ist, insbesondere durch entsprechende Anmeldung vor dem Start. Ein „nicht-registriertes Fluggerät“ ist demnach ein Fluggerät, welches den Luftraum-Kontrolleinrichtungen unbekannt ist, z.B. ein Modellflugzeug oder eine Drohne. Nur die registrierten Fluggeräte können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beeinflusst und in das erfindungsgemäße System eingebunden werden.
Nachfolgend soll unter einer „Bodenstation“ nicht ausschließlich eine am Boden befindliche Station verstanden werden. Vielmehr sind unter „Bodenstationen“ z.B. auch an oder auf Gebäuden oder Masten angeordnete Sensorsysteme zu verstehen. Ferner sollen nicht nur stationäre Stationen mit dem Begriff „Bodenstation“ zu verstehen sein, vielmehr können diese auch mobil sein, z.B. als sich am Boden fortbewegende Fahrzeuge, oder sich in der Luft befindliche Drohnen, die vorzugsweise lokal begrenzte Bewegungen ausführen bzw. sich lediglich innerhalb eines lokal begrenzten Bereichs fortbewegen/aufhalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden nicht nur fliegende Objekte erkannt. Von einer zu befliegenden Strecke werden zwar umfangreiche 3D-Karten von z.B. Gebäuden vorhanden sein. Durch das hier beschriebene Verfahren können aber z.B. auch Kräne, die neu installiert wurden, erkannt werden und deren Positionsdaten (und/oder Bewegungen, wie z.B. Schwenkbewegungen eines betriebenen Krans) an die Fluggeräte übermittelt werden.
Um das betreffende Luftfahrzeug bzw. Fluggerät möglichst leicht und einfach zu gestalten, sind erfindungsgemäß on-board vorzugsweise nur flugrelevante Sensoren vorhanden, d.h. solche Sensoren, ohne die das Fluggerät gar nicht flugfähig wäre, z.B. eine Inertialmesseinheit oder ein Satellitennavigationssystem. Der zu befliegende Luftraum wird durch die wenigstens eine Bodenstation, vorzugsweise jedoch durch verteilt angeordnete, insbesondere stationäre und/oder bodengestützte, Sensorsysteme überwacht, die ihre Daten an eine bodengestützte Recheneinheit (die Boden-Recheneinheit), vorzugsweise mit angeschlossener Datenbank, übermitteln. Die Luftfahrzeuge stehen in vorzugsweise ständigem datentechnischem Kontakt mit der Boden-Recheneinheit bzw. der Datenbank und erhalten von dieser alle für ihre jeweilige Flugbahn (Bahnplanung) relevanten Daten (die Flugdaten). Diese Daten beinhalten vorzugsweise alle in der Boden-Recheneinheit oder in der Datenbank verfügbaren Informationen hinsichtlich der registrierten und nicht-registrierten Luftraum-Teilnehmer, liefern also vorzugsweise eine komplette Darstellung des gesamten Luftraums in einem gegebenen Gebiet.
Die Bahnplanung für die registrierten Luftfahrzeuge kann beispielsweise on-board stattfinden, d.h. mittels einer an Bord des jeweiligen Luftfahrzeugs befindlichen Bord-Recheneinheit. Entsprechend ist bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Flugbahnplanung für die Luftfahrzeuge on-board erfolgt mittels einer an Bord des jeweiligen Luftfahrzeugs befindlichen Bord-Recheneinheit.
Ferner ist jedoch auch möglich, dass die Flugbahnplanung an einer zentralen oder verteilt angeordneten Boden-Recheneinheit(en) vorgenommen wird, welche die berechneten Flugrouten an die jeweiligen Luftfahrzeuge mittels Datenübertragung übermittelt wird.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Boden-Recheneinheit die Flugdaten zumindest zum Teil direkt an die registrierten Fluggeräte sendet. Dort können sie dann dezentral für die (Echtzeit-)Bahnplanung des Fluggeräts verwendet werden, um z.B. einem erkannten Hindernis (z.B. einem nicht-registrierten Fluggerät entlang der eigenen Flugbahn) auszuweichen, vorzugsweise automatisch.
Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Boden-Recheneinheit die Flugdaten zumindest zum Teil an eine Datenbank sendet, von welcher Datenbank die Flugdaten durch die registrierten Fluggeräte abgerufen werden. Diese Datenbank, die als Cloud-Datenbank oder „Situational Awareness Cloud“ ausgebildet sein kann, verfügt dann bevorzugt über alle relevanten Flugdaten in dem Luftraum, und alle Luftraum-Teilnehmer können sich entsprechend informieren.
Bei einer entsprechenden bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass dieses weiterhin eine Datenbank umfasst, die mit der Boden-Recheneinheit kommunikationstechnisch verbunden ist, um von dieser wenigstens einen Teil der Flugdaten zu empfangen, welche Datenbank weiterhin dazu ausgebildet ist, mit den registrierten Fluggeräten zu kommunizieren und die Flugdaten für die registrierten Fluggeräte zum Abruf bereitzustellen.
Auch gemischte Systeme sind möglich, beispielsweise mit einem Abruf von Daten durch die Fluggeräte aus der Datenbank im „Normalfall“ und aktives Senden von Daten von der Boden-Recheneinheit oder aus der Datenbank an die registrierten Fluggeräte im „Notfall“, z.B. bei akut hoher Kollisionswahrscheinlichkeit.
Bei einer in diesem Kontext bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist demnach vorgesehen, dass nach Erkennen eines nicht-registrierten Fluggeräts oder eines anderen Hindernisses, z.B. eines fliegenden Objekts, dessen Position und/oder dessen durch die Boden-Recheneinheit bestimmte Flugbahn in den Bereich eines registrierten Fluggeräts oder dessen geplanter Flugbahn kommt, dem betroffenen registrierten Fluggerät die entsprechenden Daten von der Boden-Recheneinheit oder der Datenbank übermittelt werden. Das registrierte Fluggerät kann die Daten bei seiner Bahnplanung berücksichtigen und dem Hindernis ausweichen oder es vorbeifliegen lassen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die registrierten Fluggeräte in ständigem datentechnischem Kontakt mit der Boden-Recheneinheit oder der Datenbank stehen und von dieser alle für ihre jeweilige Flugbahnplanung relevanten Daten erhalten. Auf diese Weise ist jedes registrierte Fluggerät in dem Luftraum ständig über alle anderen Flugobjekte, deren Position und Flugbahn informiert und kann dies bei der Flugplanung berücksichtigen.
Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mehrere Bodenstationen verwendet werden, die den Luftraum vollständig sensortechnisch abdecken, wobei vorzugsweise sensortechnisch abgedeckte Luftraum-Bereiche der einzelnen Bodenstationen sich zumindest teilweise überlappen. Auf diese Weise kann es keine Lücken in der Luftraumabdeckung geben, was die Sicherheit erhöht.
Eine entsprechende Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass mehrere Bodenstationen vorhanden sind, die den Luftraum vollständig sensortechnisch abdecken, wobei vorzugsweise sensortechnisch abgedeckte Luftraum-Bereiche der einzelnen Bodenstationen sich zumindest teilweise überlappen.
Insbesondere dann, wenn die Flugrouten im Wesentlichen fest und vorbekannt sind, z.B. bei den in Zukunft geplanten Lufttaxis, ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems vorteilhaft, bei dem mehrere entlang einer vorbekannten Flugstrecke verteilt angeordnete Bodenstationen vorhanden sind, um diese möglichst gut sensortechnisch zu erfassen bzw. abzudecken.
Bei einer entsprechenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mehrere entlang einer vorbekannten Flugstrecke verteilt angeordnete Bodenstationen verwendet werden. Dadurch lassen sich auch größere Gebiete (Lufträume) lückenlos abdecken.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in der Bodenstation oder den Bodenstationen mehrere, verschiedene Sensorsysteme zur Erfassung des Luftraums verwendet werden, insbesondere Radar, Lidar, elektro-optische Sensoren und akustische Sensoren, FLARM, ADSB und ähnliche Sensoren. FLARM ist ein in Leichtflugzeugen eingesetztes Kollisionswarngerät. Es umfasst im Wesentlichen einen GPS-Empfänger und ein digitales Funkmodul, bestehend aus einem Sender, der u.a. die aktuelle Position des Geräts im Nahbereich (einige Kilometer) anderen FLARMs übermittelt, und einem zugehörigen Empfänger. Dabei erfolgt die Datenübertragung auf einer konfigurierbaren Frequenz (in Europa 868,2 und 868,4 MHz). ADSB, Automatic Dependent Surveillance - Broadcast, ist ein System der Flugsicherung zur Anzeige der Flugbewegungen im Luftraum. Die Luftfahrzeuge bestimmen selbständig ihre Position, beispielsweise über Satellitennavigationssysteme, wie GPS. Die Position und andere Flugdaten, wie Flugnummer, Flugzeugtyp, Zeitstempel, Geschwindigkeit, Flughöhe und geplante Flugrichtung werden kontinuierlich - typischerweise einmal pro Sekunde - ungerichtet abgestrahlt. Diese Sensorsysteme können sich ergänzen, was die Ausfallsicherheit erhöht. Außerdem sprechen unterschiedliche Sensorsystem unterschiedlich auf bestimmte physikalische Gegebenheiten an, sodass die Erfassungsquote erhöht werden kann, wenn unterschiedliche Messverfahren zum Einsatz kommen. Besonders akustische Sensorsysteme haben sich bei der Drohnenerfassung bewährt. Ferner kann durch ein Vergleichen der von unterschiedlichen Sensoren erfassten Daten eine Konfidenz dieser Daten und deren Auswertung, wie z.B. eine prognostizierte Bewegung oder Flugbahn eines Objekts, erhöht werden.
So sieht eine entsprechende Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems vor, dass durch die Bodenstationen erfassten Positionsdaten der Fluggeräte diese wiederum an die Fluggeräte selbst übermittelt werden, wodurch eine Validierung der on-board ermittelten GPS-Position und damit eine höhere Konfidenz der Lagebestimmung erreicht werden kann.
Eine entsprechende Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass in der Bodenstation oder in den Bodenstationen mehrere, verschiedene Sensorsysteme zur Erfassung des Luftraums vorhanden sind, insbesondere Radar, Lidar, elektro-optische Sensoren und akustische Sensoren, FLARM, ADSB und ähnliche Sensoren.
Bei einer äußerst bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die registrierten Fluggeräte über eigene Sensorsysteme verfügen und ihre eigenen Sensordaten zumindest teilweise an die Bodenstation oder an die Datenbank übertragen und/oder die eigens ermittelten Sensordaten mit denen der Bodenstationen vergleichen. Auch auf diese Weise kann eine Konfidenz der eigens ermittelten Daten erhöht werden. Hierdurch lässt sich das Ergebnis der Luftraumerfassung noch verbessern. Die on-board vorhandenen Sensoren, wie z.B. Kameras, Radar, etc., können auch als „letzte Rückfalleinheit“ bei Ausfall der verteilten, bodengestützten Sensorsysteme bzw. bei einem Ausfall der Datenkommunikation zu den Fluggeräten fungieren, was die Sicherheit nochmals erhöht.
Eine entsprechende Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die registrierten Fluggeräte über eigene Sensorsysteme verfügen, die Teil des verteilten Überwachungssystems sind und dazu ausgebildet sind, ihre eigenen Sensordaten zumindest teilweise an die Bodenstation oder an die Datenbank zu übertragen.
Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Datenübertragung zu den registrierten Fluggeräten mittels einer Mobilfunkverbindung, z.B. nach dem Standard 3G, 4G oder 5G, erfolgt, vorzugsweise im Wesentlichen in Echtzeit, also mit geringer Latency, um schnelle Reaktionen zu ermöglichen. Bei 5G-Netzwerken kann die Latency auf Werte um 1 ms heruntergehen.
Eine entsprechende Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das Kommunikationsnetz für die Datenübertragung zu den registrierten Fluggeräten ein Mobilfunknetz ist oder ein solches verwendet, vorzugsweise mit Echtzeit-Fähigkeit bzw. geringer Latency. Bevorzugt kann die Latency bei 100 ms oder darunter liegen. Ein sich mit 200 km/h bewegendes (Flug-)Objekt legt in dieser Zeit eine Strecke von etwa 5 Metern zurück, was einen guten Wert für eine Echtzeit-Kollisionsvermeidung darstellt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die genannten Daten eine Position, eine Lage und/oder eine errechnete Flugbahn des (nicht-/)registrierten Fluggeräts, Flugobjekts oder Hindernisses beinhalten, oder bei dem Daten für eine neu berechnete Flugbahn, insbesondere umfassend Warte- und/oder Ausweichmanöver, an das betroffene registrierte Fluggerät übermittelt werden. Im erstgenannten Fall übernimmt das Fluggerät bzw. dessen Pilot selbst die weitere Bahnplanung anhand der Daten; im zweiten Fall braucht es nur der schon vorgeplanten (Ausweich-)Route zu folgen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass den registrierten Fluggeräten lediglich Tracking-Daten von erkannten, nicht-registrierten Fluggeräten oder Flugobjekten übermittelt werden, insbesondere deren Position, Größe, wahrscheinliche Flugbahn oder dergleichen, z.B. Typen- oder Modellbezeichnung, Fluggerätekategorie, Flugobjektkategorie. Dies entspricht im Wesentlichen dem vorstehend erstgenannten Fall. Das Fluggerät bzw. dessen Bord-Recheneinheit nutzt die Tracking-Daten der erkannten Fluggeräte/Flugobjekte, um bei Bedarf seine Bahnplanung anzupassen.
Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zusätzlich ein Luftraum-Managementsystem, beispielsweise ein UTM - unmanned aircraft system traffic management oder ATM - air traffic management, bereitgestellt wird, bei welchem sich die am Luftfahrtverkehr teilnehmenden Fluggeräte vorzugsweise bereits vor einem Start registrieren. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf diese Weise mit an sich vorbekannten Luftraum-Managementsystemen kombiniert wird, erhöht sich die erreichbare Sicherheit nochmals. Zudem ergeben sich Synergieeffekte, weil bekannte UTM/ATM-Systeme bereits eine Verwaltung von bzw. eine Kommunikation mit Fluggeräten vorsehen, worauf zumindest teilweise zurückgegriffen werden kann.
Eine entsprechende Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass zusätzlich ein Luftraum-Managementsystem, beispielsweise ein UTM - unmanned aircraft system traffic management oder ATM - air traffic management, vorhanden ist, bei welchem sich die am Luftfahrtverkehr teilnehmenden Fluggeräte vorzugsweise bereits vor einem Start registrieren, wobei vorzugsweise die Datenbank Teil des Luftraum-Managementsystems ist.
Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist entsprechend vorgesehen, dass registrierte Fluggeräte ihre geplanten Flugrouten an die Boden-Recheneinheit oder an die Datenbank übermitteln, mit welcher Datenbank die registrierten Fluggeräte in ständigem datentechnischem Kontakt stehen, wobei die Datenbank Teil des vorstehend genannten Luftraum-Managementsystems sein kann.
Nachfolgend wird auf einige besonders interessante, spezielle Ausgestaltungen der Erfindung nochmals ergänzend eingegangen:

Die Bodenstationen können vorteilhaft mit mehreren Sensoren bzw. Sensorarten ausgestattet sein, insbesondere Radar, elektro-optische Sensoren und akustische Sensoren, aber auch FLARM, ADSB oder dergleichen, worauf schon hingewiesen wurde. Das Zusammenschalten mehrerer Bodenstationen in einer Cloud oder einer sog. Cloud-Plattform ermöglicht es, ein Lagebild vom gesamten Luftraum zu kreieren, das den registrierten Fluggeräten dann in geeigneter Form übermittelt werden kann. Die registrierten Fluggeräte speisen ihrerseits bei einer entsprechenden Ausgestaltung des Verfahrens ebenfalls ihre Sensordaten in eine aus Boden-Recheneinheit und ggf. der Datenbank gebildete Cloud.

In den Bodenstationen können leistungsfähigere Sensoren eingesetzt werden als an Bord eines Fluggeräts, da die Einschränkungen bzgl. Bauraum, Gewicht und Energieverbrauch nicht so gravierend sind. Es kann so ein vollständigeres Lagebild des Luftraums bereitgestellt werden, ohne dass teure, schwere Sensoren an Bord der Fluggeräte verbaut werden müssen.
Eine Warnung vor einer möglichen Kollision kann im Vergleich mit reinen on-board Systemen früher erfolgen, da die vorzugsweise in den Bodenstationen verteilten Sensoren einen weiteren „Vorausblick“ und „Rundumblick“ ermöglichen. Dadurch kann die Bahnplanung für die einzelnen Fluggeräte rechtzeitig angepasst werden.
Auch akustische Sensoren können zum Einsatz kommen, was on-board, aufgrund der Geräuschemission der Rotoren, kaum möglich ist. Diese können z.B. Drohnen basierend auf einer charakteristischen Geräuschentwicklung detektieren.
Im Falle des Volocopter® sind innerstädtische Punkt-zu-Punkt-Verbindungen geplant, das heißt der zu befliegende Luftraum ist, zumindest größtenteils, vorbekannt, was einer Installation des erfindungsgemäßen Systems sehr entgegenkommt. Zur Überwachung dieses Luftraums können - wie vorgeschlagen - verteilt angeordnete, insbesondere stationäre und/oder bodengestützte, Sensorsysteme verwendet werden. Wenn hier und anderenorts von „Sensorsystemen“ die Rede ist, bedeutet dies eine Mehrzahl von Sensoren mit der jeweils zugehörigen Steuer-, Anschluss-, Kommunikations- und Versorgungselektronik. Die Begriffe „Sensor“ und „Sensorsystem“ können als Synonyme verwendet werden, da es hier auf die genannte Elektronik nicht ankommt. Die zum Teil aufwändige Auswertung der von diesen Sensorsystemen gelieferten Daten kann von einer Recheneinheit innerhalb der Sensorsysteme selbst erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass die Daten an wenigstens eine von den Sensoren bzw. Sensorsystemen getrennte Cloud oder an ein Rechenzentrum zur Verarbeitung und Auswertung weitergeleitet werden und von dort aus zu den Luftfahrzeugen übermittelt werden (eine solche Cloud lässt sich als „situational awareness cloud“ bezeichnen, worauf schon hingewiesen wurde; grundsätzlich steht Cloud oder Cloud Computing für eine IT-Infrastruktur, welche beispielsweise über das Internet oder ein anderes Kommunikationsnetz über mehr oder weniger große Distanzen örtlich ungebunden verfügbar gemacht wird. Sie beinhaltet in der Regel Speicherplatz, Rechenleistung und/oder Anwendungssoftware als Dienstleistung.).
Die Ergebnisse können an eine (Cloud-)Datenbank übermittelt werden, mit welcher die sich im Luftraum befindlichen registrierten Luftfahrzeuge im ständigen datentechnischen Kontakt stehen. Auf Grundlage dieser Daten kann ein menschlicher Pilot bzw. ein Auto-Pilot eines betreffenden Luftfahrzeugs, falls nötig, die geplante Flugroute in Echtzeit anpassen.
Somit wird die (hardware- und softwaretechnische) Komplexität bei der Erkennung von Hindernissen aus dem Luftfahrzeug verlagert auf die verteilt angeordneten, stationären Sensorsysteme, wodurch eine enorme Gewichtsersparnis (und geringere Systemkomplexität) im Luftfahrzeug erzielt wird.
Die verteilt angeordneten, stationären Sensorsysteme können insbesondere nicht-registrierte Teilnehmer am Luftfahrtverkehr wahrnehmen, wie z.B. Drohnen und/oder Vögel, deren Lage, aber auch eine wahrscheinliche Flugbahn bestimmen und vorzugsweise an die Cloud-Datenbank übermitteln. Zeitgleich stehen die registrierten Luftfahrzeuge vorzugsweise zu jeder Zeit mit der Cloud-Datenbank in datentechnischer Verbindung. Sobald ein Hindernis identifiziert wurde, dessen Lage bzw. errechnete Flugbahn in den Bereich eines registrierten Luftfahrzeugs oder von dessen geplanter Flugbahn kommt, kann das betroffene Luftfahrzeug die relevanten Daten aus der Cloud-Datenbank erhalten.
Wie der Fachmann erkennt, ist das der Erfindung zugrundeliegende Konzept grundsätzlich nicht auf Cloud-Anwendungen und die Verwendung entsprechender Datenbanken beschränkt.
Die vorstehend genannten Daten können z.B. die Lage und/oder errechnete Flugbahn des Hindernisses (Flugobjekt oder nicht-registrierter Teilnehmer am Luftfahrtverkehr) beinhalten, oder aber direkt eine neu berechnete Flugbahn (bzw. Warte- oder Ausweichmanöver), sodass eine Kollision mit dem erkannten Objekt verhindert werden kann, worauf schon hingewiesen wurde. Bevorzugt ist jedoch, dass den Luftfahrzeugen lediglich die „Tracking-Daten“ der erkannten, nicht-registrierten Teilnehmer am Luftfahrtverkehr mitgeteilt werden, also insbesondere deren Position, Größe, wahrscheinliche Flugbahn, etc. Die Entscheidung, ob die geplante Flugbahn für ein betroffenes registriertes Fluggerät deshalb angepasst wird, trifft vorzugsweise weiterhin das Luftfahrzeug (on-board) selbst, also dessen Pilot oder Auto-Pilot.
Da die Sensorsysteme immer nur einen bestimmten Bereich bzw. ein bestimmtes Volumen des zu befliegenden Luftraumes abdecken können, sind bevorzugt entlang einer gesamten Flugstrecke verteilt angeordnete, stationäre Sensorsysteme angeordnet. Der Abstand dieser Sensorsysteme voneinander sollte dabei mindestens so gewählt sein, dass es keine Bereiche bzw. Volumina des Luftraumes gibt, welche nicht überwacht werden können. Bevorzugt überlappen die durch die Sensorsysteme überwachten Bereiche bzw. Volumina jedoch, sodass es zumindest eine Vielzahl an Bereichen bzw. Volumina gibt, die von zumindest zwei Sensorsystemen zeitgleich überwacht werden. Dadurch können Hindernisse und deren Lage und/oder Flugbahnen noch genauer bestimmt werden. Auch in Bezug auf die Sicherheitsanforderungen kann hier eine besonders redundante und dadurch sichere Überwachung des zu befliegenden Bereichs bzw. Volumens sichergestellt werden.
Es wurde auch schon angemerkt, dass im Rahmen von Weiterbildungen der Erfindung diese mit einem Luftraum-Managementsystem (UTM (unmanned aircraft system traffic management) oder ATM (air traffic management)) zusammenwirken kann, wobei das Luftraum-Managementsystem in der Regel hoheitlich bereitgestellt wird, z.B. durch Behörden, Staat, etc. Bei dem Luftraum-Managementsystem registrieren sich die am Luftfahrtverkehr teilnehmenden Luftfahrzeuge bereits vor Start. Dadurch wird gewährleistet, dass die geplanten Flugrouten der Vielzahl von Luftfahrzeugen nicht kollidieren. Die in dem Luftraum-Managementsystem registrierten Luftfahrtverkehrsteilnehmer und deren geplante Routen können an die Cloud-Datenbank übermittelt werden, mit der die Luftfahrzeuge, wie bereits oben erwähnt, in ständigem datentechnischem Kontakt stehen können. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, dass die Daten in der „situational awareness cloud“ vom UTM/ATM (mit)verwaltet werden. Es ist sogar möglich, dass die „situational awareness cloud“ in das UTM/ATM integriert ist.
Weiterhin ist anzumerken, dass im Rahmen der Erfindung eine Inspektion des Daten-Verarbeitungsprozesses (z.B. durch eine Stichprobe) durch geschultes Personal am Boden viel einfacher möglich ist als durch einen Piloten an Bord (auch hinsichtlich der Arbeitsbelastung) oder als eine Übertragung zwecks Überprüfung an eine Bodenstation.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
1 zeigt schematisch ein System zur Luftraumüberwachung aus verteilt angeordneten, stationären Sensorsystemen, einer Cloud-Datenbank, einem Luftraum-Managementsystem und in dem Luftraum fliegenden Luftfahrzeugen (Fluggeräten) und weiteren Fluggeräten.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes verteiltes Überwachungssystem zur Vermeidung von Kollisionen zwischen registrierten Fluggeräten und von registrierten Fluggeräten mit nicht-registrierten Fluggeräten und mit anderen, insbesondere fliegenden, Objekten in einem Luftraum dargestellt. Das System ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, der Luftraum mit dem Bezugszeichen 2. Bezugszeichen 3.1, 3.2 und 3.3 bezeichnen Bodenstationen, die jeweils eine Anzahl von verschiedenen Sensoren oder Sensorsystemen aufweisen, was in 1 nur für eine der Bodenstationen 3.1 explizit dargestellt ist. Die genannten Sensoren oder Sensorsysteme sind in 1 mit Bezugszeichen 4.1 bis 4.8 bezeichnet und können, ohne Beschränkung, elektro-optische Sensoren, Infrarot-Sensoren, akustische Sensoren, Radar(-Sensoren), lasergestützte Entfernungs-Messsensoren und Lidar-Sensoren umfassen. Die Erfindung ist allerdings nicht auf eine bestimmte Anzahl oder Kombination von Sensorsystemen beschränkt. Auch FLARM oder ADSB können zum Einsatz kommen.
Die Bodenstationen 3.1 - 3.3 sind entlang einer festen Flugroute FR angeordnet, die Start- und Landeplätze 5 speziell für personentragende Fluggeräte, z.B. vom Typ Volocopter®, verbindet, welche Fluggeräte in 1 mit den Bezugszeichen 6.1 bzw. 6.2 bezeichnet sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Anordnung der Bodenstationen 3.1 - 3.3 und auf eine derartige Ausgestaltung der Fluggeräte 6.1, 6.2 beschränkt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wirkt jede der Bodenstationen 3.1 - 3.3 mit einer Boden-Recheneinheit 7.1 - 7.3 zusammen oder umfasst eine solche Boden-Recheneinheit 7.1 - 7.3, welche Boden-Recheneinheit 7.1 - 7.3 zum automatisierten Auswerten von Luftraumdaten ausgebildet ist, die durch die Bodenstationen 3.1 - 3.3 bzw. die dort vorhandenen Sensorsysteme 4.1 - 4.8 geliefert werden. Die in den Bodenstationen 3.1 - 3.3 vorhandenen Sensorsysteme 4.1 - 4.8 sind dazu bestimmt und ausgebildet, den Luftraum 2 zumindest in einem der jeweiligen Bodenstationen 3.1 - 3.3 zugeordneten Bereich oder Volumen des Luftraums 2 kontinuierlich sensortechnisch zu erfassen, um entsprechende Luftraumdaten zu erhalten, die dann in den genannten Boden-Recheneinheiten 7.1 - 7.3 weiterverarbeitet werden.
Wie der Fachmann erkannt, ist die Erfindung auch keinesfalls darauf beschränkt, dass alle Bodenstationen 3.1 - 3.3 identisch ausgebildet sind und dieselben Sensorsysteme 4.1 - 4.8 aufweisen müssen, obwohl dies bevorzugt sein kann.
Die Boden-Recheneinheiten 7.1 - 7.3 können auch direkt innerhalb der Bodenstationen 3.1 - 3.3 angeordnet sein, was in 1 nicht explizit dargestellt ist. Anstelle mehrerer Boden-Recheneinheiten 7.1 - 7.3 kann auch eine einzelne, übergeordnete Boden-Recheneinheit vorhanden sein, die mit allen oder zumindest einem Teil der Bodenstationen 3.1 - 3.3 datentechnisch zusammenwirkt. Dies ist in 1 nicht dargestellt. Eine solche übergeordnete Boden-Recheneinheit kann in einer übergeordneten Überwachungsstation vorgesehen sein, mit der alle oder zumindest ein Teil der Bodenstationen 3.1 - 3.3 datentechnisch (drahtlos oder kabelgebunden) verbunden ist.
Die Boden-Recheneinheiten 7.1 - 7.3 erhalten von der jeweiligen Bodenstation 3.1 - 3.3 die Luftraumdaten und bestimmen (berechnen) daraus sogenannte Flugdaten, insbesondere eine aktuelle Position oder Lage und eine prognostizierte Bewegung der Flugbahn von Fluggeräten und Objekten im Luftraum 2.
Bei diesen Fluggeräten und Objekten kann es sich zum einen um die bereits erwähnten Fluggeräte 6.1, 6.2 handeln. Hierbei handelt es sich um sogenannte registrierte Fluggeräte, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird.
Die genannten Fluggeräte und fliegenden Objekte umfassen auch andere Fluggeräte in Form von Drohnen oder dergleichen 6.3, wobei es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel hierbei ebenfalls um ein registriertes Fluggerät handelt (siehe unten). Bei Bezugszeichen 6.4 ist dagegen ein nicht-registriertes fliegendes Objekt in Form eines Vogels oder Vogelschwarms dargestellt. Wie anhand von den Basisstationen 3.1 - 3.3 ausgehenden Pfeilen in 1 symbolisiert ist, ermitteln die Bodenstationen 3.1 - 3.3 durch sensorgestützte Messungen Luftraumdaten, wie Größe, Abstand, Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit usw., zumindest bestimmter Fluggeräte 6.3 und fliegender Objekte 6.4 und senden diese Luftraumdaten an die Boden-Recheneinheiten 7.1 - 7.3, die daraus die genannten Flugdaten bestimmen.
Die Boden-Recheneinheiten 7.1 - 7.3 sind ihrerseits an ein Kommunikationsnetz angeschlossen, um die Flugdaten zumindest für die registrierten Fluggeräte 6.1, 6.2 in dem Kommunikationsnetz bereitzustellen. Dieses Kommunikationsnetz umfasst gemäß 1 eine Cloud 8, die vorliegend auch als „situational awareness cloud“ bezeichnet wird und insbesondere eine Datenbank 8a umfasst, was in 1 symbolisch angedeutet ist. Das Kommunikationsnetz kann als Mobilfunknetz nach dem 3G-, 4G- oder 5G-Standard ausgeführt sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Zusätzlich zu der Cloud 8 ist noch ein (hoheitliches) Luftraummanagementsystem vorgesehen, hier exemplarisch und ohne Beschränkung ein UTM-System (unmanned aircraft system traffic management) 9.
Alle registrierten Luftraum-Teilnehmer, gemäß 1 also die Fluggeräte 6.1 - 6.3 stehen in dem Kommunikationsnetz mit der Cloud 8 und dem UTM 9 in Kommunikationsverbindung. Dies ist in 1 für die Drohne 6.3 angedeutet, welche gemäß dem Pfeil P1 Daten betreffend ihre Flugplanung an das UTM 9 übermittelt. Von dort gelangen die entsprechenden Informationen gemäß Pfeil P2 in die Cloud 8 und sind dort verfügbar, ebenso wie die von den Boden-Recheneinheiten 7.1 - 7.3 bestimmten Flugdaten, wie oben beschrieben.
Neben den Bodenstationen 3.1 und 3.2 erfassen auch Bord-Sensoren des Fluggeräts 6.1 die Drohne 6.3, und das Fluggerät 6.1 sendet entsprechende Daten an die Cloud 8, von der es seinerseits auch Daten betreffend die Drohne 6.3 erhält, was in 1 durch den Doppelpfeil P3 symbolisiert ist. Die letztgenannten Daten stammen einerseits von dem UTM 9, bei dem die Drohne 6.3 registriert ist, und auch von den Bodenstationen 3.1 und 3.2, welche die Drohne 6.3 erfasst haben, wie oben beschrieben.
Den Vogel oder Vogelschwarm bei Bezugszeichen 6.4 erfassen sowohl die Bord-Sensoren des Fluggeräts 6.2 als auch die Bodenstationen 3.2, 3.3. Das Fluggerät 6.2 sendet entsprechende Informationen an die Cloud 8 und erhält von dort Informationen, die von den Bodenstationen 3.2, 3.3 bereitgestellt wurden, wie anhand des Doppelpfeils P4 symbolisiert. Bezugszeichen P5 steht für die bidirektionale Kommunikation zwischen (exemplarisch) der Bodenstation 3.3 und der Cloud 8 betreffend Flugraumdaten des Vogels oder Vogelschwarms 6.4. Die Datenübertragung ist bidirektional, weil einerseits die Bodenstation 3.3 ihre Messdaten bzw. deren Auswertung in der Cloud 8 zur Verfügung stellt und andererseits von dort auch weitere Daten bzw. Informationen zu dem von ihr erfassten Objekt 6.4 erhält, die beispielsweise von anderen Bodenstationen 3.2 oder Fluggeräten 6.2 zur Verfügung gestellt wurden. Dies kann die Erfassungs- und Auswertegenauigkeit erhöhen.
Die Fluggeräte 6.1, 6.2 können die aus der Cloud 8 erhaltenen Informationen nutzen, um ihre Flugbahn im Zuge der an Bord durchgeführte Echtzeit-Bahnplanung (insbesondere automatisch) abzuändern und auf der Flugroute FR vorhandenen Hindernissen (insbesondere selbsttätig) auszuweichen. Dies ist in 1 mittels strichpunktierter Pfeile dargestellt. Dazu verfügen zumindest die Fluggeräte 6.1 und 6.2 über eine entsprechende ausgebildete Bord-Recheneinheit, was in der Figur nicht weiter dargestellt ist.
Die Gesamtheit der Einzelsysteme (Bodenstationen, Recheneinheiten, Sensorsysteme, Fluggeräte, etc.) und die jeweiligen Beziehungen zwischen den Systemen ist in 1 nur exemplarisch dargestellt, wobei die dargestellten Verbindungen und Beziehungen lediglich beispielhaft und keine abschließende Darstellung sein sollen. Insbesondere ist natürlich auch eine kommunikations- bzw. datentechnische Verbindung zwischen den einzelnen registrierten Verkehrsteilnehmern (Volocopter0) untereinander und einem UTM-System möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2019019418 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Vermeidung von Kollisionen zwischen registrierten (6.1, 6.2, 6.3) Fluggeräten sowie von registrierten (6.1, 6.2, 6.3) Fluggeräten mit nicht-registrierten Fluggeräten und mit anderen, insbesondere fliegenden, Objekten (6.4) in einem Luftraum (2), bei dem a) der Luftraum (2) durch wenigstens eine Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) mittels einer Anzahl an Sensoren (4.1 - 4.8) kontinuierlich sensortechnisch erfasst wird, um entsprechende Luftraumdaten zu erhalten; b) die Luftraumdaten in der Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) oder in einer übergeordneten Überwachungsstation, an die die wenigstens eine Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) ihre Luftraumdaten übermittelt, durch eine Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) automatisiert ausgewertet werden, um Flugdaten, insbesondere eine aktuelle Position und eine prognostizierte Bewegung oder Flugbahn, der Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) und der Objekte zu erhalten; c) die Flugdaten von der Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) zumindest für die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) bereitgestellt werden; d) zumindest die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) die Flugdaten für ihre Echtzeit-Bahnplanung verwenden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) die Flugdaten zumindest zum Teil direkt an die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) sendet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) die Flugdaten zumindest zum Teil an eine Datenbank (8a) sendet, von welcher Datenbank (8a) die Flugdaten durch die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) abgerufen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) in ständigem datentechnischem Kontakt mit der Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) oder der Datenbank (8a) gemäß Anspruch 3 stehen und von dieser alle für ihre jeweilige Flugbahnplanung relevanten
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Flugbahnplanung für die Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) on-board erfolgt mittels einer an Bord des jeweiligen Fluggeräts (6.1, 6.2, 6.3) befindlichen Bord-Recheneinheit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Flugbahnplanung für die Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) durch eine zentrale Bodenstation oder mehrere verteilt angeordneten Bodenstationen (3.1, 3.2, 3.3) erfolgt und die geplanten Flugbahnen an die Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) mittels Datenübertragung gesendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem mehrere Bodenstationen (3.1, 3.2, 3.3) verwendet werden, die den Luftraum (2) vollständig sensortechnisch abdecken, wobei vorzugsweise sensortechnisch abgedeckte Luftraum-Bereiche der einzelnen Bodenstationen (3.1, 3.2, 3.3) sich zumindest teilweise überlappen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem in der Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) oder den Bodenstationen (3.1, 3.2, 3.3) mehrere, verschiedene Sensorsysteme (4.1 - 4.8) zur Erfassung des Luftraums (2) verwendet werden, insbesondere Radar, Lidar, elektro-optische Sensoren und akustische Sensoren, FLARM, ADSB und ähnliche Sensoren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2) über eigene Sensorsysteme verfügen und ihre eigenen Sensordaten zumindest teilweise an die Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) oder an die Datenbank (8a) gemäß Anspruch 3 übertragen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem nach Erkennen eines nicht-registrierten Fluggeräts oder eines anderen Hindernisses (6.4) dessen Position und/oder dessen durch die Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) bestimmte Flugbahn in den Bereich eines registrierten Fluggeräts (6.1, 6.2, 6.3) oder dessen geplanter Flugbahn kommt, dem betroffenen registrierten Fluggerät (6.1, 6.2, 6.3) die entsprechenden Daten von der Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) oder der Datenbank (8a) gemäß Anspruch 3 übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Datenübertragung zu den registrierten Fluggeräten (6.1, 6.2, 6.3) mittels einer Mobilfunkverbindung erfolgt, vorzugsweise im Wesentlichen in Echtzeit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Daten gemäß Anspruch 8 die Position, eine Lage und/oder eine errechnete Flugbahn des nicht-registrierten Fluggeräts oder Hindernisses (6.4) beinhalten, oder bei dem Daten für eine neu berechnete Flugbahn, insbesondere umfassend Warte- und/oder Ausweichmanöver, an das betroffene registrierte Fluggerät (6.1, 6.2, 6.3) übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem den registrierten Fluggeräten (6.1, 6.2, 6.3) lediglich Tracking-Daten von erkannten, nicht-registrierten Fluggeräten oder Flugobjekten (6.4) übermittelt werden, insbesondere deren Position, Größe, wahrscheinliche Flugbahn oder dergleichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem mehrere entlang einer vorbekannten Flugstrecke oder Flugroute (FR) verteilt angeordnete Bodenstationen (3.1, 3.2, 3.3) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem zusätzlich ein Luftraum-Managementsystem, beispielsweise ein UTM - unmanned aircraft system traffic management (9) oder ATM - air traffic management, bereitgestellt wird, bei welchem sich die am Luftfahrtverkehr teilnehmenden Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) vorzugsweise bereits vor einem Start registrieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem registrierte Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) ihre geplanten Flugrouten (FR) an die Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) oder an die Datenbank (8a) gemäß Anspruch 3 übermitteln, mit welcher Datenbank (8a) die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2) in ständigem datentechnischem Kontakt stehen, wobei die Datenbank (8a) Teil des Luftraum-Managementsystems (9) gemäß Anspruch 15 sein kann
Verteiltes Überwachungssystem (1) zur Vermeidung von Kollisionen zwischen registrierten Fluggeräten (6.1, 6.2, 6.3) sowie von registrierten Fluggeräten (6.1, 6.2, 6.3) mit nicht-registrierten Fluggeräten und mit anderen, insbesondere fliegenden, Objekten (6.4) in einem Luftraum (2), umfassend: a) wenigstens eine Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) mit einer Anzahl an Sensoren (4.1 - 4.8), die zum kontinuierlichen sensortechnischen Erfassen des Luftraums (2) ausgebildet ist, um entsprechende Luftraumdaten zu erhalten; b) wenigstens eine Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3), die zum automatisierten Auswerten der Luftraumdaten ausgebildet und die in der Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) oder in einer übergeordneten Überwachungsstation angeordnet ist oder hiermit in Wirkverbindung steht, um von der wenigstens einen Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) die Luftraumdaten zu erhalten und daraus Flugdaten, insbesondere eine aktuelle Position und eine prognostizierte Bewegung oder Flugbahn, der nicht-registrierten Fluggeräte und der Objekte (6.4) zu bestimmen; c) ein Kommunikationsnetz, an das die Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) angeschlossen ist, um die Flugdaten zumindest für die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) in dem Kommunikationsnetz bereitzustellen.
Verteiltes Überwachungssystem (1) nach Anspruch 17, weiterhin umfassend eine Datenbank (8a), vorzugsweise Cloud-Datenbank, die mit der Boden-Recheneinheit (7.1 - 7.3) kommunikationstechnisch verbunden ist, um von dieser wenigstens einen Teil der Flugdaten zu empfangen, welche Datenbank (8a) weiterhin dazu ausgebildet ist, mit den registrierten Fluggeräten (6.1, 6.2, 6.3) zu kommunizieren und die Flugdaten für die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) zum Abruf in dem Kommunikationsnetz bereitzustellen.
Verteiltes Überwachungssystem (1) nach Anspruch 17 oder 18, bei dem mehrere Bodenstationen (3.1, 3.2, 3.3) vorgesehen sind, die den Luftraum (2) vollständig sensortechnisch abdecken, wobei vorzugsweise sensortechnisch abgedeckte Luftraum-Bereiche der einzelnen Bodenstationen (3.1, 3.2, 3.3) sich zumindest teilweise überlappen.
Verteiltes Überwachungssystem (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem in der Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) oder den Bodenstationen (3.1, 3.2, 3.3) mehrere, verschiedene Sensorsysteme (4.1 - 4.8) zur Erfassung des Luftraums (2) vorhanden sind, insbesondere Radar, Lidar, elektro-optische Sensoren und akustische Sensoren, FLARM, ADSB und ähnliche Sensoren.
Verteiltes Überwachungssystem (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem die registrierten Fluggeräte (6.1, 6.2, 6.3) über eigene Sensorsysteme verfügen, die Teil des verteilten Überwachungssystems (1) sind und die dazu ausgebildet sind, ihre eigenen Sensordaten zumindest teilweise an die Bodenstation (3.1, 3.2, 3.3) oder an die Datenbank (8a) gemäß Anspruch 18 zu übertragen.
Verteiltes Überwachungssystem (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem das Kommunikationsnetz für die Datenübertragung zu den registrierten Fluggeräten (6.1, 6.2, 6.3) ein Mobilfunknetz ist oder ein solches verwendet, vorzugsweise mit Echtzeit-Fähigkeit.
Verteiltes Überwachungssystem (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, bei dem mehrere entlang einer vorbekannten Flugstrecke verteilt angeordnete Bodenstationen (3.1, 3.2, 3.3) vorhanden sind.
Verteiltes Überwachungssystem (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 23, bei dem zusätzlich ein Luftraum-Managementsystem, beispielsweise ein UTM - unmanned aircraft system traffic management (9) oder ATM - air traffic management, vorhanden ist, in welchem sich die am Luftfahrtverkehr teilnehmenden Fluggeräte (6.1 - 6.3) vorzugsweise bereits vor einem Start registrieren, wobei vorzugsweise die Datenbank (8a) gemäß Anspruch 18 Teil des Luftraum-Managementsystems ist.