DE3012616C2

DE3012616C2 - Flughafenüberwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE3012616C2
Application number: DE3012616A
Authority: DE
Inventors: Heinz Ludwig Dipl.-Ing. 7148 Remseck Cohrs; Günter Dr.-Ing. 7014 Kornwestheim Höfgen
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1980-04-01
Filing date: 1980-04-01
Publication date: 1982-11-04
Also published as: NL8101444A; IT1136881B; DE3012616A1; IT8120886A0; US4418349A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Flughafenüberwachungseinrichtungseinrichtung wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2 angegeben. Eine solche Flughafenüberwachungseinrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung P 29 34 844 vorgeschlagen.

Bei der dort beschriebenen Flughafenüberwachungseinrichtung werden SSR-Abfragesignale (SSR-Secondary Surveillance Radar, Sekundärradar) abgestrahlt, die von SSR-Transpondern an Bord eines Flugzeugs, z. B. eines rollenden Flugzeugs, mit einem SSR-Antwortsignal beantwortet werden, wenn sich das Fahrzeug im Erfassungsbereich der Abfragesignale befindet Das SSR-Antwortsignal enthält zur Identifizierung des Fahrzeugs einen dem jeweiligen Fahrzeug zugeordneten Kode. In einer Anzeigeeinrichtung wird angezeigt, welches Flugzeug oder Fahrzeug sich wo befindet. Diese Flughafenüberwachungseinrichtung erfordert einen großen technischen Aufwand. Zur Erzeugung der SSR-Abfrageimpulse sind zwei Abfragegeräte vorgesehen, die beidseitig der Rollbahn einander gegenüberliegend angeordnet sind. Da die Abfragegeräte adressiert von einer Zentrale aus gesteuert werden, ist auf dem Flughafengelände eine aufwendige Verkabelung notwendig. Alle Abfragegeräte sind mit Empfängern ausgestattet.

Aus der US-PS 40 60 805 ist eine Überwachungseinrichtung bekannt bei der mehrere SSR-Abfragegeräte stark gebündelte Richtdiagramme über das Flughafengelände schwenken. Die Äbfragegeräte ermitteln, aus welchen Richtungen SSR-Antwortsignale einfallen, oder bestimmen die Zeitpunkte, zu denen die SSR-Antwortsignale empfangen werden. Aus den gemessenen Größen wird derTransponder-Standort berechnet.

Aufgabe

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Flughafenüberwachungseinrichtung anzugeben, bei der billige Abfragegeräte verwendet werden können.

Lösung

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 oder Anspruch 2 angegebenen Mitteln. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Vorteile

Die entlang den zu überwachenden Bereichen aufgestellten Abfragegeräte enthalten keine Empfäiiger, sind einfach aufgebaut und können batteriebetrieben sein. Zum Empfang der SSR-Antwortsignale reichen einige wenige Peiler oder Empfänger mit Zeitmeßeinrichtungen aus. Bei der Installation dieser Flughafenüberwachimgseinrichtung auf einem bereits vorhandenen Flughafen ist es besonders vorteilhaft, daß batteriebetriebene Abfragegeräte verwendet werden können, denn eine Verkabelung der Abfragegeräte wäre in diesem Fall besonders aufwendig.

Beschreibung

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Anordnung der Abfragegeräte und der Peiler,

F i g. 2 die Antenne eines Abfragegeräts und F i g. 3 die Richtdiagramme eines Abfragegeräts.

Bei der Flughafenüberwachungseinrichtung wird vorausgesetzt, daß die Fahrzeuge oder Flugzeuge, die in dem zu überwachenden Bereich erkannt werden sollen, mit SSR-Transpondern ausgestattet sind. Die Grundlagen des Sekundärradars einschließlich der verwendete a Signale und SSR-Geräte (Abfragegeräte und SSR-Transponder) sind in dem Buch »Sekundär-Radar« von P. Honold, Verlag Siemens AG, 1971, beschrieben. In der weiteren Beschreibung wird noch auf einzelne Kapitel oder Seiten dieses Buches Bezug genommen werden.

Für; die Beschreibung wird als zu überwachender Bereich ein Stück Rollbahn 1 betrachtet, auf der ein mit einem SSR-Transponder T ausgerüstetes Flugzeug 2 rollt SSR-Transponder sind im Kapitel 3 des zitierten Buches »Sekundär-Radar« beschrieben.

Beidseitig der Rollbahn 1 und alternierend auf der linken bzw. rechten Seite der Rollbahn sind mehrere Abfragegeräte A 1 bis A 5 vorgesehen. Diese Abfragegeräte strahlen die PX-, P2 und P3-Impulse so ab, daß ein SSR-Transponder 7* an einem bestimmten Ort des zu überwachenden Bereiches nur von einem diesem Ort zugeordneten Abfrageradargerät die P X-P2-P— Impulse in der Weise erhält, daß er sie als SSR-Abfrageimpulse erkennt.

Dadurch wird der zu überwachende Bereich in mehrere Überwachungssektoren I, II, III eingeteilt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel schließen sich die Überwachungssektoren ungefähr dreieckförmig aneinander an. Das Zustandekommen des räumlichen Verlaufs eines Überwachungssektors wird anhand der F i g. 3 näher erläutert Es sit auch möglich, daß sich die Überwachungsbereiche geringfügig überlappen.

Durch die Einteilung in einzelne Überwachungssektoren wird verhindert, daß auf ein SSR-Abfragesignal alle SSR-Transponder im gesamten zu überwachenden Bereich antworten. Dies würde nämlich bei dem nachfolgend beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Standorts des SSR-Transponders, der das SSR-Antwortsignal abstrahlt, zu außerordentlichen Schwierigkeiten führen oder evtl. eine Auswertung sogar unmöglich machen, weil sich die etwa 25 ujns langen Antwortsignale überlappen wurden ^synchrone Schlüsselverwirrung).

Die Zeitpunkte, zu denen die SSR-Abfrageimpulse von den Abfragegeräten abgestrahlt werden, wird nicht zentral gesteuert, sondern die Abfragegeräte arbeiten selbständig mit statistisch verteilten Aussendungen. Dies erreicht man dadurch, daß jedes Abfragegerät mit einem wenig konstanten Taktgenerator ausgestattet ist,

ίο der die Zeitpunkte der SSR-Abfragesignai-Abstrahlung bestimmt Da alle Taktgeneratoren voneinander unabhängig betrieben sind, stehen die Abstrahlzeitpunkte der einzelnen Abfragegeräte in keinem zeitlichen Bezug zueinander, sondern es besteht eine zufällige Aufeinand erfolge.

Die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abfragesignai-Abstrahlungen liegt bei etwa 10... 100 ms.

Bei dieser Steuerung der Abstrahlzeitpunkte kann es vereinzelt vorkommen, daß zwei unterschiedlichen Überwachungssektoren zugeordnete Abfragegeräte gleichzeitig ein SSR-Abfragesignal abstrahlen und daß in diesem Fall zwei SSR-Transponder gleichzeitig antworten. Die Wahrscheinlichkeit hierfür ist jedoch wegen der sehr niedrigen Belegungsdichte gering. Das heißt, die Eigenstöung ist vernachlässigbar, weil die jeweils nächsten SSR-Abfragesignale wieder zu unterschiedlichen Zeiten abgestrahlt werden und die Abfragen so schnell aufeinander erfolgen, daß die Unbrauchbarkeit einzelner Messungen nicht stört

Die von dem SSR-Transponder T an Bord eines rollenden Flugzeugs 2 abgestrahlten SSR-Antwortsignale werden rundum abgestrahlt Sie werden von drei auf dem Flughafengelände aufgestellten Peilern PIi, Pl2 und Pl3 empfangen, die jeweils die Einfallsrichtun gen φι, ψ2 und g>3 der SSR-Antwortsignale ermitteln. Diese gemessenen Einfallswinkel werden zusammen mit der Flugzeugadresse des SSR-Antwortsignals zu einer Auswerteeinrichtung 3 übertragen. Dort wird auf allgemein bekannte Weise aus den gemessenen Einfallsrichtungen und den Standorten der Peiler der augeblickliche Standort des SSR-Transponders, der das SSR-Antwortsignal abgestrahlt hat, ermittelt.

Die Anzeige des Standorts in einer Anzeigeeinrichtung 4 erfolgt auf bekannte Weise (z. B. durch Leuchtzeichen auf einem Display, auf dem die Rollbahnen, Start-und Landebahnen und andere zu überwachende Bereiche graphisch dargestellt sind). Es ist weiterhin möglich, zusätzlich den dem betroffenen SSR-Transponder zugeordneten Kode mit anzuzeigen.

Als Peiler sind u. a. Monoplus-Peiler, die nach dem Interferometerprinzip arbeiten, geeignet (Funksysteme für Ortung und Navigation, herausgegeben von E.Kramar, Verlag Berliner Union GMBH, Stuttgart 1973, Seiten 79—82; Vortrag »Schnellpeilung nach dem DLS-Prinzip als möglicher Beitrag zum Ausbau eines Sekundärradars« von G. Höfgen, Symposium über Radartechnik, 13.-15.11.1974, München). Die Übertragung der gemessenen Winkel und Kodes kann beispielsweise wie beim Air-Traffic-control Radar Beacon System (M. J. Skolnik, Mcfrow Hill Verlag, New York 1970, Kapitel 38, insbesondere Seiten 38-2) erfolgen.

Nachfolgend wird anhand der F i g. 2 die Antenne eines Abfragegeräts erläutert.

SSk-Abfragegeräte an sich sind in dem zitierten Buch Sekundär-Radar im Kapitel 2 beschrieben. Hiervon sind insbesondere die Kapitel 2. bis 2.43 von Interesse. Verglichen mit den dort beschriebenen SSR-Abfragege-

■ raten sind die hier benötigten Abfragegeräte um ein vielfaches einfacher gebaut. Es sind z. B. keine empfangsseitigen Einrichtungen vorgesehen und die Sendeleistungen liegen im Milliwattbereich.

Die Abfragegeräte für die Überwachungseinrichtungen müssen folgende Aufgaben erfüllen:

— es müssen die Pl- und P 3-Abfrageimpulse abgestrahlt werden,

— es muß der ρ 2-SLS-!mpuls abgestrahlt werden,

— die Steuerung der aus den Pl-, P2und PS-Impulsen bestehenden Abfragen erfolgt durch einen wenig konstanten Taktgenerator. Dadurch wird erreicht, daß die Abstrahlzeitpunkte der einzelnen Abfragegeräte nach keinem festen Zeitplan erfolgt, sondern daß ihre zeitlicher Bezug zueinander zufällig ist,

— die abgestrahlten Impulse haben nur eine geringe Leistung (wenige mW). Ihre Reichweite beträgt somit nur ca. 100 m, und

— durch die gewählte Art der lmpulsabstrahlung müssen Überwachungssektoren gebildet werden.

Bei dem in Kapitel 2.4.3 dargestellten Beispiel werden die Pl- und P3-Impulse einer Richtantenne und der P2-lmpuls einer Rundstrahlantenne zugeführt.

Bei dem neuen Abfragegerät besteht die Antenne Fig.2 aus einem Gegengewicht 22, auf dem ein Winkelreflektor 21 angeordnet ist

Beidseitig des Winkelreflektors 21 sind auf dem Gegengewicht 22 Monopole 23, 24 angeordnet Dem Monopol 24, der auf der der spitzen Seite des Winkelreflektors 21 gegenüberliegenden Seite des Gegengewichts 22 angeordnet ist, wird der P2-Impuls zugeführt und der andere Monopol 23 erhält die P lund PS-Impulse.

In der F i g. 3 ist wie in der F i g. 1 neben der Rollbahn 1 das Abfragegerät A1 angeordnet. Wie bereits erwähnt, werden die Impulse Pl, P3 und der Impuls P2 über unterschiedliche Richtdiagrmme abgestrahlt.

Die Amplitude eines vom Sekundärradar-Transponder empfangenen Pl-Impulses muß um mindestens 9 dB größer sein als die Amplitude eines empfangenen P2-!mpulses, wenn auf ein empfangenes Pl-, PS-Abfrageimpulspaar ein SSR-Antwortsignal abgestrahlt werden soll (zitiertes Buch »Sekundär-Radar« Kapitel 1.6.1). Deshalb werden die Richtdiagramme und die Impulsamplituden so gewählt, daß diese Bedingung nur in einem Überwachungssektor erfüllt ist Dadurch wird jedem Abfragegerät ein Überwachungssektor zugeord- so net

Die Impulse Pl und P3 werden über das Richtdiagramm 32 und der Impuls P2 wird über das Richtdiagramm 31 abgestrahlt.

Befindet sich ein Transponder in Richtung der Geraden 34 oder 36, dann empfängt er den Pl-Impuls mit gleicher Amplitude wie den P 2-lmpuls.

Folglich antwortet er auf diese Abfragen vom Abfragegerät A 1 nicht. Nur zwischen den Geraden 35 und 37 haben empfangene Pl-Impulse eine um 9 dB größere Amplitude als P2-Impulse, d. h. nur in diesem Bereich werden Abfragen vom A 1-Abfragegerät als Sekundärradar-Abfragesignale erkannt. Dieser Bereich ist der Überwachungssektor 1. Der nicht dargestellte Abschluß des Überwachungssektors nach rechts in der Fig.3 hängt vom Dichtdiagramm 32 und der abgestrahlten Impulsamplitude ab.

Durch die weiteren Abfragegeräte werden auf entsprechende Weise weitere Überwachungssektoren gebildet, sie sich, wie bereits erwähnt, berühren oder geringfügig überlappen.

Es ist besonders vorteilhaft, von zusätzlichen Sendern weitere P2-lmpulse oder Pl-, P2-Irnpulspaare so abzustrahlen, daß sie seitwärts der Rollbahn eine so große Amplitude haben, daß Pl-, P3-Impulspaare seitlich der Rollbahn nicht mehr als Sekundärradar — Abfrageimpulse verarbeitet werden. Dadurch wird ein Überwachungssektor in guter Näherung auf einem Rollbahnabschnitt beschränkt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Peiler P/l, P/2 und P/3 durch SSR-Empfänger, denen eine Zeitmeßeinrichtung nachgeschaltet ist, ersetzt werden. Es muß hierbei dafür gesorgt sein, daß die Zeitmeßeinrichtungen miteinander synchronisiert sind. Die Eintreffzeiten eines SSR-Antwortsignals werden dann zusammen mit der Flugzeugadresse des SSR-Antwortsignals zu der Auswerteinrichtung 3 übertragen. Dort werden dann mindestens zwei Differenzen zwischen Eintreffzeiten berechnet Da in der Auswerteeinrichtung auch die Standorte der SSR-Empfänger, die das SSR-Antwortsignal empfangen haben, bekannt sind, erhält man in der Auswerteinrichtung aus den berechneten Zeitdifferenzen zwei Hyperbelstandlinien. Der Schnittpunkt dieser Hyperbelstandlinien ist der augenblickliche Standort des SSR-Transponders, der das SSR-Antwortsignal abgestrahlt hat Die Anzeige erfolgt wie bei dem anhand der F i g. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel.

Die SSR-Empfänger, Zeitmeßeinrichtungen und ihre Synchronisation sowie das Hyperbelpeilverfahren sind allgemein bekannt und werden hier deshalb nicht näher erläutert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Flughafenüberwachungseinrichtung, insbesondere für Rollbahnen und Zubringer, die mit Sekundärradar-Transpondern, die sich an Bord von Flugzeugen oder Fahrzeugen befinden, zusammenwirkt wobei diese Sekundärradar-Transponder dann Sekundärradar-Antwortsignale abstrahlen, wenn sie von entlang dem zu überwachenden Bereich, der in mehrere Oberwachungssektoren aufgeteilt ist angeordneten Abfragegeräten der Flughafenüberwachungseinrichtung Pl- und P3-Abfrageimpulse im vorgeschriebene·! Abstand erhalten haben, wobei jedem Oberwachungssektor ein Abfragegerät zugeordnet ist bei dem die Sekundärradar-Antwortsignale zur Überwachung ausgewertet werden und bei dem die Flugzeuge/ Fahrzeuge in einer Anzeigerichtung angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abfragegerät (AX, .., AS) die Plund PS-Sekundärradar-Abfrageimpulse und den P 2-Sekundärradar-RegelimpuIs derart über unterschiedliche Richtdiagramme (Fig.3) abstrahlt daß die Signalamplituden der Plund P3-Abfrageimpulse angenähert nur in dem diesem Abfragegerät zugeordneten Überwachungssektor um den bei Sekundärradar vorgeschriebenen Wert größer als die Signalampiitude des P2-Regelimpulses ist daß die Abstrahlung der Plund P3-Abfrageimpulse durch die einzelnen Abfragegeräte zeitlich zueinander zufällig erfolgt, daß mindestens zwei Peiler (Pl 1, Pl 2, Pl 3) vorgesehen sind, die die Einfallsrichtung (φι, ψ2, φι) der Sekundärradar-Antwortsignale peilen, daß die gepeilten Einfallsrichtungen zu einer Auswerteeinrichtung (3) übertragen werden und daß aus den Einfallsrichtungen und den Standorten der Peiler der Standort des Sekundärradar-Transponders (T) der das empfangene Sekundärradar-Antwortsignal abgestrahlt hat ermittelt wird.
2. Flughafenüberwachungseinrichtung, insbeson- *o dere für Rollbahnen und Zubringer, die mit Sekundärradar-Transpondern, die sich an Bord von Flugzeugen oder Fahrzeugen befinden, zusammenwirkt, wobei diese Sekundärradar-Transponder dann Sekundärradar-Ar.twortsignale abstrahlen, wenn sie von entlang dem zu überwachenden Bereich, der in mehrere Überwachungssektoren aufgeteilt ist, angeordneten Abfragegeräten der Flughafenüberwachungseinrichtung Pl- und P3-Abfrageimpulse im vorgeschriebenen Abstand erhalten haben, wobei jedem Überwachungssektor ein Abfragegerät zugeordnet ist, bei dem die Sekundärradar-Antwortsignale zur Überwachung ausgewertet werden und bei dem die Flugzeuge/ Fahrzeuge in einer Anzeigerichtung angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet daß jedes der Abfragegeräte (A 1,..„ A5) die Plund PS-Sekundärradar-Abfrageimpulse und den P2-Sekundärradar-Regelimpulse derart über unterschiedliche Richtdiagramme (F i g. 3) abstrahlt daß die Signa- !amplituden der Plund P3-Abfrageimpulse angenähert nur in dem diesem Abfragegerät zugeordneten Überwachungssektor um den bei Sekundärradar vorgeschriebenen Wert größer als die Signalampiitude des P 2-Regelimpulses ist, daß die Abstrahlung der Plund ρ3-Abfrageimpulse durch die einzelnen Abfragegeräte zeitlich zueinander zufällig erfolgt, daß mindestens drei Sekundärradar-Empfänger, denen Zeitmeßeinrichtungen nachgeschaltet sind, vorgesehen sind, daß in den Zeitmeßeinrichtungen die Eintreffzeiten eines Sekundärradar-Antwortsignals gemessen werden, daß die gemessenen Zeitpunkte zusammen mit der Flugzeugadresse des Sekundärradar-Antwortsignals zu einer Auswerteeinrichtung (3) übertragen werden, daß dort mindestens zwei Differenzen der gemessenen Zeitpunkte bereichnet werden, wodurch man zusammen mit den Empfängerstandorten Hyperbelstandlinien erhält und daß der Standort des Sekundärradar-Transponders (T), der das empfangene Sekundärradar-Antwortsignal abgestrahlt hat durch Schnitt der Hyperbelstandlinien ermittelt wird.
3. Flughafenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Antenne (F i g. 2) der Abfragegeräte einen auf einem Gegengewicht (22} aufgesetzten Winkelreflektor (21) aufweist daß auf entgegengesetzten Seiten des Winkelreflektors auf dem Gegengewicht Monopole angeordnet sind, wobei von dem einen Monopol (23) die Pl- und P3-Abfrageimpulse und von dem anderen Monopol(24) der P2-Sekundärradar-Regelimpuls abgestrahlt wird.