DE4116667A1 - Verfahren zur erfassung der verkehrslage und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Verkehrslage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar zur Erfassung der Luftverkehrslage in der Umgebung sogenannter Regionalflug­ plätze. Dieses sind Landeplätze des allgemeinen Verkehrs mit Flugplatzkontrollstellen. Auf diesen Landeplätzen kön­ nen insbesondere kleinere Flugzeuge nach Sicht- und Instrumenten-Flugregeln starten und landen.

Wird ein solcher Regionalflugplatz zumindest zeitweise, z. B. am Beginn sowie am Ende der derzeit üblichen Ge­ schäftszeit, stärker genutzt, so ist es erforderlich, in der Umgebung des Regionalflugplatzes die Luftverkehrslage zumindest zeitweise optimal zu erfassen damit insbesondere sogenannte Konfliktsituationen vermieden werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat­ tungsgemäßes Verfahren anzugeben, das eine kostengünstige Ermittlung der Luftverkehrslage ermöglicht, insbesondere in der Umgebung eines Regionalflugplatzes, wobei Luftfahr­ zeuge mit unterschiedlichster Instrumentenausstattung in zuverlässiger Weise überwacht und/oder abgefertigt werden sollen. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und vielseitig erweiterbare Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 7 angegegebenen Merkmale. Vorteilhafte Aus- und/oder Weiterbildungen sind den Un­ teransprüchen entnehmbar.

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sowohl in dem Luftfahrzeug als auch in der Bodenstation lediglich jeweils eine Anordnung mit derselben Grundausstattung benötigt wird. Diese ist räumlich kompakt und kostengün­ stig herstellbar.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß die Grundausstat­ tung entsprechend den Anforderungen an das Luftfahrzeug und/oder den Regionalflugplatz erweiterbar und/oder nachrüstbar ist.

Ein dritter Vorteil besteht darin, daß zur Übertragung der Positionsdaten eines Luftfahrzeug und/oder einer Bodensta­ tion in kostengünstiger Weise eine zwischen dieser und dem Luftfahrzeug vorhandene Sprechfunkstrecke genutzt wird. Dadurch entfallen ansonsten nötige zusätzliche Sende­ und/oder Empfangsanlagen.

Ein vierter Vorteil besteht darin, daß insbesondere in ei­ nem Luftfahrzeug im allgemeinen keine Zusätzliche Anzei­ geneinrichtung benötigt wird, sondern es können bereits vorhandene Anzeigeeinrichtungen benutzt werden, z. B. der Bildschirm eines Wetterradars oder eines Stormcopes.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispieles unter Bezugnahme auf eine schematische Zeich­ nung näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 ein Blockbild einer beispielhaften Anordnung in einem Luftfahrzeug und

Fig. 2 ein Blockbild einer beispielhaften Anordnung in einer Bodenstation.

In der folgenden Beschreibung sowie der Zeichnung werden zum Teil englische Bezeichnungen verwendet, da diese in den Fachkreisen üblich sind und daher zu einer genauen Er­ läuterung der Erfindung dienen.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß sowohl in dem Luftfahrzeug (Fig. 1) als auch in der Bodenstation (Fig. 2) die gleiche Grundausstattung 9 benötigt wird. Diese enthält als wesentlichen Bestandteil eine Busstruktur, an die verschiedene Geräte anschließbar sind, was im folgen­ den noch näher erläutert wird. Dadurch kann die Anordnung an unterschiedliche Gegebenheiten und Anforderungen ange­ paßt werden. Die Grundausstattung 9 enthält weiterhin

• - eine Datenverarbeitungsanlage 10 ("Data Management & Control"), z. B. einen sogenannten Kleinrechner ("Ein-Karten-Rechner"), zur Verarbeitung der auf dem Datenbus 1 vorhandenen Daten,
• - eine Datenein-/-ausgabeeinrichtung 11 ("Date I/O"), z. B. eine Tastatur oder eine Einrichtung zur Ein-/Ausgabe von Sprachinformationen zur Ein­ /Ausgabe von Daten wie beispielsweise Flugplänen und/oder sogenannten Waypoints (Wegmarken), und
• - ein Sprach-Datenmodem 2 ("Voice Date Modem"), das eine im allgemeinen vorhandene Sende- und Emp­ fangseinrichtung 12 ("COM I/O") für den Flugfunk ("Voice Data Communication") ansteuert.

In dem Beispiel gemäß Fig. 1 wird nun diese Grundausstat­ tung 9 für ein Luftfahrzeug erweitert durch

• - eine Einrichtung 8 ("A/C Data Library") zur Spei­ cherung und Abgabe der für das Luftfahrzeug wich­ tigen Kenndaten, z. B. Kennung, Typ sowie Flugplan­ daten,
• - eine Anlage 5 zur Ermittlung der Positionsdaten des Luftfahrzeugs. Diese Anlage 5 enthält vor­ teilhafterweise ein Satellitennavigationssystem, dessen Daten über eine zugehörige Ein-/Ausgabe­ stelle (NAV I/O) an den Datenbus 1 geleitet wer­ den, und
• - eine Anzeigeeinheit 3, die vorteilhafterweise den im allgemeinen vorhandenen Bildschirm des elektro­ nischen Instrumenten-Flugsystems ("Electronic Flight Instrument System" (EFIS)) benutzt. Dieses Flugsystem ist über eine zugehörige Ein-/Ausgabe­ einheit (EFIS I/O) mit dem Datenbus 1 verbunden.

In dem Beispiel gemäß Fig. 2 wird nun diese Grundausstat­ tung 9 für eine Bodenstation lediglich erweitert durch eine Anzeigeeinrichtung 4, die z. B. einen Farbbildschirm ("Display on Ground") und eine zugehörige Ein-/Ausgabe­ einheit ("GRAF. I/O"), die mit dem Datenbus 1 verbunden ist, enthält. Es ist zweckmäßig, an den Datenbus 1 eine oder mehrere Anlagen zur Ermittlung zusätzlicher Positionsdaten von Luftfahrzeugen anzuschließen. Die Anla­ gen sind z. B. Primär- oder Sekundär-Radaranlagen 6 und/oder Peiler-Triangulationsanlagen 7 ("VDF"), die über die zugehörigen Ein-/Ausgabeeinheiten RADAR I/O bzw. VDF I/O an den Datenbus 1 angeschlossen sind. Es ist ersicht­ lich, daß an den Datenbus 1 weitere Anlagen zur Ermittlung der Positionsdaten von Luftfahrzeugen anschließbar sind. Außerdem ist über den Datenbus eine Kopplung mehrerer Bo­ denstationen möglich, sofern dieses erforderlich ist. Mit einer solchen Bodenstation sind vorteilhafterweise sowohl sogenannte kooperative als auch sogenannte nicht koopera­ tive Verkehrsteilnehmer (Luftfahrzeuge) erfaßbar. Alle Luftfahrzeuge können auf einem Sichtschirm dargestellt werden, so daß eine Verkehrslenkung durch ein Lotsen am Boden möglich ist. Die erfaßten Daten der Luftfahrzeuge können auch für Verwaltungsaufgaben, z. B. Erstellung von Statistiken, Abrechnung der Start- und/oder Landegebühren, benutzt werden.

Der Verfahrensablauf zur Erfassung der Luftfahrzeuge wird nachfolgend näher erläutert.

Bei der kooperativen Erfassung besitzt das Luftfahrzeug z. B. ursprünglich mindestens eine Anlage zur Bestimmung der eigenen Positionsdaten sowie eine Sprechfunkanlage zur Durchführung des Standardflugfunkes. Diese Geräteausstat­ tung wird nun so erweitert, daß sich eine Ausstattung ge­ mäß Fig. 1 ergibt. Mit dieser Ausstattung ist die Erfas­ sung der eigenen Position, die Übertragung von Positions-, Flugzeug - sowie Flugplandaten zur Bodenstation möglich sowie der Empfang der Positionsdaten benachbarter Luft­ fahrzeuge. Außerdem ist eine Darstellung einer vereinfach­ ten Verkehrslage auf einem Anzeigegerät, z. B. einem Wet­ terradarbildschirm, einem Stormscope oder dem Bildschirm eines elektronischen Flug-Instrumenten-Systems (EFIS), möglich. Gemäß Fig. 1 werden die Daten der eigenen Posi­ tion über ein Navigations-Interface (NAV I/O) aus dem an Bord des Luftfahrzeuges befindlichen Navigationssystems, z. B. entweder eines Flight Management Systems oder ersatz­ weise eines GPS (Satellitennavigationssystems) mit einer Positionsgenauigkeit besser als 0.1 NM (nautische Meilen) und 50 ft (Fuß) Höhe gewonnen und einer Datenverarbei­ tungsanlage 10 (Data Management & Control) zugeführt, wo sie mit den Daten des Luftfahrzeuges (A/C DATA Library), wie der Kennung, des Kurzrufzeichens, Flugplandaten, ver­ knüpft werden. Erfolgt nun über den Standard-Flugfunk ein selektiver Abfrageruf der Bodenstation, so wird dieser in der Sende- und Empfangseinrichtung 12 empfangen und auto­ matisch an die Datenverarbeitungsanlage 10 weitergeleitet. Diese bewirkt, daß über die Datenein-/ausgabeeinrichtung 11 das Sprach-Datenmodem 2 und die Sende- und Empfangsein­ richtung 12 angesteuert werden. Dann werden zumindest die Daten des Luftfahrzeuges über den Flugfunk an die abfra­ gende Bodenstation übertragen. Die gleiche Einrichtung an Bord wird benutzt um von Nachbarflugzeugen abgestrahlte Daten zu empfangen und über eine Schnittstelle (EFIS I/O) an ein Anzeigegerät zu übertragen, wo diese anderen Verkehrsteilnehmer relativ zur eigenen Position nach Lage und Entfernung angezeigt werden.

Müssen nun auf einem Regionalflugplatz eine Vielzahl gemäß Fig. 1 ausgerüsteter Luftfahrzeuge abgefertigt werden, d. h. Starts, Landungen und Bewegungen innerhalb der Kon­ trollzone kontrolliert werden, so kann die zugehörige Bo­ denstation in vorteilhafter Weise sehr kostengünstig aus­ gerüstet sein. Es wird lediglich die in Fig. 2 darge­ stellte Grundausstattung 9 sowie die Anzeigeeinrichtung 4 benötigt.

Müssen dagegen auf einem Regionalflugplatz zusätzlich oder vorwiegend Luftfahrzeuge, die kein kooperatives Erfassen ermöglichen, sicher und zuverlässig abgefertigt werden, so muß die zugehörige Bodenstation auf Daten zur Positionsbe­ stimmung von Luftfahrzeugen zurückgreifen, die von Nach­ barstationen über Primär- und Sekundärverfahren ermittelt wurden. Ist eine solche Bodenstation z. B. gemäß Fig. 2 mit Anlagen 6, 7 zur Positionsbestimmung ausgerüstet, so kön­ nen mit einer solchen Bodenstation in sicherer und zuver­ lässiger Weise auch eine Vielzahl von Luftfahrzeugen, die lediglich den Standard-Flugfunk besitzen, abgefertigt wer­ den.

In allen Fällen erhält die Bodenstation ein dem Verkehrs­ teilnehmer (Luftfahrzeug) zugeordnetes Datentelegramm mit Angaben über dessen Rufzeichen, die aktuelle Position und zusätzliche Flugplan- oder Absichtsdaten. Bei einer digi­ talen Sprach- und Datenübertragung im Multiplexverfahren z. B. Zeitmultiplex, muß ein Sprach-Daten Modem (Voice Data Modem) zur Trennung der Dateninformation verwendet werden. Über eine Kommunikationsschnittstelle (Data I/O) werden die Daten der zentralen Rechnereinheit (Data Management & Control) zugeführt. In diesem Rechner wird aus den aktuell empfangenen Daten der Verkehrsteilnehmer, aus bereits be­ kannten Daten vorangegangener Übertragungen, aus den In­ formation eines möglicherweise vorhandenen Primär- und Se­ kundärradar (über die Schnittstelle Radar I/O) und aus möglicherweise vorhandenen Triangulationsdaten zweier Pei­ ler eine Luftlage generiert und über die Grafikeinheit (Graphic I/O) auf einem Farbbildschirm ausgegeben. Ferner wird in der zentralen Einheit eine Abfragefrequenz für die Verkehrsteilnehmer in Abhängigkeit ihrer Entfernung zum Platz und ihrer Absichten generiert und über den Kommuni­ kationsteil des Bodensystems abgestrahlt. Die kooperativ ausgerüsteten Luftfahrzeuge antworten danach automatisch ebenfalls sequenziell in der Reihenfolge, in der sie ange­ sprochen werden. Die nicht kooperativ ausgerüsteten Luft­ fahrzeuge werden durch ein Trackverfahren mitgeführt und ihre Position bei Funkkontakt überprüft bzw. korrigiert. Weiterhin sind andere Teilnehmermanagementverfahren mög­ lich, zum Beispiel Random-Access-Verfahren, bei denen bei­ spielsweise Luftfahrzeuge selbsttätig in beliebiger zeitli­ cher Reihenfolge Positionsmeldungen abstrahlen.

Mit den derartig enthaltenen Daten ist eine Ermittlung von Konflikten, z. B. ungenügender Sicherheitsabstand, und eine dementsprechende Warnung des zuständigen Verkehrslotsen möglich, z. B. durch eine entsprechende grafische Anzeige auf einem Farbbildschirm.

Weiterhin ist eine Erfassung aller (Luftfahrzeug) Bewegungen zum und vom Landeplatz zum Zweck der automati­ sierten sogenannten AIS-Meldungen bei Flugplänen und für Abrechnungen und die Verwaltung möglich.

Die Erfindung ist nicht auf die aufgeführten Beispiele be­ schränkt. Beispielsweise ist es möglich, ein oder mehrere in den Fig. 1 oder 2 aufgeführten Funktionsblöcke in Software-Modulen zu realisieren.

Weiterhin ist es möglich, das beschriebene Verfahren und/oder die Anordnung auf andere Verkehrssysteme z. B. Straßen- oder Wasserverkehr anzuwenden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erfassung der Verkehrslage, insbesondere der Luftverkehrslage, in der Umgebung von Landeplätzen, bei denen zumindest über eine VHF-Funkausrüstung eine Sprechfunkverbindung zwischen einer zu dem Landeplatz ge­ hörenden Bodenstation und mindesten einem in deren Umge­ bung befindlichen Luftfahrzeug ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß wahlweise in dem Luftfahrzeug oder der Boden­ station oder sowohl in der Bodenstation als auch in dem Luftfahrzeug mindestens eine Anlage zur Be­ stimmung der Positionsdaten des Luftfahrzeugs ein­ gerichtet wird, und
• - daß die von der Anlage ermittelten Positionsdaten über die VHF-Funkausrüstung zu der Bodenstation übertragen und dort angezeigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Vorhandensein von mindestens zwei Luftfahrzeugen in der Umgebund der Bodenstation in jedem Luftfahrzeug und in der Bodenstation die Positionsdaten der Luftfahrzeuge angezeigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Positionsdaten von mindestens zwei Luftfahrzeugen, die sich in der Umgebung der Bodenstation befinden, fortlaufend überwacht werden und daß beim Auf­ treten einer Konfliktsituation der Lotse gewarnt wird.

4. Verfahren nach ein dem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten auf einem Sichtschirm angezeigt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten wahlweise in einem Luftfahrzeug oder der Bodenstation ermittelt und dort gespeichert werden und daß diese Positionsdaten erst dann über die Sprechfunkverbindung gesendet werden, wenn von der Bodenstation oder dem Luftfahrzeug zuvor ein zuge­ höriges Anforderungssignal über die Flugfunkverbindung empfangen wurde.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest die Positionsdaten als digitale Signale über die Flugfunkverbindung gesendet werden.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Luftfahrzeug und der Bodenstation ein Datenbus (1), an den zumindest ein Sprache-Daten-Modem (2) sowie eine Anzeigeeinheit (3, 4) anschließbar sind, vorhanden ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Datenbus (1) mindestens eine Anlage (5, 6, 7) zur Ermittlung der Positionsdaten von mindestens einem Luft­ fahrzeug angeschlossen sind und daß zumindest in dem Luft­ fahrzeug eine Einrichtung (8) zur Abgabe einer Kennung an den Datenbus (1) angekoppelt ist.

9. Anordnungen nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Luftfahrzeug die Anlage (5) zur Ermittlung der Positionsdaten ein Satelli­ tennavigationssystem enthält.

10. Anordnungen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenstation Zugriff auf Daten ei­ ner Anlage (6, 7) zur Ermittlung der Positionsdaten von mindestens einem Luftfahrzeug erhält und daß die Anlage (6, 7) mindestens eine Radaranlage und/oder mindestens eine Triangulationsanlage enthält.