EP0514826A1 - Verfahren zur Erfassung der Verkehrslage und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for recording the traffic situation according to the preamble of patent claim 1 and an arrangement for carrying out the method according to the preamble of patent claim 1
- the invention is particularly applicable to the detection of the air traffic situation in the vicinity of so-called regional airfields. These are general traffic landing sites with aerodrome control posts. Smaller planes in particular can take off and land at these landing sites according to visual and instrument flight rules.
- the invention is therefore based on the object of specifying a generic method which enables an inexpensive determination of the air traffic situation, in particular in the vicinity of a regional airfield, aircraft with a wide variety of instrumentation being to be monitored and / or dispatched in a reliable manner.
- the invention is also based on the object of specifying an inexpensive and versatile arrangement for carrying out the method.
- a first advantage of the invention is that both an arrangement with the same basic equipment is required in both the aircraft and the ground station. This is spatially compact and inexpensive to manufacture.
- a second advantage is that the basic equipment can be expanded and / or retrofitted in accordance with the requirements for the aircraft and / or the regional airfield.
- a third advantage is that a voice radio link between the aircraft and / or a ground station is used in a cost-effective manner to transmit the position data of an aircraft and / or a ground station. This eliminates the need for additional transmitting and / or receiving systems.
- a fourth advantage is that, in particular in an aircraft, no additional display device is generally required, but existing display devices can be used, e.g. the screen of a weather radar or a storm scope.
- this basic equipment 9 for a ground station is now only expanded by a display device 4 which, for example, has a color display ("Display on Ground”) and an associated input / output unit ("GRAF. I / 0") which is connected to the data bus 1 is contains. It is expedient to connect one or more systems for determining additional position data of aircraft to the data bus 1.
- the systems are, for example, primary or secondary radar systems 6 and / or direction finder triangulation systems 7 (“VDF”), which are connected to data bus 1 via the associated input / output units RADAR I / 0 or VDF I / 0. It is evident that further systems for determining the position data of aircraft can be connected to the data bus 1.
- ground stations via the data bus, if this is necessary.
- a ground station So-called cooperative and so-called non-cooperative road users (aircraft) can be recorded. All aircraft can be displayed on a screen so that traffic control by a pilot on the ground is possible.
- the recorded data of the aircraft can also be used for administrative tasks, for example compiling statistics, billing take-off and / or landing fees.
- the aircraft originally has, for example, at least one system for determining its own position data and a radio communication system for carrying out standard aviation radio.
- This equipment is now expanded so that equipment according to FIG. 1 results.
- this equipment it is possible to record your own position, transfer position, aircraft and flight plan data to the ground station, and receive position data from neighboring aircraft. It is also possible to display a simplified traffic situation on a display device, for example a weather radar screen, a stormscope or the screen of an electronic flight instrument system (EFIS).
- EFIS electronic flight instrument system
- a flight management system either a flight management system or, alternatively, a GPS (satellite navigation system) with a position accuracy better than 0.1 NM (nautical miles ) and 50 ft (feet) in height and a data processing system 10 (Data Management & Control) where they are linked to the data of the aircraft (A / C DATA Library), such as the identifier, the short call sign, flight plan data.
- a / C DATA Library data processing system 10
- the ground station is now selected selectively via standard aviation radio, it is received in the transmitting and receiving device 12 and automatically forwarded to the data processing system 10.
- This causes the voice data modem 2 and the transmitting and receiving device 12 to be controlled via the data input / output device 11.
- at least the data of the aircraft are transmitted to the polling ground station via the radio.
- the same device on board is used to receive data emitted by neighboring aircraft and to transmit it via an interface (EFIS I / O) to a display device, where these other road users are displayed relative
- FIG. 1 equipped aircraft i.e. Take-offs, landings and movements within the control zone are controlled, the associated ground station can advantageously be equipped very inexpensively. Only the one shown in FIG. 2 shown basic equipment 9 and the display device 4 required.
- the associated ground station must use data for determining the position of aircraft, that of neighboring stations were determined using primary and secondary methods.
- a ground station for example according to FIG. 2 equipped with systems 6, 7 for position determination, such a ground station can also be used to handle a large number of aircraft which only have the standard aviation radio in a safe and reliable manner.
- the ground station receives a data telegram assigned to the road user (aircraft) with information about its call sign, the current position and additional flight plan or intention data.
- a voice data modem (Voice Data Modem) must be used to separate the data information.
- the data is fed to the central computer unit (Data Management & Control) via a communication interface (Data I / 0).
- an air situation is generated from the currently received data of the road users, from already known data from previous transmissions, from the information of a possibly existing primary and secondary radar (via the interface radar I / 0) and from possibly existing triangulation data from two direction finders the graphic unit (Graphic I / 0) is output on a color screen.
- a query frequency for the road users is generated in the central unit as a function of their distance from the square and their intentions and is emitted via the communication part of the ground system.
- the cooperatively equipped aircraft then also automatically respond sequentially in the order in which they are addressed.
- the non-cooperative aircraft are carried through a track procedure and their position is checked or corrected in the event of radio contact.
- Other subscriber management methods are also possible, for example random access methods, in which, for example, aircraft automatically emit position reports in any chronological order.
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Abstract
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 Regionalflugplätze. Dieses sind Landeplätze des allgemeinen Verkehrs mit Flugplatzkontrollstellen. Auf diesen Landeplätzen können 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 Geschäftszeit, 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 gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, das eine kostengünstige Ermittlung der Luftverkehrslage ermöglicht, insbesondere in der Umgebung eines Regionalflugplatzes, wobei Luftfahrzeuge 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 Unteransprüchen 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 kostengünstig herstellbar.
- Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß die Grundausstattung 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 Bodenstation 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 einem Luftfahrzeug im allgemeinen keine zusätzliche Anzeigeneinrichtung 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 Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung 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 Erläuterung der Erfindung dienen.
- Aus den Figuren 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 folgenden noch näher erläutert wird. Dadurch kann die Anordnung an unterschiedliche Gegebenheiten und Anforderungen angepaßt 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/0"), 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 Empfangseinrichtung 12 ("COM I/0") für den Flugfunk ("Voice Data Communication") ansteuert.
- In dem Beispiel gemäß FIG. 1 wird nun diese Grundausstattung 9 für ein Luftfahrzeug erweitert durch
- eine Einrichtung 8 ("A/C Data Library") zur Speicherung und Abgabe der für das Luftfahrzeug wichtigen Kenndaten, z.B. Kennung, Typ sowie Flugplandaten,
- eine Anlage 5 zur Ermittlung der Positionsdaten des Luftfahrzeugs. Diese Anlage 5 enthält vorteilhafterweise ein Satellitennavigationssystem, dessen Daten über eine zugehörige Ein-/Ausgabe-stelle (NAV I/O) an den Datenbus 1 geleitet werden, und
- eine Anzeigeeinheit 3, die vorteilhafterweise den im allgemeinen vorhandenen Bildschirm des elektronischen Instrumenten-Flugsystems ("Electronic Flight Instrument System" (EFIS)) benutzt. Dieses Flugsystem ist über eine zugehörige Ein-/Ausgabeeinheit (EFIS I/0) mit dem Datenbus 1 verbunden.
- In dem Beispiel gemäß FIG. 2 wird nun diese Grundausstattung 9 für eine Bodenstation lediglich erweitert durch eine Anzeigeeinrichtung 4, die z.B. einen Farbbildschirm ("Display on Ground") und eine zugehörige Ein-/Ausgabeeinheit ("GRAF. I/0"), 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 Anlagen sind z.B. Primär- oder Sekundär-Radaranlagen 6 und/oder Peiler-Triangulationsanlagen 7 ("VDF"), die über die zugehörigen Ein-/Ausgabeeinheiten RADAR I/0 bzw. VDF I/0 an den Datenbus 1 angeschlossen sind. Es ist er-sichtlich, daß an den Datenbus 1 weitere Anlagen zur Ermittlung der Positionsdaten von Luftfahrzeugen anschließbar sind. Außerdem ist über den Datenbus eine Kopplung mehrerer Bodenstationen möglich, sofern dieses erforderlich ist. Mit einer solchen Bodenstation sind vorteilhafterweise sowohl sogenannte kooperative als auch sogenannte nicht kooperative 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 Geräteausstattung wird nun so erweitert, daß sich eine Ausstattung gemäß FIG. 1 ergibt. Mit dieser Ausstattung ist die Erfassung der eigenen Position, die Übertragung von Positions-, Flugzeug - sowie Flugplandaten zur Bodenstation möglich sowie der Empfang der Positionsdaten benachbarter Luftfahrzeuge. Außerdem ist eine Darstellung einer vereinfachten Verkehrslage auf einem Anzeigegerät, z.B. einem Wetterradarbildschirm, einem Stormscope oder dem Bildschirm eines elektronischen Flug-Instrumenten-Systems (EFIS), möglich. Gemäß FIG. 1 werden die Daten der eigenen Position über ein Navigations-Interface (NAV I/0) aus dem an Bord des Luftfahrzeuges befindlichen Navigationssystems, z.B. entweder eines Flight Management Systems oder ersatzweise eines GPS (Satellitennavigationssystems) mit einer Positionsgenauigkeit besser als 0.1 NM (nautische Meilen) und 50 ft (Fuß) Höhe gewonnen und einer Datenverarbeitungsanlage 10 (Data Management & Control) zugeführt, wo sie mit den Daten des Luftfahrzeuges (A/C DATA Library), wie der Kennung, des Kurzrufzeichens, Flugplandaten, verknüpft werden. Erfolgt nun über den Standard-Flugfunk ein selektiver Abfrageruf der Bodenstation, so wird dieser in der Sende- und Empfangseinrichtung 12 empfangen und automatisch an die Datenverarbeitungsanlage 10 weitergeleitet. Diese bewirkt, daß über die Datenein-/ausgabeeinrichtung 11 das Sprach-Datenmodem 2 und die Sende- und Empfangseinrichtung 12 angesteuert werden. Dann werden zumindest die Daten des Luftfahrzeuges über den Flugfunk an die abfragende 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 Kontrollzone kontrolliert werden, so kann die zugehörige Bodenstation in vorteilhafter Weise sehr kostengünstig ausgerüstet sein. Es wird lediglich die in FIG. 2 dargestellte 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 Positionsbestimmung von Luftfahrzeugen zurückgreifen, die von Nachbarstationen über Primär- und Sekundärverfahren ermittelt wurden. Ist eine solche Bodenstation z.B. gemäß FIG. 2 mit Anlagen 6, 7 zur Positionsbestimmung ausgerüstet, so können mit einer solchen Bodenstation in sicherer und zuverlässiger Weise auch eine Vielzahl von Luftfahrzeugen, die lediglich den Standard-Flugfunk besitzen, abgefertigt werden.
- In allen Fällen erhält die Bodenstation ein dem Verkehrsteilnehmer (Luftfahrzeug) zugeordnetes Datentelegramm mit Angaben über dessen Rufzeichen, die aktuelle Position und zusätzliche Flugplan- oder Absichtsdaten. Bei einer digitalen 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/0) werden die Daten der zentralen Rechnereinheit (Data Management & Control) zugeführt. In diesem Rechner wird aus den aktuell empfangenen Daten der Verkehrsteilnehmer, aus bereits bekannten Daten vorangegangener Übertragungen, aus den Information eines möglicherweise vorhandenen Primär- und Sekundärradar (über die Schnittstelle Radar I/0) und aus möglicherweise vorhandenen Triangulationsdaten zweier Peiler eine Luftlage generiert und über die Grafikeinheit (Graphic I/0) 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 Kommunikationsteil des Bodensystems abgestrahlt. Die kooperativ ausgerüsteten Luftfahrzeuge antworten danach automatisch ebenfalls sequenziell in der Reihenfolge, in der sie angesprochen werden. Die nicht kooperativ ausgerüsteten Luftfahrzeuge werden durch ein Trackverfahren mitgeführt und ihre Position bei Funkkontakt überprüft bzw. korrigiert. Weiterhin sind andere Teilnehmermanagementverfahren möglich, zum Beispiel Random-Access-Verfahren, bei denen beispielsweise Luftfahrzeuge selbstätig in beliebiger zeitlicher 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 automatisierten sogenannten AIS-Meldungen bei Flugplänen und für Abrechnungen und die Verwaltung möglich.
- Die Erfindung ist nicht auf die aufgeführten Beispiele beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, ein oder mehrere in den Figuren 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)
- 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 gehörenden Bodenstation und mindesten einem in deren Umgebung befindlichen Luftfahrzeug ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet,- daß wahlweise in dem Luftfahrzeug oder der Bodenstation oder sowohl in der Bodenstation als auch in dem Luftfahrzeug mindestens eine Anlage zur Bestimmung der Positionsdaten des Luftfahrzeugs eingerichtet wird, und- daß die von der Anlage ermittelten Positionsdaten über die VHF-Funkausrüstung zu der Bodenstation übertragen und dort angezeigt werden.
- 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.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten von mindestens zwei Luftfahrzeugen, die sich in der Umgebung der Bodenstation befinden, fortlaufend überwacht werden und daß beim Auftreten einer Konfliktsituation der Lotse gewarnt wird.
- Verfahren nach eindem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten auf einem Sichtschirm angezeigt werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 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 zugehöriges Anforderungssignal über die Flugfunkverbindung empfangen wurde.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Positionsdaten als digitale Signale über die Flugfunkverbindung gesendet werden.
- 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.
- Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Datenbus (1) mindestens eine Anlage (5, 6, 7) zur Ermittlung der Positionsdaten von mindestens einem Luftfahrzeug angeschlossen sind und daß zumindest in dem Luftfahrzeug eine Einrichtung (8) zur Abgabe einer Kennung an den Datenbus (1) angekoppelt ist.
- Anordnungen nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Luftfahrzeug die Anlage (5) zur Ermittlung der Positionsdaten ein Satellitennavigationssystem enthält.
- Anordnungen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenstation Zugriff auf Daten einer 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.
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