EP3391359A1 - Vorrichtungsanordnung und verfahren zur verbesserung der erfassungsqualität von bodenlagedarstellungs- und verkehrsführungs- oder verkehrsmanagementsystemen - Google Patents

Vorrichtungsanordnung und verfahren zur verbesserung der erfassungsqualität von bodenlagedarstellungs- und verkehrsführungs- oder verkehrsmanagementsystemen

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EP3391359A1
EP3391359A1 EP16719045.3A EP16719045A EP3391359A1 EP 3391359 A1 EP3391359 A1 EP 3391359A1 EP 16719045 A EP16719045 A EP 16719045A EP 3391359 A1 EP3391359 A1 EP 3391359A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
traffic management
device arrangement
traffic
data
ground
Prior art date
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Ceased
Application number
EP16719045.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Björn Daniel Vieten
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Fraport AG Frankfurt Airport Services Worldwide
Original Assignee
Fraport AG Frankfurt Airport Services Worldwide
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraport AG Frankfurt Airport Services Worldwide filed Critical Fraport AG Frankfurt Airport Services Worldwide
Publication of EP3391359A1 publication Critical patent/EP3391359A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0017—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information
    • G08G5/0026—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information located on the ground
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/002—Taxiing aids
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
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    • G08G5/0004—Transmission of traffic-related information to or from an aircraft
    • G08G5/0013—Transmission of traffic-related information to or from an aircraft with a ground station
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    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/06—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC] for control when on the ground
    • G08G5/065—Navigation or guidance aids, e.g. for taxiing or rolling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/02—Automatic approach or landing aids, i.e. systems in which flight data of incoming planes are processed to provide landing data
    • G08G5/025—Navigation or guidance aids

Definitions

  • the invention relates to a device arrangement and a method for improving the detection quality of ground-based presentation and traffic management or traffic management systems, in particular at an airport.
  • A-SMGCS Advanced Surface Movement Guidance and Control Systems
  • SMAN Surface Management Systems
  • CWP controller working position
  • floor footprinting and traffic management or traffic management systems refers to any of the above and, in the broadest sense, any tool supporting pilots or apron pilots, with or without input capabilities, based on detection of moving and static objects on the airport surface mostly on radar technology or on the combination of radar technology and a multilateration system, whose individual sensor information is often combined in a sensor data fusion system into an integrated situation image
  • detection quality positional accuracy of objects, detection probability, directional accuracy, etc.
  • WO 2014/135500 A1 For new functionalities, such as the traffic planning, route generation and traffic management described in WO 2014/135500 A1, improved detection quality is required at certain points. This applies regardless of whether automatically optimal individual routes with or without the inclusion of surrounding traffic and temporary or permanent restrictions be calculated. Furthermore, this is irrelevant, which type of leadership is used. Examples include, as set forth in WO 2014/135500 A1, radiotelephone, terminal equipment in the field, such as sequentially and individually connected taxiway centerlines, or other external guidance systems, such as dynamic signage, or automated voice instructions on aircraft radio frequencies or other receiver systems of the aircraft or vehicle , or even in aircraft and vehicles integrated or mobile display systems with the display levels shown.
  • the object of the invention is, with regard to the abovementioned requirements, to improve the detection quality of a ground-based presentation and traffic management or traffic management system, in particular at an airport.
  • the device arrangement according to the invention is used to improve the detection quality of floor situation display and traffic management systems, in particular at an airport, and comprises at least the following interacting components: a firing device with at least one controllable light source, and a geomagnetic field sensor for determining the position, direction of movement, orientation and / or speed of an object.
  • the invention is based on the recognition that terrestrial magnetic field sensors represent a suitable technology in order to improve the local detection quality.
  • Earth magnetic field sensors as described in DE 10 2012 014303 A1, have hitherto not been used in ground level presentation and traffic management or traffic management systems or in comparable systems. The proposed integration of this technology makes the implementation less complicated than a detached concept.
  • the invention also provides a method for improving the detection quality of floor attitude display and traffic management systems using at least one device arrangement of the type described above. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made.
  • the single figure shows a diagram of a preferred embodiment of the device arrangement according to the invention.
  • a device arrangement (referred to in the figure as "sensor guidance lights") and a method for improving the detection quality of ground-based presentation and traffic management systems are presented
  • the embodiment described relates to the application of the arrangement or the method to a Airport with upstream sensor data fusion integrated with individual automated multi-channel traffic routing through various auditory and visual channels for airplanes, vehicles and vehicle networks
  • multi-channel traffic guidance is to be understood that optionally and depending on the availability of modules in a specific implementation in the field, two or more synchronized guidance means transmit the same information in parallel, such as synthetic voice information in parallel with a corresponding centerline fire trains or guided towed trains, but also formations, such as in winter service.
  • the implementation of the device arrangement is modular, and the integration of the modules may nevertheless involve physical integration in the sense of "spatially contained” as well as technical integration in the sense of "directly associated with it”.
  • the latter includes, in particular, the attachment of modules or submodules such as antennas and sensors outside the firing (hereinafter also referred to as fire), e.g. in existing or milled crevices in the flight operations area or as attachments to above-ground installations.
  • geomagnetic field sensors are used in the device arrangement described herein.
  • Earth magnetic field sensors can determine the position, the direction of movement, object orientation and the speed of an object. These data can be combined into one vector and output in a proprietary format or, in the context of the preferred application here, in the aviation standard ASTERIX format (EUROCONTROL Surveillance Information Exchange), for example in the dialects CAT.10 or CAT.65 become.
  • the data may then be processed either locally (in the device array with the respective sensor), in a composite of cooperating devices (integrated fires), eg at an intersection, centrally by a sensor data fusion, or by modules of a ground level presentation and traffic management system ,
  • Combined devices with integrated geomagnetic field sensors can also be used to achieve a simplified identification of the object.
  • vehicles are distinguished from aircraft.
  • size classes can be identified, such as passenger cars or buses, and aircraft types are recognized.
  • earth magnetic field sensors are modularly integrated with components for individual automated traffic guidance and in devices already implemented at large airports at commercial airports, in particular in so-called taxiway center line fire (standard case) or in taxiway limit fire, stop bar fire or stop position fire, or also in systems for Park guidance and information systems such as display systems, traffic lights and other guidance elements as well as dynamic or static signage.
  • taxiway center line fire standard case
  • taxiway limit fire stop bar fire or stop position fire
  • Park guidance and information systems such as display systems, traffic lights and other guidance elements as well as dynamic or static signage.
  • the integration creates new utilization and automation options in the area of taxi traffic management. In addition, processes that require increased precision, such as the crossing of active runways, can be processed even more safely. In addition, the integration provides access to the power grid and in the specific case of a center-line fire also the necessary protection against pressure loads (rollover) and against other influences such as moisture.
  • the use of the modular device devices is in no It also limits and potentially covers, among other things, the automated capture of timestamps such as in-blocks and off-blocks (recording of movement at the position or elsewhere and detection of standstill), as well as the detection of the orientation of an aircraft, for example after pushback. from.
  • the fire is useful as a guide and has one, two, four, six, or more bulbs (For example, three in each direction and one each in red, yellow and green.) In the case of orange and blue taxiing guidelines at an airport, these colors may be alternatively or additionally preserved in the fires.
  • a lighting control system (or components / peripherals thereof), which in turn is provided by a floor storage facility or by a separate communication cable such as a Local Area Network cable, or via relevant wireless communication standards such as GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA, LTE, LTE Advanced, ⁇ 802.1 a / h, ⁇ 802.11 b / g, ⁇ 802.11 ⁇ , IEE802.1 ac, WiMAX and AeroMACS and their successors and others, and returns its status over the same channel.
  • the device arrangement further comprises a module of the type described in WO 2014/135500 A1 for the automated transmission of synthetic tables, semi-synthetic or natural individual and optionally also to relevant standards, such as ICAO Doc 4444 ATMI / 501, available at; http://www.navcanada.ca/EN/media/Publications/ICAO-Doc-4444-EN.pdf, compliant voice messages to receivers in cockpits of commercial aircraft and vehicles, which are provided by a central system for positioning and traffic guidance or traffic management system can be supplied with instructions and / or can determine instructions locally or in conjunction with other identical or similar devices. This can optionally be used for each event individual radio frequency or any other frequency, as well as the arker beacon receiver frequency of aircraft operated.
  • the device arrangement can also be configured such that it transmits the same information to each road user, eg "Attention, Active Runway 300 Meters Ahead!"
  • the trigger here can be the sensor system in the device arrangement, the coordination with further device arrangements in a network, as well Should the device arrangement be linked via data link to central systems, such as an airport operational database (AODB) or the central ground-based presentation and traffic management or traffic management system, or should a modular A- DSB receiver may be installed for identification purposes (see below), so the radio message may also include the identification of the rolling motion, such as "Lufthansa 123, Attention, Active Runway 300 Meters Ahead I". Overall, this also makes it possible to use the device arrangement as a protective mechanism against unauthorized intrusion into certain zones, such as the unauthorized driving on a runway.
  • AODB airport operational database
  • the radio message may also include the identification of the rolling motion, such as "Lufthansa 123, Attention, Active Runway 300 Meters Ahead I”.
  • the integrated device arrangement can ensure that the status of the transmitter can be displayed on the pilot workstations. This prevents a frequency being double in this form of usage is occupied. In addition, it is ensured by suitable means that the integrated device arrangement carries out a radio transmission on a radio frequency only if it is not currently occupied.
  • the integrated device arrangement can, for example, trigger a countdown, for example, over three seconds, on the Human Machine Interface (HMI) of the pilot workstation, which visually announces the planned occupancy of the frequency in a local transmission area.
  • HMI Human Machine Interface
  • a receiver for ADS Automatic Dependent Surveillance
  • ADS-B that is modularly integrable into the device arrangement receives and processes identification information (including flight number, aircraft type, time signal, etc.) from aircraft and vehicles, which are normally transmitted undirected to 1,090 MHz , This is optionally done for local processing in an integrated device array, for integration into the decision and guidance process of an interconnect, for onward transmission to the central floor attitude presentation and traffic management or traffic management system or sensor data fusion, or for a combination thereof.
  • ADS be replaced by technologies such as Mode S Extended Squitter or VDL Mode 4 with or without TDMA, FLARM, or ECDIS as in shipping or other standards, then the ADS receiver in the device arrangement is replaced by a corresponding deviating module.
  • the simultaneous use of a non-cooperative sensor (terrestrial magnetic field sensor) and a cooperative sensor (ADS-B receiver) is a special feature in that it makes the device arrangement a combined non-cooperative and cooperative sensor system.
  • the modular integrated logic unit of the device arrangement is capable of making local decisions, such as sequencing at an intersection (this also includes sequencing between air traffic and road traffic, including the automatic switching of traffic lights or other visual systems for displaying traffic signals). Instructions, as well as dynamic signage), and transmit them via unidirectional or bi-directional wired or wireless data links to the central floor-planer, traffic management or traffic management system, or alternatively directly in the field using the other to transmit integrated modules or external guidance visually or audibly to the users.
  • the logic unit can be used for coordination with other device arrangements of the same basic type in order to make local decisions, eg for an intersection, and implement them with the aid of the integrated modules or peripheral systems.
  • the integrated device arrangement can communicate with other IT systems of the airside infrastructure on the above 'data connections, including the Airport Operational Database or other systems.
  • information may be exchanged in both directions, such as position and vector information, and timestamps acquired from the integrated device array to the IT systems and flight plan data or sequencing requests from the central device to the device array.
  • the information on the ground location is provided in accordance with relevant standards in the ASTERIX format, for example in the dialect CAT.10, or in a proprietary format.
  • the logic unit is further responsible for synchronizing the different guidance means, eg at a hold request, to turn the fire on or off in the direction in question and to send parallel data link and voice instructions in parallel.
  • Another module for integration into the device arrangement is a device for pilot data link communications (CPDLC) for transmitting data link instructions, such as start-up, push-back and the taxi route into the cockpit and in vehicles.
  • the relevant instructions are provided by the central Bodenlagedariness- and traffic management or traffic management system with or without the assistance of a human via the data links described and shipped according to the currently defined D-TAXI message set or a proprietary standard on the channels provided for this purpose.
  • An indication of the route or of clearances such as start-up or push-back on the display system of the parking guidance system, for example an Advanced Visual Docking Guidance System (A-VDGS), or on other display systems, such as ramp displays, can also be provided ,
  • A-VDGS Advanced Visual Docking Guidance System

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Abstract

Eine Vorrichtungsanordnung zur Verbesserung der Erfassungsqualität von Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystemen, insbesondere an einem Flughafen, umfasst wenigstens folgende, mit einander wechselwirkenden Komponenten: eine Befeuerungseinrichtung mit wenigstens einem ansteuerbaren Leuchtmittel, und einen Erdmagnetfeldsensor zur Ermittlung der Position, Bewegungsrichtung, Ausrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Objektes.

Description

Vorrichtungsanordnung und Verfahren zur Verbesserung der Erfassungsqualität von Bodenlagedarstellungsund Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystemen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtungsanordnung und ein Verfahren zur Verbesserung der Erfassungsqualität von Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystemen, insbesondere an einem Flughafen.
Heutige Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrs- managementsysteme, auch als A-SMGCS (Advanced Surface Movement Guidance and Control Systems) im weitesten Sinn oder Surface Management Systeme (SMAN) bezeichnet, können ihrerseits eine integrierte Controller Working Position (CWP) für Lotsen oder Vorfeldlotsen darstellen oder wesentlich prägen. Nachfolgend wird daher unter„Bodenlagedarstellungs- und Verkehrs- führungs- oder Verkehrsmanagementsysteme" alles Vorgenannte und im weitesten Sinne jedes Tool zur Unterstützung von Lotsen oder Vorfeldlotsen mit oder ohne Möglichkeiten zur Tätigung von Eingaben bezeichnet. Solche Systeme basieren in Bezug auf Erfassung beweglicher und statischer Objekte auf der Flughafenoberfläche zumeist auf Radartechnik oder auf der Kombination von Radartechnik und einem Multilaterationssystem, deren individuelle Sensorinformationen häufig in einem Sensordatenfusionssystem zu einem integrierten Lagebild vereint werden. Diese Systemverbünde sind in ihrer Erfassungsqualität (Positionsgenauigkeit von Objekten, Erfassungswahrscheinlichkeit, Richtungsgenauigkeit etc.) limitiert. Dies gilt insbesondere für die Erfassungsgenauigkeit hinter Gebäuden und für Strukturen mit dem Charakter von Höfen.
Für neue Funktionalitäten, wie u.a. die in WO 2014/135500 A1 beschriebene Verkehrsplanung, Routengenerierung und Verkehrsführung, ist an bestimmten Stellen eine verbesserte Erfassungsqualität notwendig. Dies gilt unabhängig davon, ob automatisch optimale individuelle Routen mit oder ohne Einbeziehung des umgebenden Verkehrs und temporär oder dauerhaft geltender Restriktionen berechnet werden. Ferner ist hierfür auch unerheblich, welche Art der Führung eingesetzt wird. Beispiele hierfür sind, wie in WO 2014/135500 A1 dargelegt, Sprechfunk, Endgeräte im Feld, wie etwa sequenziell und individuell geschaltete Rollwegmittellinienfeuer, oder sonstige externe Führungssysteme, wie etwa dynamische Beschilderung, oder automatisierte Sprachinstruktionen auf Flugfunkfrequenzen oder Frequenzen anderer Empfangssysteme des Flugzeugs oder Fahrzeugs, oder auch in Flugzeuge und Fahrzeuge integrierte oder mobile Anzeigesysteme mit den dargelegten Anzeigeebenen.
Aufgabe der Erfindung ist es, im Hinblick auf die oben genannten Anfor- derungen die Erfassungsqualität eines Bodenlagedarstellungs- und Verkehrs- führungs- oder Verkehrsmanagementsystems, insbesondere an einem Flughafen, zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An- spruchs 14. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtungsanordnung dient zur Verbesserung der Erfassungsqualität von Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystemen, insbesondere an einem Flughafen, und umfasst wenigstens folgende, miteinander wechselwirkende Komponenten: eine Befeuerungseinrichtung mit wenigstens einem ansteuerbaren Leuchtmittel, und einen Erdmagnetfeldsensor zur Ermittlung der Position, Bewegungsrichtung, Ausrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Objektes. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Erdmagnetfeldsensoren eine geeignete Technologie darstellen, um die lokale Erfassungsqualität zu verbessern. Erdmagnetfeldsensoren, wie sie in DE 10 2012 014303 A1 beschrieben sind, werden bis dato nicht in Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungsoder Verkehrsmanagementsystemen oder in vergleichbaren Systemen einge- setzt. Die vorgeschlagene Integration dieser Technologie macht die Implementierung weniger aufwändig als ein losgelöstes Konzept. Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Verbesserung der Erfassungsqualität von Bodenlagedarsteliungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystemen, bei dem wenigstens eine Vorrichtungsanordnung der oben beschriebenen Art verwendet wird. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der beigefügten Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur ein Schaubild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung.
Anhand der einzigen Figur werden eine Vorrichtungsanordnung (in der Figur als„Sensor Guidance Lights" bezeichnet) und ein Verfahren zur Verbesserung der Erfassungsqualität von Bodenlagedarsteliungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystemen vorgestellt. Die beschriebene Ausführungsform betrifft die Anwendung der Anordnung bzw. des Verfahrens an einem Flughafen mit vorgeschalteter Sensordatenfusion, integriert mit individueller automatisierter Multikanal-Verkehrsführung über verschiedene auditive und visuelle Kanäle für Flugzeuge, Fahrzeuge und Fahrzeugverbünde. Unter Multikanal-Verkehrsführung ist zu verstehen, dass wahlweise und je nach Verfügbarkeit von Modulen in einer konkreten Implementierung im Feld, auch zwei oder mehr synchronisierte Führungsmittel parallel die gleiche Information übermitteln, wie zum Beispiel eine synthetische Sprachinformation parallel zu einem entsprechend geschalteten Mittellinienfeuer. Fahrzeugverbünde sind beispielsweise Schleppzüge oder geführte Schleppzüge, aber auch Formationen, wie beispielsweise im Winterdienst.
Die Ausführung der Vorrichtungsanordnung ist modular, und die Integration der Module kann gleichwohl eine physische Integration im Sinn von„räumlich darin enthalten", wie auch eine technische Integration im Sinn von„direkt damit verbunden" bedeuten. Letzteres umfasst insbesondere die Anbringung von Modulen oder Teilmodulen wie Antennen und Sensoren außerhalb der Befeuerung (nachfolgend auch: Feuer), z.B. in vorhandenen oder gefrästen Spalten in der Flugbetriebsfläche oder als Anbauteile an oberirdischen Installationen.
Zur Verbesserung der lokalen Erfassungsqualität von Objekten werden in der hier beschriebenen Vorrichtungsanordnung Erdmagnetfeldsensoren verwendet. Erdmagnetfeldsensoren können die Position, die Bewegungsrichtung, Objekt- ausrichtung und die Geschwindigkeit eines Objektes ermitteln. Diese Daten können zu einem Vektor zusammengefasst und in einem proprietären Format oder - im Rahmen der hier bevorzugten Anwendung - auch im luftfahrtgebräuchlichen ASTERIX-Format (All-purpose Structured EUROCONTROL Surveillance Information Exchange), beispielsweise in den Dialekten CAT.10 oder CAT.65 ausgegeben werden. Die Daten können dann entweder lokal verarbeitet werden (in der Vorrichtungsanordnung mit dem jeweiligen Sensor), in einem Verbund von kooperierenden Vorrichtungen (integrierte Feuer), z.B. an einer Kreuzung, zentral durch eine Sensordatenfusion, oder durch Module eines Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystems. Im Verbund agierende Vorrichtungen mit integrierten Erdmagnetfeldsensoren können hierbei auch dazu genutzt werden, um eine vereinfachte Identifikation des Objekts zu erzielen. So werden Fahrzeuge von Flugzeugen unterschieden. Bei den Fahrzeugen können Größenklassen identifiziert werden, beispielsweise Personenwagen oder Omnibus, und bei den Flugzeugen werden Flugzeugtypen erkannt.
Wie bereits eingangs erwähnt, macht die Integration dieser Technologie die Implementierung weniger aufwändig als ein losgelöstes Konzept. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtungsanordnung sind Erdmagnet- feldsensoren modular mit Komponenten zur individuellen automatisierten Verkehrsführung und in bereits großflächig an Verkehrsflughäfen implementierte Vorrichtungen integriert, insbesondere in so genannte Rollwegmittellinienfeuer (Standardfall) oder auch in Rollwegbegrenzungsfeuer, Haltebalkenfeuer oder Haltepositionsfeuer, oder auch in Systeme zur Parkführung und Informations- Systeme wie Displaysysteme, Ampelanlagen und sonstige Führungselemente wie auch dynamische oder statische Beschilderung.
Durch die Integration entstehen neue Nutzungs- und Automatisierungsmöglichkeiten im Bereich der Rollverkehrsführung. Daneben können Verfahren, welche eine erhöhte Präzision erfordern, wie die Kreuzung aktiver Start- und Landebahnen, noch sicherer abgearbeitet werden. Zudem bietet die Integration Zugang zum Stromversorgungsnetz und im konkreten Fall eines Mittellinienfeuers auch den notwendigen Schutz gegen Drucklasten (Überrollfähigkeit) sowie gegen sonstige Einflüsse wie beispielsweise Feuchtigkeit. Die Nutzung der modularen Vorrichtungseinrichtungen ist in keiner Weise beschränkt und deckt unter anderem auch potenziell die automatisierte Erfassung von Zeitstempeln wie In-Blocks und Off-Blocks (Aufnahme von Bewegung auf der Position oder anderswo und Detektion von Stillstand), aber auch die Detektion der Ausrichtung eines Flugzeuges, beispielsweise nach dem Pushback, ab.
Die detaillierte Beschaffenheit des Rollwegmittellinienfeuers in Bezug auf Zahl der Leuchtmittel (z.B. 1 , 2 oder 4), Art der Leuchtmittel (z.B. Halogen oder LED) und auch die derzeitige Nutzung des Feuers (zur reinen Orientierung, oder als Führungsmittel im Rahmen eines sog.„Follow-the-Greens", also der individuellen sequenziellen Anzeige des freigegebenen Routensegments durch aktivierte Feuer) sind für die Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung. Im idealen Fall ist das Feuer als Führungsmittel nutzbar und besitzt ein, zwei, vier, sechs, oder mehr Leuchtmittel (z.B. drei pro Richtung und jeweils eines in rot, gelb und grün). Im Fall von orangen und blauen Rollleitlinien auf einem Flughafen können alter- nativ oder zusätzlich auch diese Farben in den Feuern erhalten sein. Das Feuer erhält seine Steuerungsbefehle wahlweise über Powerline-Communication von einem Befeuerungssteuerungssystem (oder Komponenten/Peripherie hiervon), welches seinerseits von einem Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungsoder Verkehrsmanagementsystem, anderen Partnersystemen oder von Nutzern instruiert werden kann, oder über ein gesondertes Kommunikationskabel wie beispielsweise ein Local Area Network-Kabel, oder über einschlägige kabellose Kommunikationsstandards, wie GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA, LTE, LTE Advanced, ΙΕΕ 802.1 a/h, ΙΕΕ 802.11 b/g, ΙΕΕ 802.11 η, IEE802.1 ac, WiMAX und AeroMACS sowie deren Nachfolger und andere, und meldet über den glei- chen Kanal seinen Status zurück. Es besteht also eine Datenverbindung, welche im Rahmen der Erfindung für neue Datenarten und zu weiteren Systemen als bisher genutzt wird, wie später noch genauer erläutert wird. Zudem ist es möglich das Feuer zur Signalisierung von Instruktionen entweder vom zentralen Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystem ansteuern zu lassen, oder auf Basis der Sensordaten des modular integrierten Erdmagnetfeldsensors, bzw. auf Basis von Informationen von kooperierenden Vorrichtungsanordnungen (integrierte Feuer), z.B. an einer Kreuzung.
Die Vorrichtungsanordnung enthält ferner ein Modul der Art, wie es in WO 2014/135500 A1 beschrieben ist, zur automatisierten Sendung von synthe- tischen, teilsynthetischen oder natürlichen individuellen und wahlweise auch zu einschlägigen Standards, beispielsweise ICAO Doc 4444 ATMI/501 , abzurufen unter; http://www.navcanada.ca/EN/media/Publications/ICAO-Doc-4444-EN.pdf, konformen Sprachnachrichten an Empfänger in Cockpits von Verkehrsflugzeu- gen und Fahrzeugen, welche von einem zentralen System zur Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystem mit Instruktionen versorgt werden und/oder lokal oder im Verbund mit weiteren gleichen oder ähnlichen Vorrichtungen Instruktionen ermitteln können. Hierbei kann wahlweise eine für jedes Ereignis individuelle Flugfunkfrequenz oder jede andere Frequenz, wie auch die arker Beacon Receiver Frequenz von Flugzeugen, bedient werden. Neben Instruktionen sind auch automatisierte Informationen denkbar, wie z.B. der Hinweis auf eine bevorstehende kritische Situation oder Angaben zu relevanten Variablen, wie Wetter, Oberflächenbeschaffenheit oder Ähnliches. Die Vorrichtungsanordnung kann auch so konfiguriert sein, dass sie jedem Verkehrsteilnehmer, die gleiche Information übermittelt, z.B. „Attention, Active Runway 300 Meters Ahead!". Auslöser kann hierbei die Sensorik in der Vorrichtungsanordnung sein, die Abstimmung mit weiteren Vorrichtungsanordnungen in einem Verbund, sowie auch das zentrale Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystem. Sollte die Vorrichtungs- anordnung hierbei via Datenlink an zentrale Systeme, beispielsweise eine Airport Operational Database (AODB) oder das zentrale Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystem angebunden sein, oder sollte ein modularer A-DSB Empfänger zur Identifikation verbaut sein (siehe weiter unten), so kann der Funkspruch auch die Identifikation der Rollbewegung beinhalten, wie z.B. „Lufthansa 123, Attention, Active Runway 300 Meters Ahead I". Insgesamt erlaubt dies auch, die Vorrichtungsanordnung als Schutzmechanismus vor unerlaubtem Eindringen in bestimmte Zonen zu nutzen, wie beispielsweise auch das unerlaubte Befahren einer Start- und Landebahn.
Sofern die integrierten Vorrichtungen auf Flugfunkfrequenzen operieren, ist der Einsatz lokaler Zellen mit eingeschränkter Sendeleistung sinnvoll. In solch einem Fall kann die integrierte Vorrichtungsanordnung durch Übermittlung der entsprechenden Information über die beschriebenen Datenlinks sicherstellen, dass der Status des Senders auf den Lotsenarbeitsplätzen angezeigt werden kann. Dies verhindert, dass bei dieser Form der Nutzung eine Frequenz doppelt belegt wird. Zudem ist durch geeignete Mittel sichergestellt, dass die integrierte Vorrichtungsanordnung nur dann eine Funkübertragung auf einer Flugfunkfrequenz vornimmt, wenn diese gerade nicht belegt ist. Die integrierte Vorrichtungsanordnung kann beispielsweise einen Countdown, z.B. über drei Sekunden, auf dem Human Machine Interface (HMI) des Lotsenarbeitsplatzes auslösen, welcher die geplante Belegung der Frequenz in einem lokalen Sendebereich visuell ankündigt.
Ein in die Vorrichtungsanordnung modular integrierbarer Empfänger für ADS (Automatic Dependent Surveillance), beispielsweise ADS-B, empfängt und verarbeitet Identifikationsinformationen (u.a. Flugnummer, Flugzeugtyp, Zeitsignal, etc.) von Flugzeugen und Fahrzeugen, welche von diesen üblicherweise auf 1.090 Mhz ungerichtet ausgestrahlt werden. Dies geschieht wahlweise zur lokalen Verarbeitung in einer integrierten Vorrichtungsanordnung, zur Integration in den Entscheidungs- und Führungsprozess eines Verbunds, zwecks Weiter- gäbe an das zentrale Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystem oder eine Sensordatenfusion, oder für eine Kombination hieraus. Sollte ADS durch Technologien wie Mode S Extended Squitter oder VDL Mode 4 mit oder ohne TDMA, FLARM, oder ECDIS wie in der Schifffahrt oder andere Standards abgelöst werden, so wird der ADS Empfänger in der Vorrichtungsanordnung durch ein entsprechendes abweichendes Modul ersetzt.
Die gleichzeitige Nutzung eines nicht-kooperativen Sensors (Erdmagnetfeldsensor) und eines kooperativen Sensors (ADS-B Empfänger) ist dahingehend eine Besonderheit, als sie die Vorrichtungsanordnung zu einem kombinierten nicht-kooperativen und kooperativen Sensorsystem macht. Die modular integrierte Logikeinheit der Vorrichtungsanordnung ist in der Lage, lokal Entscheidungen zu treffen, beispielsweise bezüglich Sequenzierung an einer Kreuzung (dies schließt ausdrücklich auch das Sequenzieren zwischen Flugverkehr und Straßenverkehr ein, inklusive dem automatischen Schalten von Ampelanlagen oder anderen visuellen Systemen zur Anzeige von Verkehrs- Instruktionen, wie auch dynamische Beschilderung), und diese via unidirektio- naler oder bi-direktionaler kabelgebundener oder kabelloser Datenlinks an das zentrale Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystem zu übermitteln, oder sie wahlweise direkt im Feld mittels der anderen integrierten Module oder externer Führungsmittel visuell oder auditiv an die Nutzer zu übermitteln. Ferner kann die Logikeinheit zur Abstimmung mit anderen Vorrichtungsanordnungen gleicher prinzipieller Art genutzt werden, um lokal, z.B. für eine Kreuzung, Entscheidungen zu treffen und mit Hilfe der integrierten Module oder von Peripheriesystemen umzusetzen.
Die integrierte Vorrichtungsanordnung kann über die genannten 'Datenverbindungen mit weiteren IT-Systemen der luftseitigen Flughafeninfrastruktur kommunizieren, u.a. auch mit der Airport Operational Database oder anderen Systemen. Hierbei können Informationen in beide Richtungen ausgetauscht werden, wie z.B. Positions- und Vektorinformationen und erfasste Zeitstempel von der integrierten Vorrichtungsanordnung zu den IT-Systemen und Flugplandaten oder Sequenzierungsanforderungen von der zentralen Einheit zur Vorrichtungsanordnung. Die Informationen zur Bodenlage werden hierbei entsprechend einschlägiger Standards im ASTERIX-Format, beispielsweise im Dialekt CAT.10, oder in einem proprietären Format zur Verfügung gestellt. Die Logikeinheit ist ferner dafür verantwortlich, die unterschiedlichen Führungsmittel zu synchronisieren, z.B. bei einer Halteaufforderung das Feuer in der betreffenden Richtung auf Rot zu schalten oder zu deaktivieren und parallel zugehörige Datenlink- und Sprachinstruktionen zu versenden. Ein weiteres Modul zur Integration in die Vorrichtungsanordnung ist eine Vorrichtung für Controller Pilot Data Link Communications (CPDLC) zur Übertragung von Datenlinkinstruktionen, wie Start-up, Push-back und die Taxiroute ins Cockpit und in Fahrzeuge. Die diesbezüglichen Instruktionen werden vom zentralen Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrs- managementsystem mit oder ohne Zutun eines Menschen über die beschriebenen Datenlinks zur Verfügung gestellt und gemäß aktuell definiertem D-TAXI Message Set oder einem proprietären Standard auf den hierzu vorgesehenen Kanälen versendet. Auch eine Anzeige der Route oder von Clearances wie Start- up oder Push-back auf dem Anzeigesystem des Parkführungssystems, bei- spielsweise eines Advanced-Visual Docking Guidance Systems (A-VDGS), oder auf anderen Displaysystemen, wie Ramp Displays, kann vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtungsanordnung zur Verbesserung der Erfassungsqualität von Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystemen, insbesondere an einem Flughafen, mit wenigstens folgenden, mit- einander wechselwirkenden Komponenten:
einer Befeuerungseinrichtung mit wenigstens einem ansteuerbaren Leuchtmittel, und
einem Erdmagnetfeldsensor zur Ermittlung der Position, Bewegungsrichtung, Ausrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Objektes. 2. Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten in einem Gehäuse aufgenommen sind.
3. Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten in kurzer Entfernung voneinander, vorzugsweise innerhalb eines Radius von wenigen Metern, angeordnet und drahtlos oder drahtgebunden miteinander verbunden sind.
4. Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdmagnetfeldsensor und/oder weitere Komponenten der Vorrichtungsanordnung außerhalb der Befeuerungseinrichtung, insbesondere in vorhandenen oder gefrästen Spalten in einer Flugbetriebsfläche oder als Anbauteile an ober- irdischen Installationen angeordnet sind.
5. Vorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine lokale Steuereinrichtung zur Auswertung und Verarbeitung von Daten des Erdmagnetfeldsensors und optionaler weiterer Sensoren und/oder Empfänger. 6. Vorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuerungseinrichtung ein Rollwegmittel- linienfeuer, Rollwegbegrenzungsfeuer, Haltebalkenfeuer oder Haltepositionsfeuer ist.
7. Vorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungsanordnung so eingerichtet ist, dass sie Steuerungsbefehle über Powerline-Communication von einem Befeue- rungssteuerungssystem (oder Komponenten/Peripherie hiervon), welches seinerseits von einem Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystem, anderen Partnersystemen oder von Nutzern instruiert werden kann, oder über ein gesondertes Kommunikationskabel, wie beispielsweise ein Local-Area-Network-Kabel, oder über einen kabellosen Kommunikationsstandard, wie GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA, L TE, L TE Advanced, IEE 802.11 a/h, IEE 802.1 1 b/g, IEE 802.11 n, IEE802.11 ac, WiMAX und AeroMACS sowie deren Nachfolger, und vorzugsweise über den gleichen Kommunikations- weg seinen Status zurückmelden kann.
8. Vorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Sprachmodul zur automatisierten Sendung von synthetischen, teilsynthetischen oder natürlichen individuellen und wahlweise auch zu einschlägigen Standards, beispielsweise ICAO Doc 4444 ATMI/501 , konfor- men Sprachnachrichten an Empfänger in Cockpits von Verkehrsflugzeugen und Fahrzeugen, beispielsweise auf einer Frequenz von 75MHz.
9. Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprachmodul von einem zentralen System zur Bodenlagedarstellung und zur Verkehrsführung oder dem Verkehrsmanagement mit Instruktionen versorgt werden kann, oder lokal oder im Verbund mit weiteren gleichen oder ähnlichen Vorrichtungsanordnungen Instruktionen ermitteln kann.
10. Vorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen modularen ADS-B-Empfänger zur Identifikation eines erfassten Flugzeugs oder Fahrzeugs und zum Empfang darüber hinaus- gehender ADS-B Informationen zwecks Weitergabe an Partnersysteme wie eine Sensor Daten Fusion oder ein Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungsoder Verkehrsmanagementsystem.
11. Vorrichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine VHF Data Link Einrichtung, insbesondere eine Con- troller Pilot Data Link Communications (CPDLC) Einrichtung, zur Übertragung von Datenlinkinstruktionen, die wahlweise nach Anspruch 9 lokal ermittelt wurden, oder welche von einem Bodenlagedarstellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystem gemäß Anspruch 7 bereitgestellt wird.
12. Verbund einer Mehrzahl kooperierender Vorrichtungsanordnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Steuereinrichtung zur Auswertung und Verarbeitung der Daten der Erdmagnetfeldsensoren und optionaler weiterer Sensoren und/oder Empfänger. 13. System zur Bodenlagedarstellung, der Verkehrsführung oder zum Verkehrsmanagement, insbesondere an einem Flughafen, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder eine Mehrzahl von Vorrichtungsanordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 in das System integriert ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung und Verarbeitung der Daten der Erdmagnetfeldsen- soren und optionaler weiterer Sensoren und/oder Empfänger der Vorrichtungsanordnungen in einer zentralen Steuerung des Gesamtsystems zur Bodenlagedarstellung- und Verkehrsführung oder zum Verkehrsmanagement oder eines Teilsystems hiervon vorgenommen wird.
14. Verfahren zur Verbesserung der Erfassungsqualität von Bodenlagedar- stellungs- und Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystemen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die von einem oder mehreren Erdmagnetfeldsensoren ermittelte Position, Bewegungs- richtung, Ausrichtung und/oder Geschwindigkeit des Objektes zu einem Vektor zusammengefasst und in einem luftfahrtgebräuchlichen Datenformat ausgegeben werden. 6. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer vollautarken Betriebsart die Daten des Erdmagnetfeldsensors einer Vorrichtungsanordnung in einer lokalen Steuereinrichtung innerhalb der Vorrichtungsanordnung ausgewertet und verarbeitet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer semi-autarken Betriebsart die Daten der Erdmagnetfeldsensoren eines Verbunds mehrerer Vorrichtungsanordnungen in einer gemeinsamen Steuereinrichtung ausgewertet und verarbeitet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer vollintegrierten Betriebsart die Daten der Erdmagnetfeldsensoren einer Mehrzahl von Vorrichtungsanordnungen in einer zentralen Steuerung des Gesamtsystems zur Bodenlagedarstellung, der Verkehrsführung oder zum Verkehrsmanagement oder eines Teilsystems hiervon ausgewertet und verarbeitet werden. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungsanordnung zur automatisierten Rollwegführung, insbesondere von Flugzeugen, verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungsanordnung zur automatisierten Überwachung an Haltepositionen, insbesondere von Flugzeugen, verwendet wird und im Falle einer Missachtung der Halteanweisung Systeme zur Warnung der Piloten entweder direkt oder über Kommunikation mit dem System zur Bodenlagedarstellung, der Verkehrsführung oder zum Verkehrsmanagement auslösen kann, wie beispielsweise Warnleuchten, gezielt blendende Lichtsignale, ein Wasserstrahl der auf die Frontscheibe geschossen wird, Projektionen auf Sprühnebel, oder akustische Signale.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungsanordnung zur automatisierten Zeiterfassung von Flugzeugen auf einer Parkposition verwendet wird. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungsanordnung zur automatisierten Erfassung von Zeitstempeln verwendet wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungsanordnung zur automatisierten Erkennung einer Annä- herung an ein Objekt verwendet wird und eine Warnung vor einer drohenden Kollision abgibt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten des Erdmagnetfeldsensors über kabellose oder kabelgebundene Datenlinks, insbesondere LAN oder Powerline Communication, in einem geeigneten Format, insbesondere ein geeigneter ASDE-X Dialekt, und auf geeignete Weise an ein weiterverarbeitendes System übertragen werden, insbesondere zu einer Sensordatenfusion beispielsweise gemäß EUROCAE ED-128, um sie in einer Bodenlagedarstellung eines Bodenlagedarstellungs- und Verkehrs- führungs- oder Verkehrsmanagementsystem zu integrieren oder auf einer Benutzerschnittstelle (HMI) zur Anzeige zu bringen.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeich- net, dass die interaktive oder dynamische Darstellung der Gesamtverkehrssituation oder einzelner Aspekte davon, z.B. einer Route, vom Bodenlagedarstellungsund Verkehrsführungs- oder Verkehrsmanagementsystem über einen Datenlink, beispielsweise LTE, in einem geeigneten Format, beispielsweise ASDE-X, an Systeme die in Flugzeugen oder Fahrzeugen verbaut oder vorgehalten werden, zum Zwecke der Anzeige oder der Interaktion, übertragen werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass einem Führer eines von dem Erdmagnetfeldsensor ermittelten Objektes, insbesondere eines Flugzeugs oder Fahrzeugs, automatisch Informationen zu Wetter, Oberflächenbeschaffenheit oder dergleichen übermittelt wer- den.
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