ES2918925T3 - Satélite de órbita terrestre baja para el control del tráfico aéreo. - Google Patents
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Abstract
La presente invención se relaciona con satélites de órbita terrestre baja para el control del tráfico aéreo. Uno o más satélites Leo sirven como un vínculo entre una torre de control y una aeronave. Los uno o más satélites LEO se adaptan para A) recibir una señal de vigilancia de vigilancia dependiente automática, ADS-B, señal de una aeronave; b) recibir y/o transmitir una señal desde/a una torre de control; y C) recibir y/o transmitir una señal VHF desde/a una aeronave. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Satélite de órbita terrestre baja para el control del tráfico aéreo
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a satélites de órbita terrestre baja para el control del tráfico aéreo.
Antecedentes de la invención
El control del tráfico aéreo implica que el personal humano se comunique con los pilotos de una pluralidad de aviones, instruyéndolos sobre los perfiles de vuelo (que consisten en altitudes y rutas azimutales) para evitar colisiones. Las aeronaves generalmente presentan "planes de vuelo" que indican sus rutas antes del despegue; y a partir de estos, los controladores tienen alguna información inicial sobre las posibles posiciones y trayectorias de las aeronaves. Sin embargo, los planes de vuelo están inherentemente sujetos a variaciones (por ejemplo, debido a retrasos en los despegues, cambios de velocidad debido al viento de frente o de cola, y modificaciones permitidas del recorrido o la altitud por parte del piloto). En sectores concurridos (típicamente, los que están cerca de los aeropuertos), es necesario un control táctico significativo de la aeronave por parte de los controladores.
Los controladores reciben un suministro de datos sobre la posición y altitud de la aeronave provenientes de unidades de radar primarias y secundarias, tales como estaciones receptoras ADS-B terrestres, y solicitan a los pilotos información tal como altitud, rumbo y velocidad. Instruyen a los pilotos por radio para que mantengan sus rumbos y velocidades, alteren sus rumbos y velocidades de una manera predeterminada, o mantengan o alteren sus altitudes (por ejemplo, para subir a determinada altitud o descender a determinada altitud) para mantener una separación mínima segura entre aeronaves y, por tanto, para evitar el riesgo de colisiones.
Para optimizar el control del tráfico aéreo en sectores concurridos, sería una ventaja obtener contacto con una aeronave a su debido tiempo antes de que la aeronave llegue al sector. Sin embargo, la torre de control está limitada por el alcance de su radio, así como por un conocimiento exacto limitado sobre lo cerca que está la aeronave de estar en la zona de contacto por radio.
Por lo tanto, es deseable proporcionar un sistema para el control del tráfico aéreo que pueda superar algunos de estos problemas.
El documento US20110189943 divulga que un sistema de comunicaciones de aeronaves ya presente que utiliza comunicación de línea de visión puede aumentarse mediante la colocación o instalación de un sistema de comunicaciones de aeronaves secundario. Un sistema de comunicaciones de aeronaves ya presente se denomina sistema primario, y un sistema de comunicaciones de aeronaves secundario se denomina sistema secundario. El sistema principal se divulga como que comprende un sistema de vigilancia dependiente automática - difusión (ADS-B), que puede implicar una técnica de vigilancia cooperativa para el control del tráfico aéreo o aplicaciones relacionadas. El sistema secundario está utilizando un satélite como repetidor entre una estación terrestre y una aeronave. El sistema secundario no está usando ADS-B y el satélite divulgado no está adaptado para recibir una señal ADS-B proveniente de una aeronave.
US2011015852 divulga la gestión del tráfico aéreo que busca resolver el problema de que la planificación del control de vuelo del tráfico aéreo regional no es posible ya que no se sabe exactamente cuándo una aeronave internacional entra en la zona de vigilancia de la autoridad de gestión del tráfico aéreo desde regiones sin radar o monitorizadas por ADS-B. Para resolver este problema, se enseña a usar satélites para recoger señales ADS-B provenientes de aeronaves y transmitir estas señales a una estación terrestre de control de satélite y luego a la gestión del tráfico aéreo. El objetivo es implementar una cobertura ADS-B global por medio de estaciones receptoras ADS-B basadas en satélites de modo que sea posible la vigilancia del espacio aéreo global sin radar y/o estaciones terrestres ADS-B. Para evitar una interceptación de los datos transmitidos a través del enlace de transmisión por radio entre la estación receptora de satélite, que ha recibido la señal de difusión, y las estaciones terrestres de control de satélite por parte de terceros no autorizados, se propone que las estaciones receptoras de satélite tengan un medio para cifrar los datos de la señal de difusión que será enviada a la gestión del tráfico aéreo.
Resumen de la invención
Los inventores de la presente invención han proporcionado un sistema capaz de optimizar el control del tráfico aéreo en sectores concurridos. El sistema puede obtener contacto con una aeronave a su debido tiempo antes de que la aeronave llegue al sector.
Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un método para usar un satélite de órbita terrestre baja, LEO, para el control del tráfico aéreo; comprendiendo el método las etapas de
a) recibir, con dicho satélite LEO, una señal de Vigilancia Dependiente Automática - Difusión, ADS-B, proveniente de una aeronave; en donde dicha señal ADS-B emitida por dicha aeronave comprende información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
b) transmitir, con dicho satélite LEO, dicha información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave a una torre de control;
c) recibir, con dicho satélite LEO, proveniente de dicha torre de control, una señal con información sobre cualquier cambio en un plan de vuelo de dicha aeronave;
d) retransmitir dicha señal con la información recibida proveniente de dicha torre de control a dicha aeronave, con dicho satélite LEO, en una frecuencia VHF compensada para compensar desplazamientos de frecuencia Doppler, y en donde la compensación se basa en la información proveniente de la señal ADS-B de dicha aeronave.
Hoy en día, las aeronaves se rastrean con radares de superficie primarios (PSR) y secundarios (SSR). Recientemente, con Vigilancia Dependiente Automática - Difusión (ADS-B) ha sido posible rastrear aeronaves de transporte aéreo también con estaciones terrestres ADS-B complementarias a radares. Las señales ADS-B no están dirigidas a un receptor específico, sino que, en su lugar, pueden ser recibidas por cualquier receptor dentro del alcance del transmisor de difusión y técnicamente capaz de recibir las señales.
El principio de ADS-B es la difusión automática, periódica y sin dirección de datos existentes a bordo por cada aeronave equipada con transmisores apropiados. Los datos que se van a difundir pueden ser, por ejemplo, posición, altitud, vector de velocidad, intención y/o distintivo de llamada de la aeronave, o la clase de aeronave, etc. La difusión de datos se realiza principalmente en la frecuencia de aviación de 1090 MHz. Los datos de difusión se pueden recibir en estaciones terrestres ADS-B, que monitorizan esta frecuencia y extraen el Modo-S 1090 MHz. Una tecnología alternativa para la difusión de la señal ADS-B es el Transceptor de Acceso Universal que opera a 978 MHz.
Sin embargo, muchas regiones de información de vuelo (FIR) oceánicas y africanas no son accesibles por sistemas terrestres. Por lo tanto, los inventores han propuesto usar satélites para acceder a la señal ADS-B proveniente de la aeronave presente en el espacio aéreo. El uso de satélites resuelve el problema en zonas sin cobertura de radar o en zonas sin cobertura proporcionada por estaciones receptoras ADS-B terrestres.
El satélite es un satélite de órbita terrestre baja. Una órbita más alta daría como resultado una señal más débil, lo que haría que la implementación técnica fuera más desafiante.
El satélite está construido para ser el enlace entre una torre de control y la aeronave. Debe ser capaz de proporcionar un medio para la comunicación bidireccional.
El uso de satélites en órbitas más cercanas (satélites LEO) logra intensidades de señal a nivel del suelo significativamente más altas. Dirigiendo el haz de la antena para cubrir diferentes zonas geográficas en un patrón repetitivo, se logra una cobertura de zona amplia. Sin embargo, estas órbitas más bajas necesariamente dan como resultado velocidades relativas significativas entre una torre de control o una aeronave y el satélite, lo que da como resultado un desplazamiento de frecuencia Doppler variable, que deroga la sensibilidad del receptor y hace que la adquisición de la señal sea extremadamente difícil. Por tanto, los inventores han desarrollado un satélite que compensa los desplazamientos de frecuencia Doppler.
Otro problema con el uso de satélites como enlace entre la torre de control y la aeronave es que la señal proveniente del satélite puede interferir con otras frecuencias que se usan en la zona.
En una o más realizaciones, el satélite LEO está adaptado además para recibir una señal proveniente de una torre de control y retransmitir dicha señal a una aeronave con un ancho de banda de transmisión estrecho de 8,33 kHz en regiones donde los canales VHF de aviación son operados con una separación nominal de 25 kHz. Esto minimizará la interferencia de la señal.
En una o más realizaciones, la región se identifica mediante la información proveniente de la señal ADS-B de la aeronave.
En una o más realizaciones, el satélite LEO está adaptado además para:
- detectar una señal VHF proveniente de una aeronave;
- corregir desplazamientos de frecuencia Doppler; y
- retransmitir dicha señal VHF a una torre de control.
Un segundo aspecto se refiere a un sistema para el control del tráfico aéreo que comprende:
- una torre de control;
- uno o más satélites de órbita terrestre baja, LEO, adaptados para:
a) recibir una señal de Vigilancia Dependiente Automática - Difusión, ADS-B, proveniente de una aeronave; en donde dicha señal ADS-B emitida por dicha aeronave comprende información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
b) transmitir una señal a dicha torre de control con información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
c) recibir, proveniente de dicha torre de control, una señal con información sobre cualquier cambio en un plan de vuelo de dicha aeronave;
d) retransmitir dicha señal con la información recibida proveniente de dicha torre de control a dicha aeronave en una frecuencia VHF compensada para compensar desplazamientos de frecuencia Doppler, y en donde la compensación se basa en la información proveniente de la señal ADS-B de dicha aeronave.
Un tercer aspecto se refiere a un satélite de órbita terrestre baja, LEO, para el control del tráfico aéreo, estando dicho satélite LEO adaptado para:
a) recibir una señal de Vigilancia Dependiente Automática - Difusión, ADS-B, proveniente de una aeronave; en donde dicha señal ADS-B emitida por dicha aeronave comprende información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
b) transmitir una señal a dicha torre de control con información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
c) recibir, proveniente de dicha torre de control, una señal con información sobre cualquier cambio en un plan de vuelo de dicha aeronave;
d) retransmitir dicha señal con la información recibida proveniente de dicha torre de control a dicha aeronave en una frecuencia VHF compensada para compensar desplazamientos de frecuencia Doppler, y en donde la compensación se basa en la información proveniente de la señal ADS-B de dicha aeronave.
En una o más realizaciones, el medio para transmitir una señal VHF a una aeronave está configurado para transmitir una señal a una aeronave con un ancho de banda de transmisión estrecho de 8,33 kHz en regiones donde los canales VHF de aviación son operados con una separación nominal de 25 kHz. Esto minimizará la interferencia de la señal.
Cabe señalar que las realizaciones y características descritas en el contexto de uno de los aspectos de la presente invención también se aplican a los otros aspectos de la invención.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 muestra un sistema para el control del tráfico aéreo de acuerdo con diversas realizaciones de la invención; y
La figura 2 muestra un satélite LEO para el control del tráfico aéreo de acuerdo con diversas realizaciones de la invención.
Descripción detallada de la invención
Los aspectos generales de la invención se describen a continuación como una solución para optimizar el control del tráfico aéreo en sectores concurridos. El sistema es capaz de obtener contacto con una aeronave a su debido tiempo antes de que la aeronave llegue al sector.
En la figura 1 se muestra una vista esquemática de un sistema 100 para el control del tráfico aéreo de acuerdo con diversas realizaciones de la invención. El sistema comprende uno o más satélites 110 y una torre de control 120. El uno o más satélites LEO 110 están adaptados para recibir una señal de Vigilancia Dependiente Automática -Difusión, ADS-B, proveniente de una aeronave. La señal ADS-B emitida por la aeronave comprende información relativa a la posición, velocidad y dirección de la aeronave. Esta información puede transmitirse directamente a la torre de control 120, o puede transmitirse a otro satélite LEO y, a continuación, a la torre de control 120. Esta información es importante para la torre de control 120 para planificar los perfiles de vuelo de la aeronave que está a punto de entrar en un sector dado.
El piloto debe ser informado sobre cualquier cambio en su plan de vuelo. Por tanto, para informar al piloto con suficiente antelación, los satélites LEO 110 también están adaptados para recibir y/o transmitir una señal
proveniente de/destinada a una torre de control; así como adaptados para recibir y/o transmitir una señal VHF proveniente de/destinada a una aeronave.
La una o más torres de control 120 también deben estar adaptadas para recibir y/o transmitir una señal proveniente de/destinada a un satélite LEO 110.
En la figura 2, se muestra un satélite LEO para el control del tráfico aéreo.
El satélite LEO 110 comprende:
a) un medio 118 para recibir una señal de Vigilancia Dependiente Automática - Difusión, ADS-B, proveniente de una aeronave 10;
b) un medio 116 para recibir y/o transmitir una señal proveniente de/destinada a una torre de control 120; y c) un medio 112 para recibir y/o transmitir una señal VHF proveniente de/destinada a una aeronave.
El satélite LEO 110 también se muestra comprendiendo un medio 114 para recibir y/o transmitir una señal proveniente de/destinada a otro satélite LEO.
El medio 112 para transmitir una señal VHF a una aeronave está configurado para transmitir en una frecuencia VHF compensada para compensar desplazamientos de frecuencia Doppler, y en donde la compensación se basa en la información proveniente de la señal ADS-B de la aeronave.
El medio 112 para transmitir una señal VHF a una aeronave también está configurado para transmitir una señal a una aeronave con un ancho de banda de transmisión estrecho de 8,33 kHz en regiones donde los canales VHF de aviación son operados con una separación nominal de 25 kHz. Esto minimizará la interferencia de la señal.
Referencias
10 Aeronave
100 Sistema
110 Satélite LEO
112 Medio para recibir y/o transmitir una señal VHF proveniente de/destinada a una aeronave
114 Medio para recibir y/o transmitir una señal proveniente de/destinada a otro satélite LEO
116 Medio para recibir y/o transmitir una señal proveniente de/destinada a una torre de control
118 Medio para recibir una señal ADS-B proveniente de una aeronave
120 Torre de control
Claims (10)
1. Un método para usar un satélite de órbita terrestre baja, LEO (110), para el control del tráfico aéreo, comprendiendo el método las etapas de:
a) recibir, con dicho satélite LEO (110), una señal de Vigilancia Dependiente Automática - Difusión, ADS-B, proveniente de una aeronave (10); en donde dicha señal ADS-B emitida por dicha aeronave (10) comprende información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
b) transmitir, con dicho satélite LEO (110), dicha información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave a un control (120);
caracterizado por:
c) recibir, con dicho satélite LEO (110), proveniente de dicha torre de control (120), una señal con información sobre cualquier cambio en un plan de vuelo de dicha aeronave;
d) retransmitir dicha señal con la información recibida proveniente de dicha torre de control (120) a dicha aeronave (10), con dicho satélite LEO (110), en una frecuencia VHF compensada para compensar desplazamientos de frecuencia Doppler, y en donde la compensación se basa en la información proveniente de la señal ADS-B de dicha aeronave.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho satélite LEO en la etapa d) se usa para retransmitir dicha señal a dicha aeronave con un ancho de banda de transmisión estrecho de 8,33 kHz en una región donde los canales VHF de aviación son operados con una separación nominal de 25 kHz.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde dicha región se identifica a través de dicha información proveniente de la señal ADS-B de dicha aeronave.
4. Un sistema (100) para el control del tráfico aéreo que comprende:
- una torre de control (120);
- uno o más satélites de órbita terrestre baja, LEO, (110) adaptados para:
a) recibir una señal de Vigilancia Dependiente Automática - Difusión, ADS-B, proveniente de una aeronave (10); en donde dicha señal ADS-B emitida por dicha aeronave (10) comprende información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
b) transmitir una señal a dicha torre de control (120) con información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
caracterizado por:
c) recibir, proveniente de dicha torre de control (120), una señal con información sobre cualquier cambio en un plan de vuelo de dicha aeronave;
d) retransmitir dicha señal con la información recibida proveniente de dicha torre de control (120) a dicha aeronave (10) en una frecuencia VHF compensada para compensar desplazamientos de frecuencia Doppler, y en donde la compensación se basa en la información proveniente de la señal ADS-B de dicha aeronave.
5. El sistema para el control del tráfico aéreo de acuerdo con la reivindicación 4, en donde dichos o dichos satélites LEO están adaptados para retransmitir dicha señal con información proveniente de dicha torre de control (120) a dicha aeronave con un ancho de banda de transmisión estrecho de 8,33 kHz en una región donde los canales VHF de aviación son operados con una separación nominal de 25 kHz.
6. El sistema para el control del tráfico aéreo de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicha región se identifica a través de la información proveniente de la señal ADS-B de dicha aeronave.
7. El sistema para el control del tráfico aéreo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en donde dicho o dichos satélites LEO están adaptados además para:
- detectar una señal VHF proveniente de dicha aeronave;
- corregir desplazamientos de frecuencia Doppler; y
- retransmitir dicha señal VHF a dicha torre de control.
8. Un satélite de órbita terrestre baja, LEO (110), para el control del tráfico aéreo, estando adaptado dicho satélite LEO para:
a) recibir una señal de Vigilancia Dependiente Automática - Difusión, ADS-B, proveniente de una aeronave (10); en donde dicha señal ADS-B emitida por dicha aeronave (10) comprende información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
b) transmitir una señal a dicha torre de control (120) con información relativa a la posición, velocidad y dirección de dicha aeronave;
caracterizado por:
c) recibir, proveniente de dicha torre de control (120), una señal con información sobre cualquier cambio en un plan de vuelo de dicha aeronave;
d) retransmitir dicha señal con la información recibida proveniente de dicha torre de control (120) a dicha aeronave (10) en una frecuencia VHF compensada para compensar desplazamientos de frecuencia Doppler, y en donde la compensación se basa en la información proveniente de la señal ADS-B de dicha aeronave.
9. El satélite LEO para el control del tráfico aéreo de acuerdo con la reivindicación 8, en donde dicho satélite LEO está adaptado además para retransmitir dicha señal con información proveniente de dicha torre de control (120) a dicha aeronave con un ancho de banda de transmisión estrecho de 8,33 kHz en una región donde los canales VHF de aviación son operados con una separación nominal de 25 kHz.
10. El satélite LEO para el control del tráfico aéreo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8-9, en donde dicho satélite LEO está adaptado además para:
- detectar una señal VHF proveniente de dicha aeronave;
- corregir desplazamientos de frecuencia Doppler; y
- retransmitir dicha señal VHF a dicha torre de control.
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