ITRM20070214A1 - ELECTRONIC EQUIPMENT FOR HIGH-PROTECTION SURVEILLANCE OF AIR TRAFFIC TO INHIBIT THE UNAUTHORIZED USE OF AIRCRAFT - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: APPARATO ELETTRONICO PER LA SORVEGLIANZA DEL TRAFFICO AEREO AD ELEVATA PROTEZIONE PER INIBIRE L'USO NON AUTORIZZATO DI VELIVOLI; Description of the industrial invention entitled: ELECTRONIC EQUIPMENT FOR THE SURVEILLANCE OF AIR TRAFFIC WITH HIGH PROTECTION TO INHIBIT THE UNAUTHORIZED USE OF AIRCRAFT;
La presente invenzione riguarda sostanzialmente il settore della sicurezza aerea, con particolare riferimento all'utilizzo di aeromobii operanti da campi di volo, aviosuperfici e aeroporti minori, sia relativamente agli aspetti di Security che di Safety. The present invention substantially relates to the aviation safety sector, with particular reference to the use of aircraft operating from airfields, airfields and minor airports, both in relation to the Security and Safety aspects.
E' opportuno notare che la protezione da un aereo candidato ad azioni "Kamikaze" è molto difficile da realizzarsi, in quanto con la velocità tipica di un aereo leggero si possono percorrere 4 Km in un minuto, potendo raggiungere un obbiettivo al centro di una grossa metropoli dopo soli 3 - 5 minuti da quando lo steso aereo ha deviato da una rotta di normale percorrenza. It should be noted that the protection from an aircraft candidate for "Kamikaze" actions is very difficult to achieve, as with the typical speed of a light aircraft you can travel 4 km in a minute, being able to reach a target in the center of a large metropolis after only 3 - 5 minutes from when the same plane has deviated from a normal route.
E' quindi auspicabile che i controlli vengano eseguiti prima, già al decollo, grazie ad un apparato che consenta di conoscere le intenzioni del pilota al decollo, le trasmetta ad un centro di sorveglianza, che poi segue nel tempo lo spostamento dell'aereo. It is therefore desirable that the checks are carried out before, already at take-off, thanks to an apparatus that allows to know the pilot's intentions at take-off, transmits them to a surveillance center, which then follows the movement of the aircraft over time.
Quando l'aeromobile e' in volo e si trova in uno spazio non coperto da Radar, ovvero vi si trova ma l' aeromobile procede a quote troppo basse per cui il segnale Radar potrebbe essere incerto o assente, ovvero vola seguendo le regole del volo a vista, e' necessario che 1' aereo segnali la propria posizione agli altri aerei che volano nella zona e che possa lo stesso aeromobile accorgersi della presenza degli altri traffici. When the aircraft is in flight and is in a space not covered by the Radar, i.e. it is there but the aircraft proceeds at too low altitudes for which the Radar signal could be uncertain or absent, or flies following the flight rules on sight, it is necessary that the plane signals its position to the other planes flying in the area and that the same aircraft can notice the presence of the other traffic.
Scopo della presente invenzione, quindi, è di fornire un tale apparato in grado di effettuare tali controlli seguendo poi gli spostamenti dell'aereo. The object of the present invention, therefore, is to provide such an apparatus capable of carrying out such checks following the movements of the aircraft.
Ciò è stato ottenuto, secondo il trovato, prevedendo un apparato di controllo come descritto nella rivendicazione 1. This has been achieved, according to the invention, by providing a control apparatus as described in claim 1.
Una migliore comprensione dell'invenzione si avrà con la seguente descrizione dettagliata e con riferimento alle figure allegate che illustrano, a puro titolo esemplificativo e non già limitativo, una preferita forma di realizzazione. A better understanding of the invention will be obtained with the following detailed description and with reference to the attached figures which illustrate, purely by way of non-limiting example, a preferred embodiment.
Nei disegni: In the drawings:
la figura 1 mostra uno schema a blocchi delle parti costituenti l'apparato; Figure 1 shows a block diagram of the parts making up the apparatus;
La figura 2 schematizza le fasi principali dei vari livelli di blocco che inibiscono l'uso non autorizzato di velivoli; Figure 2 schematises the main phases of the various blocking levels that inhibit the unauthorized use of aircraft;
La figura 3 è una videata esemplificativa di ciò che viene visualizzato sullo schermo dell'apparato dì Torre secondo l'invenzione; Figure 3 is an exemplary screen of what is displayed on the screen of the tower apparatus according to the invention;
La figura 4 è una videata esemplificativa di ciò che viene visualizzato sullo schermo dell'apparato di bordo secondo l'invenzione, durante il volo; Figure 4 is an exemplary screen of what is displayed on the screen of the on-board apparatus according to the invention, during the flight;
la figura 5 è una videata esemplificativa relativa al database degli aeroporti e relative frequenze radio disponibile per l'utente; figure 5 is an exemplary screen relative to the airport database and relative radio frequencies available to the user;
la figura 6 è una videata esemplificativa analoga a quella di figura 4, quando il velivolo è in prossimità dì una pista di atterraggio; Figure 6 is an exemplary screen similar to that of Figure 4, when the aircraft is in proximity to a landing strip;
la figura 7 è una videata esemplificativa analoga a quella di figura 4, che mostra il database ed il waypoint. Figure 7 is an exemplary screen similar to that of Figure 4, which shows the database and the waypoint.
Con riferimento alla figura 1, il trovato comprende sostanzialmente: With reference to Figure 1, the invention substantially comprises:
- un tablet PC o altro apparato funzionalmente analogo; - a tablet PC or other functionally similar device;
- un dispositivo dì comunicazione dati e voce satellitare; - a satellite data and voice communication device;
- un dispositivo tipo FLARM; - a FLARM type device;
- un ricevitore ADS-B; - an ADS-B receiver;
- un Transponder; - a Transponder;
- un dispositivo GPS; - a GPS device;
- una centralina elettronica per l'elaborazione dati forniti dai sensori di bordo relativi alla navigazione e al funzionamento del motore, commercialmente nota col nome di BlueBox<®>; - an electronic control unit for processing data provided by on-board sensors relating to navigation and engine operation, commercially known as BlueBox <®>;
- mezzi di collegamento del tablet PC con gli altri dispositivi sopra elencati. - means of connecting the tablet PC with the other devices listed above.
Secondo la presente invenzione, per soddisfare gli aspetti relativi alla Security si prevede di inibire al pilota l'esecuzione di una serie di azioni classificate come non autorizzate. According to the present invention, in order to satisfy the aspects relating to Security, it is envisaged to inhibit the pilot from carrying out a series of actions classified as unauthorized.
Detto impedimento a procedere viene effettuato mediante diversi livelli di blocco: This impediment to proceeding is carried out through different levels of blocking:
A} Un primo livello di blocco consente alla torre di controllo o al personale di sorveglianza di riconoscere la persona ai comandi, che deve inviare a terra i propri dati o codici di riconoscimento, ad es., le impronte digitali, preferibilmente in forma criptata tramite Internet. A} A first level of blocking allows the control tower or surveillance personnel to recognize the person at the controls, who must send their data or identification codes to the ground, for example, fingerprints, preferably in encrypted form via Internet.
B) Un secondo livello di blocco opera vietando la presentazione dei dati di volo e del motore, impedendo di fatto l'uso dell'aereo, a meno di non disporre di un tempo sufficiente per installare nuovi strumenti ed effettuare nuovi collegamenti elettrici e pneumatici. B) A second blocking level operates by prohibiting the presentation of flight and engine data, effectively preventing the use of the aircraft, unless there is sufficient time to install new instruments and make new electrical and pneumatic connections.
Il blocco è assicurato da un messaggio codificato e variabile trasmesso dalla un'apposita centralina elettronica (nota col nome commerciale BlueBox<®>), a cui deve essere data risposta tramite un opportuno software configurato per rispondere selettivamente alla specifica centralina elettronica di quell'aereomobile. The block is ensured by a coded and variable message transmitted by a special electronic control unit (known with the commercial name BlueBox <®>), which must be answered by means of an appropriate software configured to respond selectively to the specific electronic control unit of that aircraft. .
Secondo una caratteristica peculiare dell'invenzione, detto software viene eseguito su un PC sbloccabile esclusivamente mediante i dati biometrici del proprietario ed è correlato al codice della centralina elettronica, in modo che solo quando il PC è sbloccato e il programma riconosce il codice della centralina è possibile visualizzare i dati relativi ai parametri di volo e del motore sugli strumenti di bordo ed inviarli a terra (fig. 2). According to a peculiar feature of the invention, said software is run on a PC that can be unlocked exclusively through the biometric data of the owner and is related to the code of the electronic control unit, so that only when the PC is unlocked and the program recognizes the code of the control unit is It is possible to view the data relating to the flight and engine parameters on the on-board instruments and send them to the ground (fig. 2).
C) Un terzo livello di blocco consiste nel verificare che i dati relativi alla propria posizione e che vengono comunicati a terra non siano deliberatamente errati. C) A third level of blocking consists in verifying that the data relating to one's position and that are communicated on the ground are not deliberately wrong.
Ciò viene ottenuto, secondo un'ulteriore caratteristica peculiare del trovato, prevedendo il contemporaneo invio, attraverso Internet in forma criptata, delle stesse informazioni di posizione rilevate dagli strumenti: in questo modo il centro di sorveglianza a terra può immediatamente confrontare la corrispondenza dei dati criptati con quelli forniti spontaneamente dal pilota. Inoltre nel caso di dispiegamento sul territorio di più stazioni riceventi, grazie al confronto dei tempi di ricezione del messaggio ADS-B e' possibile con la tecnica Multilateration, stimare la posizione dell'aereo emittente i segnali con una precisione di qualche centinaio di metri. This is obtained, according to a further peculiar feature of the invention, by providing for the simultaneous sending, through the Internet in encrypted form, of the same position information detected by the instruments: in this way the ground surveillance center can immediately compare the correspondence of the encrypted data. with those provided spontaneously by the pilot. Furthermore, in the case of deployment on the territory of several receiving stations, thanks to the comparison of the reception times of the ADS-B message it is possible with the Multilateration technique, to estimate the position of the aircraft emitting the signals with an accuracy of a few hundred meters.
D) Un quarto livello di blocco consiste nella verifica continua, da parte del centro di sorveglianza e delle apparecchiature di bordo, del verificarsi di deviazioni dal programma di volo o dal waypoint selezionato. Tali deviazioni vengono comunicate in automatico a terra tramite ADS-B e tramite collegamento a Internet. D) A fourth level of blocking consists in the continuous verification, by the surveillance center and the on-board equipment, of the occurrence of deviations from the flight program or from the selected waypoint. These deviations are automatically communicated to the ground via ADS-B and via an Internet connection.
Vantaggiosamente, la previsione di questi filtri e controlli che agiscono prima dell'inizio del volo, durante il volo e nell'immediatezza di una non motivata variazione della traiettoria, garantisce una tempestiva segnalazione a terra di anomalie di comportamento, e contemporaneamente blocca soggetti terzi da un uso non autorizzato. Advantageously, the provision of these filters and controls that act before the start of the flight, during the flight and in the immediacy of an unjustified variation of the trajectory, guarantees a timely signaling on the ground of anomalies in behavior, and at the same time blocks third parties from unauthorized use.
Il trovato inoltre può gestire l'invio in automatico di messaggi predefiniti come "dirottamento in corso" o "armi a bordo", inviati nel corso di una apparente normale esecuzione di operazione di pilotaggio . The invention can also manage the automatic sending of predefined messages such as "hijacking in progress" or "weapons on board", sent during an apparent normal execution of piloting operation.
L' apparato è atto ad attivare la trasmissione dei dati al computer di bordo solo dopo aver effettuato il riconoscimento del codice di risposta emesso da un apposito software implementato da PC ed attivabile tramite riconoscimento biometrico o altro mezzo ritenuto idoneo. Questa procedura è sviluppata per incrementare la sicurezza, in quanto permette l'uso del tablet PC solo a persone autorizzate e consente solo a questo specifico PC di essere interfacciato con l'apparato di sorveglianza e controllo che si descrive. The device is able to activate the transmission of data to the on-board computer only after having recognized the response code issued by a specific software implemented by a PC and activated by biometric recognition or other means deemed suitable. This procedure is developed to increase safety, as it allows the use of the tablet PC only to authorized persons and allows only this specific PC to be interfaced with the surveillance and control apparatus described.
Nell'esempio realizzativo che si descrive, l'apparato elettronico di controllo fin qui descritto è sostanzialmente atto ad acquisire i dati di volo e del motore ed a generare una parola chiave dinamicamente variabile (ad esempio in funzione dei dati ricevuti dai satelliti GPS e dal codice univoco di un'apposita centralina elettronica BlueBox<®>), il quale apparato è atto ad attivare la trasmissione dei dati suddetti al computer di bordo solo dopo aver effettuato il riconoscimento del codice di risposta emesso da un apposito software implementato da PC attivabile tramite riconoscimento biometrico o altro mezzo ritenuto idoneo. In the embodiment that is described, the electronic control apparatus described up to now is substantially adapted to acquire the flight and engine data and to generate a dynamically variable keyword (for example as a function of the data received from the GPS satellites and from the unique code of a special BlueBox <®> electronic control unit), which device is able to activate the transmission of the aforementioned data to the on-board computer only after having recognized the response code issued by a special software implemented by a PC that can be activated via biometric recognition or other means deemed suitable.
Secondo l'invenzione, l'apparato elettronico di controllo che si descrive è in grado di inviare a terra, con almeno due sistemi di comunicazione indipendenti, l'informazione della propria posizione. According to the invention, the electronic control apparatus described is capable of sending to the ground, with at least two independent communication systems, the information of its position.
Per aumentare il livello di sicurezza, è anche possibile prevedere che il trovato trasmetta a terra, in tempo reale, i dati biometrici del pilota e dei passeggeri . To increase the level of safety, it is also possible to provide that the invention transmits the biometric data of the pilot and passengers to the ground in real time.
Vantaggiosamente, con riferimento agli aspetti di Safety, la presente invenzione consente di fornire al pilota e/o al personale di terra una visione particolarmente intuitiva della situazione del traffico aereo, a prescindere dalle condizioni meteo e/o di visibilità (figg. 3-4). Advantageously, with reference to the safety aspects, the present invention allows to provide the pilot and / or ground staff with a particularly intuitive view of the air traffic situation, regardless of the weather and / or visibility conditions (figs. 3-4 ).
Infatti, è previsto un display multifunzione sul quale vengono visualizzati gli aerei presenti in un determinato spazio aereo, i quali vengono mostrati, invece che come simboli (ad esempio frecce), con la loro ricostruzione in 3D, con posizione, direzione ed assetto corrispondenti alla loro reale posizione, anche rispetto ad una cartografia 3D georeferenziata che viene visualizzata contestualmente. La ricostruzione è possibile in quanto l'apparato elettronico secondo il trovato è dotato di un database che associa a ciascun aereo presente al mondo, identificato con un codice unico a 24 bit, uno specifico modello di aereo, le cui caratteristiche dimensionali e prestazionali sono note e memorizzate nel database locale, peraltro continuamente aggiornabile via Internet. In fact, a multifunction display is provided on which the planes present in a certain airspace are displayed, which are shown, instead of as symbols (for example arrows), with their reconstruction in 3D, with position, direction and attitude corresponding to the their real position, also with respect to a georeferenced 3D cartography which is displayed at the same time. The reconstruction is possible since the electronic apparatus according to the invention is equipped with a database which associates to each aircraft present in the world, identified with a unique 24-bit code, a specific model of aircraft, whose dimensional and performance characteristics are known. and stored in the local database, which can be continuously updated via the Internet.
L'invenzione si prefigge inoltre, tramite i segnali del transponder "modo S" e di un dispositivo tipo FLARM (FLIGHT AlARM), di poter individuare, visualizzare e mostrare i dati di volo di diverse categorie di oggetti volanti quali: aerei di linea, business jet, aerei da turismo, ultraleggeri, alianti, deltaplani e paracadutisti. The invention also aims, by means of the "mode S" transponder signals and a FLARM (FLIGHT AlARM) type device, to be able to identify, display and show the flight data of different categories of flying objects such as: airliners, business jets, touring aircraft, ultralights, gliders, hang gliders and paratroopers.
Questo aspetto è di notevole importanza in quanto normalmente solo una parte dei velivoli possono essere visti dal controllo di terra: quelli che hanno a bordo un transponder abilitato alla trasmissione o che sono di dimensioni tali da essere individuati da un radar primario. Per quanto riguarda la possibilità di visualizzare a bordo la posizione di altri aerei, il numero di velivoli che monta un dispositivo di anti-collisione è normalmente limitato ad aerei di linea, business jets, aerotaxi ed alcuni aerei privati con sistemi TCAS e, eccezione nel campo della aviazione leggera, gli alianti che in gara hanno l'obbligo di installare il sender/receiver tipo FLARM. This aspect is of considerable importance as normally only a part of the aircraft can be seen from the ground control: those that have a transmission-enabled transponder on board or that are of such size as to be identified by a primary radar. As regards the possibility of displaying the position of other aircraft on board, the number of aircraft fitted with an anti-collision device is normally limited to airliners, business jets, air taxis and some private aircraft with TCAS systems and, with the exception of light aviation field, gliders who are required to install the FLARM type sender / receiver during the race.
Dato il numero di incidenti dovuti a collisioni in volo o contro ostacoli che si elevano dal terreno, si rende necessario un incremento alla sicurezza del volo che sia in primo luogo utilizzabile da tutte le tipologie di velivoli senza penalizzarne alcune. In secondo luogo, che sia intuitivo e di facile interpretazione. Infine che non fornisca falsi allarmi o possibile avviso di collisioni non reali, in quanto potrebbe indurre il pilota che ha ricevuto molte segnalazioni di pericolo inconsistenti a disattivare il sistema o ad ignorare il vero allarme, ovvero a compiere manovre pericolose per se e/o per un inesistente traffico nelle vicinanze. Given the number of accidents due to collisions in flight or against obstacles that rise from the ground, it is necessary to increase flight safety that is primarily usable by all types of aircraft without penalizing some. Secondly, that it is intuitive and easy to interpret. Finally, that it does not provide false alarms or possible warning of unreal collisions, as it could induce the pilot who has received many inconsistent danger warnings to deactivate the system or to ignore the real alarm, or to carry out dangerous maneuvers for himself and / or for a non-existent traffic in the vicinity.
Per una maggiore completezza di informazioni verranno illustrate le caratteristiche principali e i dati forniti dal sistema "transponder modo S" e del sender/receiver tipo "FLARM". For greater completeness of information, the main characteristics and data provided by the "mode S transponder" system and the "FLARM" type sender / receiver will be illustrated.
Nelle telecomunicazioni, il termine transponder {abbreviazione di Transmitter-Responder, a volte abbreviato in XPDR, XPNDR, TPDR} si intende un dispositivo automatico che riceve, amplifica e ritrasmette un segnale su una frequenza differente oppure un dispositivo automatico che trasmette un messaggio predeterminato in risposta a una segnale ricevuto e predeterminato. In telecommunications, the term transponder {abbreviation of Transmitter-Responder, sometimes abbreviated to XPDR, XPNDR, TPDR} means an automatic device that receives, amplifies and retransmits a signal on a different frequency or an automatic device that transmits a predetermined message in response to a received and predetermined signal.
Il Transponder viene utilizzato per identificare gli aerei e fornire al controllore un'insieme di dati che possano permettergli un controllo sicuro dello spazio aereo. The transponder is used to identify aircraft and provide the controller with a set of data that can allow him to safely control the airspace.
Ad oggi il controllo dello spazio aereo viene eseguito tramite un radar primario che riceve molto bene il segnale di eco di aerei di grandi dimensioni e con grandi superfici metalliche, però se si tratta di aerei di piccole dimensioni o realizzati con materiali compositi si ha il rischio di non ricevere un segnale chiaro e quindi di non poter visualizzare la loro posizione. Inoltre la copertura spaziale è influenzata della morfologia del terreno, dalle condizioni meteorologiche come pioggia o neve ed inoltre riceve come eco del segnale gli oggetti metallici, che possono essere scambiati per aerei se in movimento (ad esempio camion o autobus). Inoltre non tutti i radar primari forniscono la quota dell'oggetto, ma soltanto la loro posizione su di un piano orizzontale. To date, the control of the airspace is performed by means of a primary radar that receives the echo signal of large aircraft with large metal surfaces very well, but if it is a small aircraft or made with composite materials there is a risk not to receive a clear signal and therefore not to be able to view their position. Furthermore, the spatial coverage is influenced by the morphology of the ground, by meteorological conditions such as rain or snow and also receives as an echo of the signal metal objects, which can be mistaken for aircraft if in motion (for example trucks or buses). Furthermore, not all primary radars provide the object's altitude, but only their position on a horizontal plane.
Per supplire ai limiti del radar primario si è introdotto un sistema, detto radar secondario, che sfrutta un diverso approccio. L'aereo ha installato un dispositivo a bordo, il transponder, che può comunicare con il radar secondario, inviando opportune informazioni così da risultare comunque visibile al controllore. To compensate for the limitations of the primary radar, a system, called secondary radar, has been introduced which uses a different approach. The aircraft has installed a device on board, the transponder, which can communicate with the secondary radar, sending appropriate information so that it is still visible to the controller.
Il "Modo S" è un nuovo ed avanzato Modo dei radar secondari SSR (Secondary Surveillance Radar) che si aggiunge a quelli attualmente usati (3/A e C), permettendo interrogazioni/risposte selettive. La scelta del nome "S" attribuito deriva, infatti, da "selective". The "S Mode" is a new and advanced SSR (Secondary Surveillance Radar) secondary radar mode that is added to those currently used (3 / A and C), allowing selective interrogation / response. The choice of the assigned name "S" derives, in fact, from "selective".
I vantaggi del modo S sono molteplici: The advantages of the S mode are many:
• riduzione dei problemi degli SSR convenzionali (garbling e fruiting) attraverso l'interrogazione selettiva; • reduction of conventional SSR problems (garbling and fruiting) through selective interrogation;
• risoluzione della carenza di codici Modo 3/A; • resolution of the lack of Mode 3 / A codes;
• capacità di data link integrato; • integrated data link capability;
• compatibilità con i radar SSR convenzionali; • compatibility with conventional SSR radars;
• essenziale per il buon funzionamento dell'ACAS (Airborne Collision Avoidance System); • essential for the proper functioning of the ACAS (Airborne Collision Avoidance System);
• sistema internazionalmente standardizzato. • internationally standardized system.
Per quanto riguarda il sender tipo FLARM, si deve osservare che è stato sviluppato per evitare le collisioni tra alianti specialmente durante le gare e quando operano nei pressi di una termica in quanto capita spesso che più velivoli si trovino ad usufruire della stessa corrente ascensionale che normalmente è di dimensioni limitate. Inoltre tale sistema potrebbe essere utilizzato anche dai paracadutisti al fine di segnalare la loro posizione durante la caduta. As for the FLARM type sender, it should be noted that it has been developed to avoid collisions between gliders especially during competitions and when operating near a thermal as it often happens that more aircraft find themselves using the same updraft that normally it is limited in size. Furthermore, this system could also be used by paratroopers in order to signal their position during the fall.
L'apparato secondo l'invenzione ottiene la propria posizione tramite un ricevitore GPS a 16 canali collegato al sistema tipo FLARM e ritrasmette tale posizione - tramite segnale radio - in un raggio di circa 4 Km. Se un altro velivolo che monta il dispositivo tipo FLARM riceve questo segnale radio, vedrà apparire su un display la posizione dell'altro velivolo. La trasmissione del sender tipo FLARM avviene con bassa potenza (10 mW) e utilizzando ad esempio la frequenza libera nel Non-Specific Short Range Device (SRD), sub band f, tra gli 868.0 ed i 868.9 Mhz come specificato per l'Europa nel documento ERC/REC 70-03 annesso 1 e nel ERC/DEC/(01)04. The apparatus according to the invention obtains its position through a 16-channel GPS receiver connected to the FLARM type system and retransmits this position - via radio signal - within a radius of about 4 km. If another aircraft that mounts the FLARM type device receives this radio signal, the position of the other aircraft will appear on a display. The transmission of the FLARM type sender takes place with low power (10 mW) and using for example the free frequency in the Non-Specific Short Range Device (SRD), sub band f, between 868.0 and 868.9 Mhz as specified for Europe in the document ERC / REC 70-03 annex 1 and in ERC / DEC / (01) 04.
Inoltre, il trovato gestisce in tempo reale l'impostazione delle destinazioni e dei waypoint selezionati a bordo del velivolo. Furthermore, the invention manages in real time the setting of destinations and waypoints selected on board the aircraft.
L'invenzione permette l'impostazione della rotta di volo tramite punti di riporto (waypoint) e aeroporto di destinazione che possono essere variati durante il volo. Questa funzione è resa particolarmente semplice grazie all'adozione di un database interno che raccoglie aeroporti e aviosuperfici e le relative frequenze radio cosicché il pilota possa scegliere la destinazione con una semplice operazione tramite tasti o pulsanti, senza dispiegare cartine e senza dover determinare la propria posizione e quella della zona cercata, rendendo così il suo pilotaggio più sicuro (fig. 5). The invention allows the setting of the flight route through waypoints and destination airport which can be changed during the flight. This function is made particularly simple thanks to the adoption of an internal database that collects airports and airfields and the relative radio frequencies so that the pilot can choose the destination with a simple operation using keys or buttons, without unfolding maps and without having to determine his own position. and that of the area sought, thus making its piloting safer (fig. 5).
Il sistema di visione sintetica sul display del tablet PC permette al pilota di vedere dove si trova l'aeroporto o l'aviosuperficie nello scenario di fronte al quale si trova e, se detto aeroporto o aviosuperficie è stato introdotto nel database in 3D, anche di vederne la pista disegnata in dettaglio. Questa funzione consente al pilota un corretto avvicinamento ed entrata in circuito, in quanto potrebbe accadere che l'entrata nella zona aeroportuale avvenga in modo da intersecare il sentiero di discesa {fig. 6). The synthetic vision system on the tablet PC display allows the pilot to see where the airport or airfield is located in the scenario in front of which it is located and, if said airport or airfield has been introduced into the database in 3D, also to see the track drawn in detail. This function allows the pilot to approach and enter the circuit correctly, as it could happen that the entry into the airport area occurs in such a way as to intersect the descent path {fig. 6).
Un altro vantaggio fornito dalla visualizzazione nella visone sintetica degli aeroporti e aviosuperfici, in termini di incremento della sicurezza al volo, consiste nella possibilità di evitare il sorvolo di aeroporti minori o aviosuperfici senza rendersi conto della loro presenza (le piste in erba, per esempio, sono scarsamente visibili già a qualche centinaio di metri) e quindi di evitare una possibile collisione con i velivoli in decollo o atterraggio. Another advantage provided by the visualization in the synthetic view of airports and airfields, in terms of increasing safety on the fly, consists in the possibility of avoiding the overflight of minor airports or airfields without realizing their presence (the grass runways, for example, are scarcely visible already at a few hundred meters) and therefore to avoid a possible collision with aircraft taking off or landing.
Inoltre, detta visione sintetica fornisce la rappresentazione in tempo reale dei dati di navigazione (velocità, quota, direzione e waypoint) del proprio aereo e di quelli circostanti, nonché la rappresentazione grafica di ostacoli naturali e artificiali e di eventuali ostacoli forniti di trasmittente ADS-B o tipo FLARM. In addition, this synthetic view provides the real-time representation of the navigation data (speed, altitude, direction and waypoint) of your aircraft and of the surrounding ones, as well as the graphic representation of natural and artificial obstacles and any obstacles provided with an ADS transmitter. B or FLARM type.
L'invenzione fornisce costantemente i dati in tempo reale di velocità al suolo, quota, direzione utilizzando la ricevente GPS. Inoltre grazie ai vari software e database di cui è fornita può fornire i waypoint di interesse alla navigazione, gli aeroporti o aviosuperfici di destinazione o nell'intorno del velivolo, così da consentire al pilota di visualizzare e poter scegliere una possibile destinazione alternativa o - in caso di emergenza -quello più vicino (fig. 7). The invention constantly provides real-time ground speed, altitude, heading data using the GPS receiver. Moreover, thanks to the various software and databases it is provided with, it can provide waypoints of interest to navigation, the destination airports or airfields or around the aircraft, so as to allow the pilot to view and choose a possible alternative destination or - in case of emergency - the nearest one (fig. 7).
Si noti che secondo l'invenzione è possibile effettuare un continuo aggiornamento del database con la possibilità di aggiungere ostacoli artificiali, come tralicci dell'alta tensione o ciminiere, così da aumentare la sicurezza del volo quando si è a bassa quota come nel caso di un avvicinamento ad un aeroporto o nel caso di un atterraggio in emergenza. It should be noted that according to the invention it is possible to carry out a continuous updating of the database with the possibility of adding artificial obstacles, such as high voltage pylons or chimneys, so as to increase flight safety when at low altitude as in the case of a approaching an airport or in the event of an emergency landing.
Un'altra particolarità dell'invenzione consiste nella capacità di ricevere e mostrare nel sistema di navigazione sintetica i segnali ADS-B provenienti da trasmittenti apposite che, come previsto da norma, possono essere installate sulla cima di ostacoli ritenuti pericolosi per la navigazione aerea o per indicare la presenza di cavi sospesi. Another peculiarity of the invention consists in the ability to receive and show in the synthetic navigation system the ADS-B signals coming from special transmitters which, as required by law, can be installed on top of obstacles considered dangerous for air navigation or for indicate the presence of overhead cables.
Sono anche previsti degli allarmi visivi e sonori che vengono attivati se sussistono le condizioni di possibile collisione (a tale scopo sono previsti degli algoritmi specifici che valutano le reale pericolosità). There are also visual and audible alarms that are activated if the conditions of possible collision exist (for this purpose specific algorithms are provided that evaluate the real danger).
Da quanto detto, appare chiaro che l'invenzione è atta a rilevare e mostrare al pilota la presenza di altri velivoli in volo che hanno un trasponder modo S ADS-B o un sistema tipo FLARM, nonché ostacoli naturali tramite la rappresentazione della mappa del terreno in 3D, le delimitazioni di aree proibite o regolamentate al volo, ostacoli artificiali inseriti nel database o segnalati con apparato ADS-B o tipo FLARM. Con queste informazioni e tramite algoritmi specifici è possibile determinare la possibilità di collisione con il suolo, ostacoli e soprattutto con altri velivoli. Questo pericolo viene segnalato al pilota tramite avvisi acustici e visivi con l'ulteriore possibilità dì mostrare al pilota - sul sistema di visione sintetica - la posizione della minaccia (nel caso dì un aereo in prossimità si potrà vederne la sagoma in 3D con il muso diretto lungo la traiettoria) così da permettergli una corretta gestione del pericolo con una manovra nella direzione più sicura. From what has been said, it is clear that the invention is capable of detecting and showing the pilot the presence of other aircraft in flight that have a mode S ADS-B transponder or a FLARM type system, as well as natural obstacles through the representation of the terrain map. in 3D, the boundaries of prohibited or regulated areas on the fly, artificial obstacles entered in the database or marked with ADS-B or FLARM type equipment. With this information and through specific algorithms it is possible to determine the possibility of collision with the ground, obstacles and above all with other aircraft. This danger is signaled to the pilot through acoustic and visual warnings with the further possibility of showing the pilot - on the synthetic vision system - the position of the threat (in the case of an airplane in the vicinity, it will be possible to see its 3D shape with the direct nose along the trajectory) so as to allow correct management of the danger with a maneuver in the safest direction.
Secondo il trovato, la possibilità di avere la reale direzione del movimento degli altri velivoli e la direzione del waypoint verso cui sono diretti, permette al sistema di determinare se l'aereo che entra in una zona definita di prossimità sia realmente una minaccia per l'aereo in volo. Questo è importante in quanto al pilota viene comunque comunicata tramite la visione sintetica 3D la presenza di altri velivoli, ma se questi entrano nella zona di prossimità con direzioni tali da non compromettere la sicurezza del velivolo i sistemi di allarme non vengono attivati. According to the invention, the possibility of having the real direction of movement of the other aircraft and the direction of the waypoint towards which they are directed, allows the system to determine whether the aircraft entering a defined proximity zone is really a threat to the airplane in flight. This is important as the pilot is in any case communicated through the synthetic 3D vision of the presence of other aircraft, but if they enter the proximity area with directions that do not compromise the safety of the aircraft, the alarm systems are not activated.
Per quanto concerne i controllori di volo è opportuno notare che, avendo a disposizione i dati degli aerei in volo, possono determinare e anticipare con un buon margine le azioni dei vari velivoli così da rendere la gestione del traffico molto più fluida e sicura. As far as the flight controllers are concerned, it should be noted that, having available the data of the aircraft in flight, they can determine and anticipate the actions of the various aircraft with a good margin in order to make traffic management much more fluid and safe.
Data la possibilità di fornire anche ai mezzi di terra, come per esempio i veicoli operanti nell'area aeroportuale, delle trasmittenti ADS-B o tipo FLARM è possibile sia per il pilota (tramite la rappresentazione di questi oggetti nella visione sintetica) che per la torre di controllo, una gestione dei movimenti a terra anche in condizioni di scarsa visibilità e in assenza di un radar di terra (apparecchiatura usata in pochi aeroporti e con costi di investimento e gestione elevati). Given the possibility of providing ground vehicles, such as vehicles operating in the airport area, with ADS-B or FLARM type transmitters, it is possible both for the pilot (through the representation of these objects in the synthetic view) and for the control tower, management of ground movements even in poor visibility conditions and in the absence of a ground radar (equipment used in a few airports and with high investment and management costs).
Tramite la ricezione del trasponder modo S è possibile - con una sola antenna di ricezione del trasponder modo S - sorvegliare il traffico per oltre 300 Km in portata ottica senza richiedere apparecchiature ausiliari o disposte al suolo nell'area sorvegliata. Questa particolarità permette un controllo del traffico aereo di larga scala senza bisogno di apparecchiature costose ed ingombranti. By receiving the mode S transponder it is possible - with a single receiving antenna of the mode S transponder - to monitor traffic for over 300 km in optical range without requiring auxiliary equipment or equipment placed on the ground in the monitored area. This particularity allows a large-scale air traffic control without the need for expensive and bulky equipment.
L'apparato di Torre consiste di un ricevitore ADS-B, di un ricevitore tipo FLARM e di un PC con installato un apposito software chiamato "SVS TOWER BIOFLY" collegato in rete internet. The Tower apparatus consists of an ADS-B receiver, a FLARM-type receiver and a PC with a special software called "SVS TOWER BIOFLY" connected to the internet.
La postazione tipo torre, grazie alle peculiarità del software "SVS TOWER BIOFLY", può essere posizionata anche in luogo remoto rispetto all'aeroporto/aviosuperfice di cui viene monitorato il traffico. The tower-type station, thanks to the peculiarities of the "SVS TOWER BIOFLY" software, can also be positioned in a remote place with respect to the airport / airfield whose traffic is monitored.
Molti velivoli operano, come previsto della normativa, senza avere un piano dì volo o senza dover restare in contatto con un centro di informazioni che, in caso di emergenza, potrebbe segnalare l'invio dei soccorsi. Questo aspetto, che fornisce la possibilità di salvare la vita del pilota dopo un atterraggio di fortuna, può essere garantito mediante la possibilità del trovato di trasmettere i dati della propria navigazione e della destinazione ad un centro di coordinamento. Ciò permette ai soccorsi di avere una zona precisa dove effettuare le ricerche. Pertanto l'invenzione fornisce un sistema simile a quello di Emergency Position-Indicating Radio Beacons (EPIRBs), usato di solito nella navigazione marittima e l'Emergency Locator Transmitters (ELTs) usato nell'aviazione. Many aircraft operate, as required by law, without having a flight plan or without having to stay in contact with an information center which, in the event of an emergency, could signal the dispatch of help. This aspect, which provides the possibility of saving the pilot's life after a crash landing, can be guaranteed by means of the possibility of the invention to transmit the data of one's navigation and destination to a coordination center. This allows rescuers to have a precise area in which to search. Therefore the invention provides a system similar to that of Emergency Position-Indicating Radio Beacons (EPIRBs), usually used in maritime navigation and Emergency Locator Transmitters (ELTs) used in aviation.
Uno svantaggio di tali sistemi noti, però, consiste nel fatto che essi sono attivabili manualmente e nelle versioni più sofisticate con sensori automatici (per esempio sensori di pressione che attivano il segnale dopo un impatto violento con il suolo). La loro attivazione determina l'invio, tramite un segnale satellitare, di un messaggio di emergenza così che un centro apposito possa ricavarne la posizione e mandare i soccorsi. Si noti che per attivare l'automatismo del segnale si devono superare, per esempio durante l'impatto, delle condizioni critiche predefinite, cosa che potrebbe non accadere se l'atterraggio di fortuna non avviene toccando dove il sensore è posizionato. Per l'invio del segnale manuale è invece necessario che qualcuno sia cosciente e in grado di attivarlo. A disadvantage of these known systems, however, consists in the fact that they can be activated manually and in the more sophisticated versions with automatic sensors (for example pressure sensors which activate the signal after a violent impact with the ground). Their activation determines the sending, via a satellite signal, of an emergency message so that a special center can obtain its position and send help. Note that in order to activate the automatic signal, predefined critical conditions must be overcome, for example during impact, which may not happen if the crash landing does not occur by touching where the sensor is positioned. To send the manual signal it is instead necessary that someone is conscious and able to activate it.
Diversamente da questi sistemi noti, l'apparato fin qui descritto è un valido ausilio alla sicurezza in quanto nelle condizioni in cui i normali sistemi di emergenza possono non funzionare, fornisce comunque il tragitto, la posizione prima dell'impatto e, se il disastro non provoca la sua distruzione, continua a fornire la posizione ai soccorsi anche dopo l'atterraggio. Unlike these known systems, the apparatus described up to now is a valid safety aid since in the conditions in which the normal emergency systems may not work, it still provides the route, the position before the impact and, if the disaster does not causes its destruction, continues to provide the position to rescue even after landing.
Come previsto dalla normativa aeronautica, i decolli e gli atterraggi in un aeroporto o aviosuperficie devono essere annotati in un apposito registro sia da parte del pilota che del gestore. Operazione che soprattutto nelle aviosuperfici diventa di notevole impegno in quanto il gestore non è sempre presente. As required by aviation regulations, take-offs and landings at an airport or airfield must be recorded in a special register by both the pilot and the operator. Operation that especially in the airfields becomes of considerable commitment as the manager is not always present.
L'invenzione permette, tramite l'invio del segnale ADS-B o tipo FLARM, di registrare il decollo o l'atterraggio del velivolo in cui è stata installata, tramite un apposito sistema completamente automatizzato ed in possesso del gestore, così da garantire il rispetto delle norme vigenti, nonché di consentirgli un controllo delle operazioni avvenute sulla sua pista. The invention allows, through the sending of the ADS-B or FLARM type signal, to record the take-off or landing of the aircraft in which it was installed, through a specific fully automated system owned by the operator, so as to guarantee the compliance with the regulations in force, as well as allowing him to check the operations that took place on his track.
Un aspetto interessante che nasce dalla capacità di ottenere i dati relativi ai decolli ed atterraggi presso un aeroporto o aviosuperficie, è quello di poter scambiare questi dati con altri gestori tramite la rete Internet così da poter avere un rapido e completo scenario di tutti gli spostamenti dei velivoli sul territorio. Inoltre, se un velivolo non dovesse risultare atterrato nell'aeroporto di destinazione si potrebbe vedere in maniera rapida se è atterrato su un altro aeroporto e nel caso non si avessero notizie di atterraggi effettuati, si potrebbe mettere in allerta il sistema di soccorso in maniera tempestiva. An interesting aspect that arises from the ability to obtain data relating to take-offs and landings at an airport or airfield, is that of being able to exchange these data with other operators via the Internet so as to be able to have a quick and complete scenario of all the movements of aircraft on the territory. Furthermore, if an aircraft does not land at the destination airport, it will be possible to quickly see if it has landed at another airport and if there is no news of landings made, the rescue system could be alerted in a timely manner. .
E' anche interessante osservare che, vista la necessità per un gestore di aeroporto o aviosuperf icie di conoscere i movimenti sulla propria pista, o tramite uno scambio di informazioni di poter conoscere gli i movimenti in tutti gli altri aeroporti, grazie alla presente invenzione è possibile ottenere tali informazioni tramite qualunque PC connesso a Internet e munito di apposita autorizzazione. Tale scambio di informazioni, eventualmente limitato al movimento del singolo velivolo ed in accordo con le vigenti normative per la Privacy, potrebbe essere fornito a persone interessate a seguire in tempo reale i movimenti del velivolo. It is also interesting to observe that, given the need for an airport or airfield manager to know the movements on his runway, or through an exchange of information to be able to know the movements in all the other airports, thanks to the present invention it is possible obtain this information via any PC connected to the Internet and with the appropriate authorization. This exchange of information, possibly limited to the movement of the individual aircraft and in accordance with current privacy regulations, could be provided to people interested in following the movements of the aircraft in real time.
Infine, per agevolare le manovre del pilota, il trovato realizza in modo innovativo la funzione NEAREST, che consiste nel presentare a video i punti di atterraggio più vicini in caso di emergenza, mostrandoli direttamente sulla cartografia 3D presente sullo display di bordo. Finally, to facilitate the pilot's maneuvers, the invention provides the NEAREST function in an innovative way, which consists in showing the closest landing points on the screen in case of emergency, showing them directly on the 3D cartography present on the on-board display.
Nella preferita forma realizzativa che si descrive, l'azionamento di un pulsante Freccia destra (o sinistra) determina la rotazione del punto di vista sullo schermo a velocità costante verso destra (o sinistra) consentendo di osservare tutte le opzioni possibili, con nome aeroporto, distanza e direzione compresi eventuali ostacoli con la loro quota . In the preferred embodiment that is described, the actuation of a right (or left) Arrow button causes the rotation of the point of view on the screen at a constant speed to the right (or left) allowing to observe all the possible options, with the name airport, distance and direction including any obstacles with their altitude.
La presente invenzione è stata descritta ed illustrata in una sua preferita forma realizzativa, ma è chiaro che qualunque tecnico esperto del ramo potrà apportarvi modifiche e/o sostituzioni tecnicamente e/o funzionalmente equivalenti, senza peraltro esulare dall'ambito di tutela della presente privativa industriale. The present invention has been described and illustrated in one of its preferred embodiments, but it is clear that any technician skilled in the art will be able to make changes and / or replacements that are technically and / or functionally equivalent, without however going beyond the scope of protection of this industrial patent. .
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