NL1013556C2 - Inrichting ter bepaling van positie van voertuigen op een luchthaven. - Google Patents

Description

Inrichting ter bepaling van positie van voertuigen op een luchthaven

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bepalen van de positie van een voertuig op een luchthaven, omvattende een veelvoud van 5 sensoren voor het detecteren van ten minste één radiosignaal dat afkomstig is van het voertuig. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding is met name bedoeld voor het bepalen van de positie van vliegtuigen op het banenstelsel (taxi-, start-, en landingsbanen en platforms) van de luchthaven. Daarnaast kan de positie van andere voertuigen bepaald worden.

10 Een dergelijke inrichting voor het bepalen van een positie van een voertuig, zoals een vliegtuig, is bekend en wordt reeds toegepast op enkele luchthavens. Dit bekende systeem maakt gebruik van een multilateratietechniek, die gebaseerd is op het berekenen van een positie aan de hand van het op verschillende locaties meten van het tijdstip van ontvangst van een door een vliegtuig of voertuig uitgezonden signaal, zoals 15 een transpondersignaal. Voor het bepalen van een tweedimensionale positie zijn daarvoor ten minste drie ontvangers op afzonderlijke locaties nodig. Uit oogpunt van bedrijfszekerheid en redundantie zullen in het algemeen meer dan drie ontvangers worden toegepast op een luchthaven. Voor de positiebepaling wordt in het algemeen gebruik gemaakt van een reeds in het vliegtuig aanwezige transponder.

20 Deze multilateratietechniek heeft een aantal nadelen. Ten eerste is het een v vereiste dat het signaal door het vliegtuig uitgezonden wordt wanneer het vliegtuig zich op de grond bevindt, tijdens manoeuvres op de luchthaven. Dit vereist een aanpassing van de huidige geldende procedures op luchthavens en in sommige gevallen een technische aanpassing aan vliegtuigsystemen. Doordat met het bekende systeem extra 25 transpondersignalen uitgezonden worden, bestaat een grotere kans op storing van grondsystemen (zoals radars) en vliegtuigsystemen (zoals TCAS-apparatuur, dat dient om botsingen in de lucht te voorkomen). Tevens is de multilateratietechniek gevoelig voor meerweginterferentie van de uitgezonden signalen, waardoor foutieve posities kunnen resulteren. Meerweginterferentie wordt met name veroorzaakt door reflectie 30 aan grote (metalen) objecten, zoals alom op een luchthaven aanwezige hangaars. Tenslotte bestaat het gevaar dat door het aan laten staan van transponders zogenaamde 'fruiting' optreedt bij de ontvangstinstallaties, doordat zich vele vliegtuigen op ongeveer dezelfde afstand bevinden van de ontvangstinstallaties. Dit doet zich met name voor bij 1013556 2 niet correct functionerende transponders, of transponders van een ouder type (de Mode-AJ Mode-C transponders).

Op dit moment voldoen de op multilateratie gebaseerde inrichtingen (nog) niet aan de internationale regels betreffende de vereiste nauwkeurigheid en beschikbaarheid 5 van inrichtingen voor het bepalen van positie van vliegtuigen op vliegvelden.

Het is derhalve de doelstelling van de onderhavige uitvinding een inrichting te verschaffen voor het bepalen van een positie van een voertuig, zoals een vliegtuig, op een luchthaven die de genoemde nadelen niet vertoont en toegepast kan worden in alle omstandigheden, met name in omstandigheden van slecht zicht.

10 Deze doelstelling wordt bereikt met een inrichting van de bij aanhef gedefinieerde soort, waarbij het veelvoud van sensoren geplaatst is op voor het voertuig toegankelijke delen van de luchthaven.

Voordeel van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding is, dat positiebepaling van voertuigen, zoals vliegtuigen, op een luchthaven mogelijk is, met 15 een voldoende nauwkeurigheid voor een verkeersleider op een luchthaven. Door de sensoren op een onderling regelmatige afstand te plaatsen, is het mogelijk om een voertuig, zoals een vliegtuig, te blijven volgen. De ontvangsteigenschappen van de sensoren kunnen hierdoor zodanig aangepast worden, dat geen storing door meerweginterferentie optreedt.

20 In een uitvoeringsvorm van de onderhavige inrichting, is het veelvoud van sensoren geplaatst in lichtpunten van op de luchthaven aanwezige baanverlichting. De plaatsbepaling van vliegtuigen en andere voertuigen wordt in deze uitvoeringsvorm gerefereerd aan de op de luchthaven reeds aanwezige baanverlichting, zoals de middenverlichting in taxibanen en wegwijzerverlichting op platforms. Het 25 gebruikmaken van reeds aanwezige baanverlichting voor het plaatsen van de sensoren heeft als voordeel dat geen extra infrastructuur aangelegd hoeft te worden.

Bij voorkeur wordt een radiosignaal gebruikt dat afkomstig is van een radiohoogtemeter. Alle (grotere) vliegtuigen zijn volgens internationale regels uitgerust met een radiohoogtemeter, waardoor het gebmik van de inrichting volgens de 30 onderhavige uitvinding geen aanpassing nodig maakt van de vliegtuigen of de operationele procedures van de vliegtuigen. Dit maakt het invoeren van de onderhavige inrichting eenvoudig en kosteneffectief. Omdat de antennes van radiohoogtemeters in vliegtuigen zich normaal gesproken aan de onderzijde van het vliegtuig bevinden, zal 1013556 3 het gebied waarin het radiosignaal te ontvangen is beperkt in omvang zijn. Hierdoor zal het radiosignaal op een bqpaald moment door slechts één of enkele van het veelvoud van sensoren te ontvangen zijn, waardoor een eenduidige en storingsvrije detectie van een vliegtuig kan plaatsvinden 5 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige inrichting is ten minste één sensor van het veelvoud van sensoren voorzien van een richtingsgevoelige antenne. Dit kan additionele informatie opleveren die nuttig kan zijn bij het bepalen van de positie van een voertuig, zoals een vliegtuig, met name wanneer het radiosignaal op een bepaald moment door meer dan één sensor ontvangen wordt. Bij voorkeur is de ten 10 minste ene sensor verder voorzien van een signaalverwerkingseenheid voor het bewerken van het door de ten minste ene sensor gedetecteerde signaal. Dit maakt het mogelijk reeds bij de sensor de ontvangen signalen (voor) te bewerken, waardoor een eenvoudigere of meer efficiënte datacommunicatie mogelijk wordt, bijvoorbeeld via voedingsleidingen van de lichtpunten van de baanverlichting.

15 In een uitvoeringsvorm omvat de onderhavige inrichting verder een centrale verwerkingsinrichting voor het verzamelen, verwerken en weergeven van gegevens die afkomstig zijn van het veelvoud van sensoren. Bij voorkeur is de centrale verwerkingsinrichting ingericht om een identificatie toe te wijzen aan gegevens die afkomstig zijn van het veelvoud van sensoren. Deze toewijzing kan bijvoorbeeld 20 gebaseerd zijn op de frequentiekarakteristiek van het ten minste ene radiosignaal. Deze karakteristieken kunnen een of meer van de volgende zijn: sterkte, richting, frequentie (alle tevens als functie van de tijd), frequentiemodulatie-eigenschappen en frequentieverschil in het geval van een vliegtuig dat uitgerust is met meerdere radiohoogtemeters die een verschillend signaal uitzenden.

25 De centrale verwerkingsinrichting is verder bij voorkeur voorzien van waarschuwingsmiddelen voor het genereren van een waarschuwing indien de gedetecteerde positie van het voertuig zich buiten een vooraf bepaald voor het voertuig toegelaten gebied op de luchthaven bevindt. Het toegelaten gebied kan voor een vliegtuig bijvoorbeeld bestaan uit een route via bepaalde taxibanen, gedeeltes van 30 platforms en (gedeeltes van) een start- of landingsbaan. Tevens kan de centrale verwerkingsinrichting zijn ingericht voor het voorspellen van de toekomstige positie van het voertuig en voor het genereren van een waarschuwing indien op basis van het voorspellen een mogelijk conflict optreedt tussen meerdere voertuigen. Met de 1 o 1 3.ς.ςβ 4 onderhavige inrichting wordt de verkeersleider derhalve gewaarschuwd, indien een vliegtuig of een ander voertuig zich begeeft op ongeautoriseerd terrein of indien een botsing dreigt tussen vliegtuigen en/of andere voertuigen.

Een verder aspect van de uitvinding betreft een zendinrichting voor het genereren 5 van een radiosignaal, waarbij het radiosignaal gedetecteerd kan worden door het veelvoud van sensoren dat omvat is in de inrichting volgens het eerste aspect van de uitvinding. Deze zendinrichting is benodigd om bijvoorbeeld voertuigen, die niet zijn uitgerust met een radiohoogtemeter of een andere zendinrichting, detecteerbaar te maken middels de onderhavige inrichting.

10 In het volgende zal de inrichting volgens de onderhavige uitvinding in meer detail worden uitgelegd aan de hand van een voorkeursuitvoeringsvorm, met verwijzing naar de bijgevoegde figuur, die een schematische weergave toont van een gedeelte van een luchthaven en de verschillende delen van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

15 De uitvinding heeft betrekking op een inrichting ter bepaling van de positie en de beweging van afzonderlijke voertuigen, zoals vliegtuig 11, die zich bevinden in het manoeuvreergebied van vliegtuigen 11 op een luchthaven (verkeersleidingssysteem), zoals bijvoorbeeld een eerste en tweede taxibaan 2, 3 die gedeeltelijk in Fig. 1 zijn weergegeven. In Fig. 1 is verder een taxiënd vliegtuig 11 aangegeven, uitgerust met een 20 radiohoogtemeter 12, die een signaal uitzendt in een begrensde bundel 13 die naar de grond is gericht. Tevens dient de inrichting voor detectie van ongeautoriseerd begeven van vliegtuigen 11 en voertuigen op actieve start- en landingsbanen en detectie van mogelijke conflicten tussen vliegtuigen onderling en tussen vliegtuigen en andere voertuigen. De functionaliteit van de inrichting wordt mogelijk gemaakt door analyse 25 van door speciale ontvangstapparatuur ontvangen signalen die uitgezonden worden door radiohoogtemeters 12 zoals gebruikt aan boord van vliegtuigen 11 of door speciale zendapparatuur aan boord van andere voertuigen.

De efficiëntie van het gebruik van een luchthaven wordt in hoge mate bepaald door de mogelijkheid de positie van op de luchthaven aanwezige vliegtuigen 11 en 30 andere voertuigen in alle omstandigheden zo nauwkeurig mogelijk te weten. Dit geldt met name in omstandigheden waarbij slecht zicht visuele plaatsbepaling van vliegtuigen en andere voertuigen door een verkeersleider bemoeilijkt.

1013556 5

Fig. 1 toont een schematische weergave van de verschillende elementen in de inrichting volgens de onderhavige uitvinding. De inrichting omvat een veelvoud van sensoren 5, die op voor een voertuig, zoals vliegtuig 11 op de luchthaven toegankelijke delen geplaatst zijn, zoals de in Fig. 1 getoonde taxibanen 2, 3. Bij voorkeur worden de 5 sensoren 5 geplaatst in de hartlijn 4 van de taxibanen 2, 3. De sensoren 5 kunnen bijvoorbeeld geplaatst worden in de veelal reeds aanwezige baanverlichting. De bundel 13 van de radiohoogtemeter 12 van het vliegtuig zal bij het taxiën steeds gedetecteerd kunnen worden door één of meerdere van de sensoren 5, waardoor de positie van het vliegtuig 11 op de luchthaven gevolgd kan worden.

10 De door een sensor 5 ontvangen signalen worden eerst verwerkt door een bijbehorende lokale processor 6, die de signalen onder meer doorstuurt naar een communicatie-eenheid 7. Hoewel in de figuur om redenen van duidelijkheid is aangegeven dat de lokale processor 6 op afstand van de sensor 5 is geplaatst, heeft het de voorkeur de lokale processor 6 zo dicht mogelijk te plaatsen bij de sensor 5, 15 bijvoorbeeld door zowel de sensor 5 als de lokale processor 6 in het lichtpunt van de baanverlichting te integreren. De communicatie-eenheid 7 stuurt op zijn beurt de van meerdere sensoren 5 via lokale processoren 6 ontvangen gegevens door naar een centrale verwerkingseenheid 8, voor presentatie op een weergeefscherm 9.

Teneinde de positie van het vliegtuig 11 en het speciaal uitgeruste voertuig 20 nauwkeurig te bepalen worden op, bij voorkeur regelmatige, afstand van elkaar sensoren 5 geplaatste welke de sterkte en/of richting en/of frequentie van de radiohoogtemetersignalen meten. De positie van het vliegtuig 11 of het speciaal uitgeruste voertuig wordt aan de hand van een of meerdere van deze metingen bepaald. De frequenties van de door de inrichting ontvangen afzonderlijke signalen, 25 gecombineerd met een over de gehele inrichting gelijke tijdsreferentie, worden gebruikt voor het onderscheiden van de frequentie en/of frequentiemodulatiekenmerken van de afzonderlijke radiohoogtemeters, en daarmede de afzonderlijke vliegtuigen of speciaal uitgeruste voertuigen. De speciaal uitgeruste voertuigen worden uitgerust met een ‘pseudo radiohoogtemeter’ die radiosignalen uitzendt, die analoog zijn aan de 30 radiohoogtemeter 12, maar die, ter onderscheid van de aanwezige vliegtuigen 11, verschillen in uitgezonden frequentie- en/of frequentiemodulatiekenmerken.

In de inrichting volgens de onderhavige uitvinding worden de sensoren 5, voor ontvangst van radiohoogtemetersignalen, bij voorkeur aangebracht in de 1013556 6 hartlijnverlichting van de start-, landing- en taxibanen 2, 3, alsmede op het platform van de luchthaven. De sensor 5 bestaat uit een richtingsgevoelig antennesysteem, die is ingericht om de signalen te onderscheiden naar sterkte, richting en frequentie binnen de voor een radiohoogtemeter 12 relevante frequentieband.

5 Bij deze sensor 5 is bij voorkeur tevens een lokale processor 6 geïntegreerd (preprocessor) voor initiële analyse of bewerking van de ontvangen signalen en voor datacommunicatie. De preprocessor 6 stuurt een filter aan dat van de sensor 5 afkomstige signalen per gewenste frequentieband doorlaat. De gefilterde signalen worden per frequentieband geanalyseerd in sterkte en richting. De preprocessor 6 houdt 10 van elk van de frequentiebanden de afzonderlijke sterkte en richting van het ontvangen signaal bij.

Middels datacommunicatie over naar de hartlijnverlichting lopende voedingskabels vindt tweezijdige communicatie plaats tussen de lokale processoren 6 en een communicatie-eenheid 7 in een verdeelstation van de hartlijnverlichting. De 15 communicatie-eenheid 7 (tussenprocessor) verzamelt gegevens van alle aangesloten sensoren 5, waarin onder andere zijn opgenomen de identificatie van de preprocessor 6 (sensor 5), het ontvangen signaal in sterkte en richting (verdeeld per frequentieband) en tevens het tijdstip van ontvangst van de betreffende signalen. Dit tijdstip van ontvangst wordt bepaald aan de hand van een tijdreferentie welke is gebaseerd op een centrale 20 tijdsreferentie.

Vanaf de communicatie-eenheid 7 (waarvan er meerdere kunnen zijn) vindt tweezijdige communicatie plaats met een centrale verwerkingseenheid 8. Deze bepaalt, aan de hand van de met regelmaat verzamelde en op een binnen het systeem eenduidige tijdsreferentie gebaseerde verzamelde gegevens, de positie van de afzonderlijke 25 vliegtuigen 11 alsmede de afzonderlijke, met pseudo-radiohoogtemeters uitgeruste, voertuigen op de luchthaven, waar mogelijk aangevuld met informatie over de beweging (richting en snelheid), oriëntatie en type van de afzonderlijke vliegtuigen 11 en andere voertuigen. Voor bepaling van het type vliegtuig en oriëntatie van het vliegtuig 11 wordt, bij aanwezigheid van meerdere radiohoogtemeters, bij voorkeur 30 gebruik gemaakt van de, per type vliegtuig verschillende, vaste afstand tussen antennes van de radiohoogtemeter van het vliegtuig, het vaste frequentieverschil tussen de door de antennes van de radiohoogtemeters uitgezonden signaal, de per vliegtuig verschillende frequentie- en frequentiemodulatie-eigenschappen, alsmede de type 1013556 7 specifieke reflectie-eigenschappen van het vliegtuig van de door de vliegtuigradiohoogtemeter 12 uitgezonden signalen.

De geïdentificeerde en ongeïdentificeerde vliegtuigen 11, alsmede de met pseudo-radiohoogtemeters uitgeruste voertuigen, worden weergegeven op het 5 weergeefscherm 9. De verkeersleider identificeert bij aanmelding van een vliegtuig 11 het, tot dan toe, ongeïdentificeerde vliegtuig, door middels een bedieningspaneel 10 een identificatiekenmerk aan het vliegtuig 11 te koppelen, waarna de centrale verwerkingseenheid 8 deze identificatie gedurende de tijd van manoeuvreren van het vliegtuig, waarbij het vliegtuig zich binnen bereik van de afzonderlijke sensors 5 10 bevindt, aan het vliegtuig verbonden houdt.

Voertuigen, welke zich in het manoeuvreergebied van de vliegtuigen op de luchthaven bevinden, worden uitgerust met een pseudo-radiohoogtemeter, welke radiosignalen uitzendt die analoog zijn aan het radiohoogtemetersignaal van een vliegtuig 11, maar verschillen in frequentie- en / of frequentiemodulatiekenmerken. De 15 inrichting geeft vliegtuigen 11 en voertuigen verschillend weer op het weergeefscherm 9. Afzonderlijke voertuigen of afzonderlijke typen voertuigen kunnen worden uitgerust met pseudo-radiohoogtemeters met verschillende frequentie- en / of frequentiemodulatiekenmerken, waardoor automatische identificatie plaatsvindt.

Aan de hand van verkregen positie en snelheidsinformatie van de vliegtuigen 11 20 en andere voertuigen, gecombineerd met invoer betreffende geautoriseerde route, geeft de inrichting volgens de uitvinding de verkeersleider een waarschuwing in het geval dat vliegtuigen en andere voertuigen zich ongeautoriseerd begeven op actieve start- en landingsbanen, alsmede in geval van mogelijke conflicten tussen vliegtuigen onderling en tussen vliegtuigen en andere voertuigen.

25 In de bovenstaande beschrijving wordt onder een processor (lokale processor 6, communicatie-eenheid 7 en centrale verwerkingsinrichting 8) een rekeneenheid verstaan die gegevens verwerkt, zoals een computer onder besturing van software, waar nodig met bijbehorende digitale en/of analoge schakelingen. Een computer kan voorzien zijn van een afzonderlijke processor, maar tevens van meerdere, eventueel 30 parallel werkende, processoren. Tevens kan een computer voorzien zijn van functionaliteit op afstand, waarbij verwerking van gegevens plaats vindt op verschillende op afstand van elkaar gelegen locaties.

1013556 8

Voor de deskundige zal het duidelijk zijn dat vele modificaties en wijzigingen mogelijk zijn in de hierboven beschreven voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.

1013556

Claims (12)

1. Inrichting voor het bepalen van de positie van een voertuig op een luchthaven, 5 omvattende een veelvoud van sensoren voor het detecteren van ten minste één radiosignaal dat afkomstig is van het voertuig, met het kenmerk, dat het veelvoud van sensoren (5) geplaatst is op voor het voertuig toegankelijke delen van de luchthaven.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij het veelvoud van sensoren (5) geplaatst 10 is in lichtpunten van op de luchthaven aanwezige baanverlichting.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij het ten minste ene radiosignaal afkomstig is van een radiohoogtemeter (12).

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij ten minste één sensor van het veelvoud van sensoren (5) voorzien is van een richtingsgevoelige antenne.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij ten minste één sensor van het veelvoud van sensoren (5) voorzien is van een 20 signaalverwerkingseenheid voor het bewerken van het door de ten minste ene sensor gedetecteerde signaal.

6. Inrichting volgens een van de conclusies 2 t/m 5, waarbij datacommunicatie van het veelvoud van sensoren (5) verloopt via voedingsleidingen van de lichtpunten. 25

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting verder een centrale verwerkingsinrichting (8) omvat voor het verzamelen, verwerken en weergeven van gegevens die afkomstig zijn van het veelvoud van sensoren (5).

8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de centrale verwerkingsinrichting (8) ingericht is om een identificatie toe te wijzen aan gegevens die afkomstig zijn van het veelvoud van sensoren (5). 1013556

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij de identificatie wordt toegewezen op basis van een frequentiekarakteristiek van het ten minste ene radiosignaal.

10. Inrichting volgens een van de conclusies 6 t/m 9, waarbij de centrale 5 verwerkingsinrichting (8) is voorzien van waarschuwingsmiddelen voor het genereren van een waarschuwing indien de gedetecteerde positie van het voertuig (11) zich buiten een vooraf bepaald voor het voertuig (11) toegelaten gebied op de luchthaven bevindt.

11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij de centrale verwerkingsinrichting (8) 10 is ingericht voor het voorspellen van de toekomstige positie van het voertuig (11) en voor het genereren van een waarschuwing indien op basis van het voorspellen een mogelijk conflict optreedt tussen meerdere voertuigen (11).

12. Zendinrichting voor het genereren van een radiosignaal, waarbij het 15 radiosignaal gedetecteerd kan worden door het veelvoud van sensoren (5) dat omvat is in de inrichting volgens een van de conclusies 1 t/m 11. 1013556