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WO2009112112A1 - Anordnung und verfahren zur flugsicherung und/oder flugleitung von luftfahrzeugen - Google Patents

Anordnung und verfahren zur flugsicherung und/oder flugleitung von luftfahrzeugen Download PDF

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Publication number
WO2009112112A1
WO2009112112A1 PCT/EP2009/000095 EP2009000095W WO2009112112A1 WO 2009112112 A1 WO2009112112 A1 WO 2009112112A1 EP 2009000095 W EP2009000095 W EP 2009000095W WO 2009112112 A1 WO2009112112 A1 WO 2009112112A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aircraft
receiving stations
air traffic
broadcast signal
satellite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/000095
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Blomenhofer
Holger Neufeldt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales Air Systems and Electron Devices GmbH
Original Assignee
Thales Air Systems and Electron Devices GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=40473466&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2009112112(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority to DK09719779.2T priority Critical patent/DK2263225T3/da
Priority to PL09719779T priority patent/PL2263225T3/pl
Priority to EP09719779A priority patent/EP2263225B1/de
Priority to RU2010138456/11A priority patent/RU2471245C2/ru
Priority to US12/921,438 priority patent/US8498803B2/en
Priority to HR20110967T priority patent/HRP20110967T1/hr
Priority to AU2009225065A priority patent/AU2009225065B2/en
Priority to AT09719779T priority patent/ATE525717T1/de
Priority to CN2009801082330A priority patent/CN101960502A/zh
Priority to BRPI0909632A priority patent/BRPI0909632B1/pt
Application filed by Thales Air Systems and Electron Devices GmbH filed Critical Thales Air Systems and Electron Devices GmbH
Priority to CA2717804A priority patent/CA2717804C/en
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04H20/00—Arrangements for broadcast or for distribution combined with broadcast
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H20/00—Arrangements for broadcast or for distribution combined with broadcast
    • H04H20/86—Arrangements characterised by the broadcast information itself

Definitions

  • the present invention relates to an air traffic control and / or flight line arrangement for aircraft.
  • the arrangement comprises at least one transmitting station in an aircraft to be secured and / or to be guided and a plurality of receiving stations which are connected to an air traffic control and / or flight control center.
  • the at least one transmitting station of the aircraft to be secured and / or to be guided sends out a broadcast signal.
  • At least one of the receiving stations receives the broadcast signal and forwards at least a portion of the data contained in the broadcast signal to the air traffic control and / or flight control center or other organizations.
  • the invention also relates to a method for air traffic control and / or flight control of aircraft by means of an air traffic control and / or flight line arrangement of the type mentioned above.
  • an air traffic control and / or flight line arrangement is known as the Automatic Dependent Surveillance Broadcast (ADS-B) (see the standard RTCA Do-260A of April 10, 2003 "Minimum Operational Performance Standard for 1090 MHz Extended Squitter Automatic Dependent Surveillance - Broadcasting (ADS-B) and Traffic Information Services - Broadcasting (TIS-B), Volume I (Main Part) and Volume II (Appendices) "Under ADS-B, an aircraft is transmitting on its own, ie without being externally compromised, periodically its identification, position, speed and flight direction, as well as other information as a broadcast signal from At least one suitable transmitting station (a so-called Mode S Extended Squitter) is arranged in the aircraft.
  • the aircraft has suitable means of calculation to determine the data to be transmitted in the aircraft, to collect, if necessary, pre-process and prepare for transmission as a broadcast signal.
  • the broadcast signal is preferably repeated twice per second.
  • a plurality of mutually spaced receiving stations are arranged, which can receive the broadcast signal of the mode S Extended Squitter of the aircraft.
  • the data and information contained in the broadcast signal are forwarded to an air traffic control and / or flight control center, where they can be received, optionally processed and processed and then made available to users.
  • the data of the individual aircraft present in the air traffic control and / or flight control center can be used for air traffic control and / or flight control measures.
  • the position information of an aircraft originates from any source for worldwide navigation, such as Global Positioning System (GPS) satellites, on board the aircraft.
  • GPS Global Positioning System
  • other satellite-based positioning systems e.g., GLONASS (Russian), Euteltracs (European, especially for long-distance traffic), Galileo (European), MTSAT (Japanese), or Compass (Chinese)
  • GLONASS Russian
  • Euteltracs European, especially for long-distance traffic
  • Galileo European
  • MTSAT Japanese
  • Compass Choinese
  • the broadcast signal of an aircraft can also be received by other aircraft within range of the broadcast signal, if they have an appropriate Receiving station have.
  • each aircraft there may be flight information from other aircraft in the area that can be output to the pilot and used to avoid collisions.
  • the known from the prior art ground-based ADS-B arrangement of air traffic control to display the movements of air in the airspace is available only in the regions that have sufficient coverage with appropriate receiving stations.
  • the receiving stations located at the bottom have a range of up to 400 kilometers along a quasi-line of sight to the aircraft, depending on the altitude (eg 10000 meters) of the aircraft, so that they each have a roughly circular reception area with a diameter of up to 800 kilometers can cover.
  • a large number of ADS-B ground receiving stations are required.
  • the arrangement of ADS-B ground stations in rough and remote terrain is complex.
  • the present invention therefore has the object to provide the air traffic control and the flight line on the basis of broadcast signals with the least possible effort and the lowest possible cost worldwide, so that the air traffic control and flight management possible long-term and so that it can be planned as safely and reliably as possible.
  • At least part of the receiving stations is designed as a satellite receiving stations, which emitted from the at least one transmitting station to be secured and / or aircraft to be guided Receive at least part of the data contained therein via a radio transmission link to a satellite ground control station and further to the air traffic control and / or flight control center or other organizations.
  • the present invention relates to aircraft of all types which emit any broadcast signal and are equipped with one or more suitable transmitters: civil and military aircraft of all types, for example transport aircraft, general aviation aircraft, manned and unmanned aircraft and aviation systems.
  • the present invention enables space-based air traffic control, flight monitoring and / or flight guidance by using satellite-based receiving stations that receive the broadcast signal emitted by the aircraft.
  • the receiving stations need not be part of their own satellite, but can, for example, in the form of a so-called piggy-pack on a satellite, which actually serves for other tasks (for example, to transmit information, for global positioning and / or location of air, land or Watercraft, etc.).
  • the satellite receiving stations can be designed as the sole receiving stations of the air traffic control and / or flight line arrangement according to the invention, ground-based receiving stations can then be dispensed with.
  • the satellite receiving stations may also serve to supplement an existing infrastructure with ground based receiving stations, the satellite receiving stations preferably covering regions where no ground receiving stations are located.
  • the broadcast signal of an aircraft received by the receiving stations can be preprocessed and / or transmitted to the air traffic control and / or Flight control center be prepared. At least part of the data and information contained in the received broadcast signal is transmitted from the satellite receiving station to one or more ground based satellite control stations where it is processed and subsequently to the air traffic control and / or flight control center or other authorized organizations (eg airlines, airports) , etc.) forwarded.
  • the ground control station receiving the satellite signal transmits the data to the air traffic control and / or flight control center or to the other authorized organizations via lines or other means, for example via a radio link.
  • connection between the satellite receiving station that received the broadcast signal from the aircraft to be secured and / or guided and the satellite ground control station need not be direct. It is conceivable that the connection between the satellite station and the ground control station takes place via suitable relay stations, in particular in the form of satellite relay stations (so-called inter-satellite links). This has the advantage that signal delays are reduced.
  • the present invention it is possible to achieve a global coverage for the purpose of air traffic control, flight monitoring and / or flight management by means of broadcast signals in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the regions above the oceans and oceans, but also regions with dense jungle, steep mountains or large deserts can be monitored all over the country down to low altitudes.
  • This has the advantage that, for example, aircraft can be constantly monitored on their flight from Central or South America to Europe during the overflight of the Atlantic Ocean, although there are no ground receiving stations.
  • the Air Navigation Services of Portugal NAV Portugal
  • the Air Navigation Services of Portugal is responsible for the approach across the Atlantic from Central and South America, providing timely information on the international aircraft en route to Europe.
  • the Portuguese authorities can include an international aircraft in the planning of air traffic control and / or flight operations long before the Portuguese surveillance area is reached, so that regional aircraft can be managed early and in a forward-looking manner.
  • This will equalize air traffic control, in particular with a view to taking account of both regional and international aircraft prioritizing international aircraft, thereby significantly improving the efficiency, safety and reliability of air traffic control and / or flight line activities and thus the capacity for air traffic control can.
  • the required detours from national aircraft can be minimized, resulting in fuel savings and a reduction in noise and emissions.
  • Another advantage of the air traffic control and flight line arrangement according to the invention is the fact that now throughout the flight of an aircraft, in particular during the flight over regions in which no radar is given and no ADS-B ground receiving stations are arranged, information about the aircraft and its flight route are available. This information may be provided to third parties free of charge or on payment of a fee. For example, it is conceivable that airlines are informed about the current position of their aircraft. But for airports, this additional information available can be interesting as they can use this information to update the arrival and / or departure schedules online.
  • a further advantage of the present invention can be seen in the fact that the satellite-based receiving stations of the air traffic control and / or flight line arrangement according to the invention comprise a much larger coverage area than the known ground-based receiving stations.
  • ADS-B ground receiving stations have only a relatively limited monitoring area due to the curvature of the earth. For the coverage of the upper airspace of Australia, which corresponds to an airspace monitoring above 30,000 feet, about 30 ADS-B ground stations are sufficient. However, a full-coverage monitoring of all air traffic in the US requires around 1,500 ADS-B ground receiving stations and must be deployed and deployed across the United States.
  • the surveillance area of a single receiving station can be significantly increased, so that the number of receiving stations required for realizing airspace monitoring in a certain region can be reduced.
  • the satellite receiving stations allow not only a monitoring of the upper airspace (above Flight Level FL200 or FL300), but an airspace monitoring to low altitudes and also to the ground (so-called FLO). This means that with the inventive air navigation and / or
  • Flight line arrangement with a relatively low cost air traffic control and / or flight management can be achieved down to FLO.
  • the aim of the invention is in particular to realize a worldwide ADS-B coverage by means of satellite-based ADS-B receiving stations, so that a worldwide Flight monitoring without radar and / or ADS-B ground stations is possible.
  • a constellation of several satellites orbiting the earth is required because the broadcast signal emitted by the aircraft has only a limited range.
  • the broadcast signal in the aircraft is currently radiated only down, forwards and backwards (but not upwards). This means that the broadcast signal from satellites positioned directly above the aircraft can be poorly received.
  • For receiving the broadcast signal therefore preferably arranged obliquely above the aircraft, especially on the horizon satellite receiving stations are used.
  • aircraft will be equipped in the future with transmitters, which emit the broadcast signal upwards, especially if the inventively proposed satellite-based monitoring system should prevail. At least when the transmitting stations are arranged at the top of aircraft, the reception of the broadcast signals of an aircraft from satellites directly above the aircraft is easily possible.
  • the frequencies and the transmission power of the broadcast signal may also change in future ADS-B systems compared to today's monitoring systems.
  • the principle of unaddressed, periodic broadcasting of the broadcast signal will also be preserved in future ADS-B systems.
  • the satellite receiving stations orbit in an orbit of less than 3000 km above the earth's surface.
  • no geostationary satellites are used, because their orbits have a relatively large distance to the Earth's surface (about 36,000 km), but near-Earth satellites.
  • the satellite receiving stations are part of so-called low earth orbit (LEO) satellites. These satellites are positioned in an orbit about 160 - 2000 km above the Earth's surface.
  • the receiving stations could be deployed in satellites in an orbit about 600-900 km above the earth's surface.
  • the broadcast signal emitted by the transmitting stations of the aircraft can still be reliably and reliably received by the satellite receiving stations (even under unfavorable conditions). It is emphasized, however, that the present invention can be implemented with any satellite and is not limited to satellites of a particular orbit. If the conventional broadcast signal from satellites in higher orbits can only be received weakly, it would be conceivable that the aircraft emit a broadcast signal amplified with respect to the conventional signal with a higher transmission power or the transmitters are positioned in the aircraft in such a way, for example. at the top of the aircraft that the reception of the broadcast signal is improved by satellite receiving stations and thus can be easily received by satellites in medium orbits (eg Galileo satellites) and geostationary satellites.
  • medium orbits eg Galileo satellites
  • the satellite receiving stations circulate around the earth in such a way that their receiving areas at least temporarily cover geographical regions which are only insufficiently covered by ground receiving stations.
  • the satellite receiving stations run around the earth such that their reception areas also cover sea, mountain, jungle and / or desert regions.
  • the satellite receiving stations are designed in such a way that they receive a broadcast signal of a transmitting station of a aircraft to be protected and / or to be guided, designed as Mode S 1090 MHz Extended Squitter.
  • the satellite receiving stations may also be configured to receive a 978 MHz Universal Access Transceiver (UAT) signal.
  • UAT Universal Access Transceiver
  • the satellite receiving stations can also be designed such that they receive a VHF Data Link Mode 4 (VDLM 4) signal in the frequency band 108 to 137 MHz.
  • VDLM 4 VHF Data Link Mode 4
  • the satellite receiving stations have at least one transmitting unit which transmits another broadcast signal with information about the position of aircraft.
  • TIS-B Traffic Information Services Broadcast
  • ADS-B aircraft can be provided by the equipped with ADS-B aircraft with a more complete image of the surrounding airspace.
  • TIS-B is a service that supplies aircraft equipped with ADS-B with surveillance data on non-ADS-B-equipped aircraft.
  • TIS-B includes monitoring information provided by one or more monitoring sources, such as a surveillance radar. The monitoring information is processed and converted to be used by ADS-B equipped aircraft.
  • TIS-B can also be used in ADS-B applications comprising multiple ADS-B data links to provide cross-linking or gateway functionality between the ADS-B equipped aircraft using the various data links.
  • This TIS-B subfunction is also known as Automatic Dependent Surveillance Rebroadcast (ADS-R).
  • ADS-R Automatic Dependent Surveillance Rebroadcast
  • UAT Universal Access Transceiver
  • 1090 ES Mode S Extended Squitter
  • the satellite receiving stations comprise means for decrypting a broadcast signal transmitted encrypted by the transmitting station of the aircraft to be secured and / or guided .
  • the encrypted transmission of the broadcast signal can represent a possible further development within the scope of ADS-B.
  • the broadcast signals can not be received by any receiving stations or the information contained therein can be extracted. Rather, the broadcast signal is sent encrypted, so that it can only be received and decrypted by receiving stations equipped with appropriate decryption mechanisms.
  • the satellite receiving stations have means for encrypting the data to be forwarded to the air traffic control and / or flight control center data of the broadcast signal.
  • the encrypted data is transmitted from the satellite receiving station either directly or indirectly via relay stations to one of the satellite ground control stations.
  • At least part of the receiving stations is designed as a satellite receiving stations, which of the at least one transmitting station to receive at least one of the satellite receiving stations and at least a portion of the data contained in the broadcast signal via a radio link to a satellite ground control station and on to the air traffic control and / or flight control center or other organizations will be forwarded.
  • the data contained in the broadcast signal received by the at least one satellite receiving station be made available to third parties, in particular an airline of the aircraft to be secured and / or guided, air traffic control and / or flight control authorities and airports.
  • third parties in particular an airline of the aircraft to be secured and / or guided, air traffic control and / or flight control authorities and airports.
  • the airline always has up-to-date position and status information for all its aircraft or for the ADS-B-capable aircraft.
  • This allows the airline to control and control the deployment and availability of their aircraft much better than previously possible.
  • This can increase the efficiency of Aircraft are increased. This is possible only with the present invention, because only by this invention at all a global monitoring of air traffic, especially in the area of seas and oceans and also the polar regions, is possible.
  • Figure 1 is a schematic view of an air traffic control and / or flight line arrangement according to the invention according to a first preferred embodiment
  • Figure 2 is a schematic view of an air traffic control and / or flight line arrangement according to the invention according to a second preferred embodiment
  • Figure 3 is a known from the prior art
  • Air traffic control and / or flight line arrangement in Scheraatischer view Air traffic control and / or flight line arrangement in Scheraatischer view.
  • FIG. 3 shows an air-traffic control and / or flight-line arrangement known from the prior art.
  • the arrangement is used for air traffic control and / or flight control of aircraft 1, 2, in particular aircraft.
  • aircraft 1, 2 at least one transmitting station 3, 4 is arranged in each case.
  • the transmitting stations 3, 4 regularly send a broadcast signal in the illustrated
  • 1090 ES 1090 MHz Mode S Extended Squitter Signal
  • FIG. 3 concentric circles are shown in FIG. 3 around the transmitting stations 3, 4. These circles correspond a first 1090 ES signal 5 of a first transmitting station 3 and a second 1090 ES signal 6 of a second transmitting station A.
  • ADS-B Automatic Dependent Surveillance - Broadcast
  • the known ADS-B arrangement further comprises a plurality of mutually spaced, arranged at the bottom receiving stations, of which only two receiving stations 7, 8 are shown in Figure 3 by way of example.
  • the receiving stations 7, 8 are connected via connecting lines 9, 10 with an air traffic control and / or flight control center 11 in connection.
  • the receiving stations 7, 8 also via radio or in any other way with the air traffic control and / or
  • Flight control center 11 in connection.
  • the center 11 is operated or managed by a national or regional air traffic control authority, for example the German air traffic control (DFS) or the Maastricht Upper Area Control (MUAC).
  • DFS German air traffic control
  • MUAC Maastricht Upper Area Control
  • the aircraft 1, 2 send - as I said - regularly, on their own initiative and without a special recipient address or a special receiver to address broadcast signals 5, 6 from.
  • 6 are contained information concerning the aircraft 1, 2, which the signal 5; 6 sends out.
  • the information includes, for example, the position, the altitude, the speed, the direction of flight, the place of departure, the destination, the call sign, the class of aircraft, etc. of the aircraft 1; 2.
  • the height and the speed of the aircraft 1, 2 are determined by means of suitable detection devices on board the aircraft 1, 2.
  • the position of the aircraft 1, 2 is determined by means of suitable, preferably satellite-based positioning systems, for example by means of Global Positioning System (GPS) satellites.
  • GPS Global Positioning System
  • GNSS Global Navigation Satellite Systems
  • GLONASS the Russian counterpart to the American NAVSTAR GPS
  • CAAS Compass satellites including their improvement systems
  • the broadcast signals 5, 6 emitted by the transmitting units 3, 4 are also received by the ground receiving stations 7, 8, inter alia (see arrows 5 'and 6'). It is expressly pointed out that the arrows 5 'and 6' drawn for illustration do not mean that a point-to-point connection is formed between the transmitting stations 3, 4 and the receiving stations 7, 8. On the contrary, the signals 5, 6 are receivable by anyone broadcast signals.
  • At least part of the information contained in the received broadcast signals 5, 6 with respect to the aircraft 1, 2 is transmitted via the connecting lines 9, 10 to the air traffic control and / or flight control center 11 or other organizations, where they are available for further processing , Due to the information available in the center 11, a so-called Air-to-Air Surveillance Application (ASA) and an Air-to-Ground Surveillance Application (GSA) can be implemented with high accuracy.
  • ASA Air-to-Air Surveillance Application
  • GSA Air-to-Ground Surveillance Application
  • Flight line arrangement over the prior art is that at least a part of the receiving stations is no longer located on the ground, but in space.
  • the satellite receiving station 20 shown in FIG. 1 comprises a transceiver antenna 20 'and a suitable processing and arithmetic unit (not shown) for processing the received 1090 ES broadcast signals 5, 6.
  • the reception of the signals transmitted by the transmitting stations 3 or 4 transmitted broadcast signals 5, 6 by the satellite receiving station 20 is symbolically illustrated in Figure 1 by arrows 5 '' 'and 6' ''.
  • the received broadcast signals 5, 6 or the ADS-B information contained therein are forwarded from the satellite receiving station 20 via a radio transmission link 21 to a satellite ground control station 22.
  • the ADS-B data are processed and prepared for forwarding to the air traffic control and / or flight control center 11 via a connection 23.
  • the broadcast signal 5 emitted by one of the aircraft 1, 2; 6 by another aircraft 2; 1 is received and evaluated there.
  • the other aircraft 2; 1 received information regarding the other aircraft 1; 2 can be used to implement a system for preventing collisions between aircraft 1, 2, for example in the form of a traffic collision avoidance system (TCAS).
  • TCAS traffic collision avoidance system
  • the monitoring arrangement provides means to realize a space-based ADS-B-monitoring using satellite receiving stations 20, which receive signals 1090 ES-5, 6 of aircraft '. 1, 2 Furthermore, the arrangement may also include an ADS-B Rebroadcast (ADS-R), a Traffic Information Service Broadcast (TIS-B) and a Flight Information Broadcast (FIS-B) using the 1,090 ES signal 5, 6 via satellite Receiving stations 20 provide.
  • ADS-R ADS-B Rebroadcast
  • TIS-B Traffic Information Service Broadcast
  • FIS-B Flight Information Broadcast
  • the space-based ADS-B monitoring can supplement or improve existing ground-based ADS-B surveillance (with ground receiving stations 7, 8).
  • a corresponding, ground-based receiving station 8 shown by way of example for receiving ADS-B broadcast signals 5 ', 6' is shown in dashed lines in FIG.
  • a global ADS-B monitoring can be realized, which satellite receiving stations 20 as the only receiving stations, d. H. no additional ground-based receiving stations 8, comprises.
  • the received ADS-B data may be made available to and used by other users. So it is conceivable, for example, to use the ADS-B information also to provide an airline, the current position of their aircraft 1, 2 available. This can be helpful in case of delays of scheduled aircraft 1, 2 or in an emergency. The airline can thereby planning the use of their aircraft much better, anticipatory and efficient.
  • ATC Air Traffic Control
  • ADS-B comprises a regular, unsolicited transmission of data or information relating to an aircraft 1; 2, which are available on board the aircraft 1, 2.
  • the transmitted information includes monitoring data such as position, altitude, speed, direction, a call sign of the aircraft 1, 2, the class of aircraft, and others.
  • ADS-B signals 5, 6 are transmitted spontaneously, independently, regularly and without a special receiving address.
  • the ADS-B signals differ from ADS-Contract (ADS-C) messages transmitted over a point-to-point link to geostationary communication satellites.
  • ADS-C ADS-Contract
  • the geostationary communication satellites are in an orbit some tens of thousands of meters above the surface of the earth 29, in particular in about 36000 kilometers above the earth's surface 29.
  • the point-to-point communication link is paid and relatively expensive, so that for transmitting the information of an aircraft. 1 2, due to the required transmission times for the aircraft information, relatively high costs arise during a longer intercontinental flight, which would not be accepted by the airlines and ultimately by the users of the aircraft 1, 2 (the passengers or the airfreight customers).
  • the space-based ADS-B monitoring proposed according to the invention offers clear advantages with regard to the simplest possible and cost-effective monitoring of the aircraft 1, 2.
  • the present invention also allows the implementation of so-called Air-to-Ground Surveillance Applications (GSA) in regions that are not covered by primary and / or secondary radar. Even without radar cover is ATC monitoring can be realized in these regions with the space-based ADS-B monitoring according to the invention. This is particularly interesting in regions where ADS-B ground receiving stations 7, 8 can be arranged only with great effort or even not at all.
  • GSA Air-to-Ground Surveillance Applications
  • the present invention it is also possible for the first time to continuously monitor the air space even at lower altitudes. Eventually, a monitoring can be realized, which can reach down to the earth's surface 29, for example, down to the runway of an airport.
  • the satellite receiving stations 20 are located above the aircraft 1, 2 and - unlike the previously used radar and ADS-B ground receiving stations 7, 8 - are not terrestrial systems due to the curvature of the earth and also Obstructions, for example. Buildings, vegetation or hills and mountains, in the reception of the broadcast signals 5, 6 can be obstructed.
  • the space-based ADS-B system proposed according to the invention could also be an essential component of the Next Generation Air Transportation Systems (NextGen), the Australian Air Traffic Surveillance System and other similar systems in Europe, Asia and other parts to become the world. It is expected that spaceborne ADS-B surveillance will become a critical component of air traffic control in the world in the future.
  • the invention provides improved surveillance of the aircraft 1, 2 in the airspace as well as improved knowledge about the current air traffic in the surrounding airspace for both pilots and air traffic controllers.
  • the space-based ADS-B is designed to improve the safety, capacity and efficiency of regional air surveillance while being flexible, extensible without any hassle Platform to take into account opportunities for future growth in air traffic.
  • satellite receiving stations 20 the advantages of ADS-B especially for those regions easily and inexpensively feasible, in which previously ADS-B monitoring was only with great effort or not feasible, for example in the area of seas or Oceans or in regions with weak infrastructure.
  • ADS-B monitoring was only with great effort or not feasible, for example in the area of seas or Oceans or in regions with weak infrastructure.
  • Air traffic control capabilities may allow the airline to globally monitor its own airline fleet.
  • FIG. 2 shows a further preferred exemplary embodiment of the present invention.
  • This embodiment differs from the first exemplary embodiment of FIG. 1 in particular in that the broadcast signals 5, 6 received by the satellite receiving station 20 or the information contained therein from the satellite receiving station 20 are not returned directly to the earth's surface (to the satellite). Ground control station 22), but are first transmitted via a radio link 25 to another satellite 26.
  • the received from the satellite receiving station 20 broadcast signal 5, 6 and the information contained therein can be transmitted from the other satellite 26 from either again to other satellites (not shown) or to the satellite ground control station 22.
  • the further satellite 26 may also comprise a receiving station for the 1090 ES broadcast signals 5, 6 of the aircraft 1, 2.
  • the further satellite 26 - as in the embodiment shown in Figure 2 - simply as a relay station for receiving the signals from the satellite receiving station 20 via the radio link 25 and for forwarding in the signal information contained to the satellite ground control station 22 is used, without the satellite 26 can receive even from the aircraft 1, 2 sent 1,090 ES broadcast signals 5, 6.
  • the broadcast signals 5, 6 or the information contained therein are transmitted via a radio link 27 from the satellite 26 to the satellite ground control station 22.
  • the received via the radio link 27 information about the aircraft 1, 2, which were included in the received by the satellite receiving station 20 broadcast signals 5 '' ', 6' '' are transmitted from the ground control station 22 via a line 23 to the Air traffic control and / or flight control center 11 transmitted.
  • a radio transmission between the ground control station 22 and the center 11 would be conceivable.
  • the transmission of the received from a satellite receiving station 20 broadcast signals 5 '' ', 6' '' to the air traffic control and / or flight control center 11 indirectly via other satellites 26 is particularly advantageous in regions where the next satellite ground control station 22 for Receiving the radio signals 27 out of range of the broadcast signals 5 '' ', 6' '' receiving satellite 20 is arranged, such as in the area of seas and oceans.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Flugsicherung und/oder Flugleitung von Luftfahrzeugen (1, 2). Mindestens eine Sendestation (3, 4) in einem zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeug (1, 2) sendet ein Broadcast-Signal (5, 6) aus, das von mindestens einer von mehreren zueinander beabstandeten Empfangsstationen (20) empfangen wird, welche zumindest einen Teil der in dem Broadcast-Signal (5, 6) enthaltenen Daten an eine Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale (11) oder andere Organisationen weiterleitet. Um mit möglichst geringem Aufwand und Kosten eine großflächige, vorzugsweise flächendeckende, globale Luftraumüberwachung realisieren zu können, wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Empfangsstationen als Satelliten-Empfangsstationen (20) ausgebildet ist, wobei das von der mindestens einen Sendestation (3, 4) des zu sichernden oder zu leitenden Luftfahrzeugs (1, 2) ausgesandte Broadcast-Signal (5, 6) von mindestens einer r der Satelliten-Empfangsstationen (20) empfangen und zumindest ein Teil der in dem Broadcast-Signal (5, 6) enthaltenen Daten über eine Funkübertragungsstrecke (21; 25, 27) an eine Satelliten-Bodenkontrollstation (22) und weiter an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale (11) oder eine andere Organisation weitergeleitet wird.

Description

Titel : Anordnung und Verfahren zur Flugsicherung und/oder Flugleitung von Luftfahrzeugen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung für Luftfahrzeuge. Die Anordnung umfasst mindestens eine Sendestation in einem zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeug und mehrere Empfangsstationen, die mit einer Flugsicherungs- und/oder Flugleitzentrale in Verbindung stehen. Die mindestens eine Sendestation des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs sendet ein Broadcast-Signal aus. Mindestens eine der Empfangsstationen empfängt das Broadcast-Signal und leitet zumindest einen Teil der in dem Broadcast-Signal enthaltenen Daten an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale oder andere Organisationen weiter.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Flugsicherung und/oder Flugleitung von Luftfahrzeugen mittels einer Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung der oben genannten Art .
Aus dem Stand der Technik ist unter der Bezeichnung Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) eine Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung bekannt (vgl. den Standard RTCA Do-260A vom 10. April 2003 „Minimum Operational Performance Standard for 1090 MHz Extended Squitter Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) and Traffic Information Services - Broadcast (TIS-B) , Volume I (Main Part) and Volume II (Appendices) ") . Unter ADS-B sendet ein Luftfahrzeug von sich aus, d. h. ohne dazu von extern veraplasst worden zu sein, periodisch seine Identifikation, Position, Geschwindigkeit und Flugrichtung, sowie weitere Informationen als Broadcast-Signal aus. Dazu ist in dem Luftfahrzeug mindestens eine geeignete Sendestation (ein sogenannter Mode S Extended Squitter) angeordnet. Zudem verfügt das Luftfahrzeug über geeignete Rechenmittel, um die auszusendenden Daten im Luftfahrzeug zu ermitteln, zu sammeln, ggf. vorzuverarbeiten und für die Übermittlung als Broadcast-Signal aufzubereiten. Das Broadcast-Signal wird vorzugsweise zwei Mal pro Sekunde wiederholt .
Am Boden der bekannten ADS-B Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung sind mehrere zueinander beabstandete Empfangsstationen angeordnet, die das Broadcast-Signal der Mode S Extended Squitter der Luftfahrzeuge empfangen können. Die in dem Broadcast-Signal enthaltenen Daten und Informationen werden an eine Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale weitergeleitet, wo sie empfangen, gegebenenfalls verarbeitet und aufbereitet und dann Nutzern zur Verfügung gestellt werden können. Die in der Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale vorliegenden Daten der einzelnen Luftfahrzeuge können für Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsmaßnahmen herangezogen werden.
Die Positionsinformationen eines Luftfahrzeugs stammen von einer beliebigen Quelle für weltweite Navigation, wie beispielsweise von Global Positioning System (GPS) Satelliten, an Bord des Luftfahrzeugs. Selbstverständlich können auch andere satellitengestützte Positionsbestimmungssysteme (z.B. GLONASS (russisch), Euteltracs (europäisch, insbesondere für Fernverkehr) , Galileo (europäisch), MTSAT (japanisch) oder Compass (chinesisch) ) zur Positionsbestimmung des Luftfahrzeugs eingesetzt werden.
Das Broadcast-Signal eines Luftfahrzeugs kann auch von anderen Luftfahrzeugen in Reichweite des Broadcast-Signals empfangen werden, falls diese über eine geeignete Empfangsstation verfügen. In jedem Luftfahrzeug können somit Fluginformationen von anderen Luftfahrzeugen in der Umgebung vorliegen, die an den Piloten ausgegeben und zur Vermeidung von Zusammenstößen genutzt werden können.
Die aus dem Stand der Technik bekannte bodengestützte ADS-B Anordnung der Flugsicherung zur Anzeige der Flugbewegungen im Luftraum steht jedoch nur in den Regionen zur Verfügung, die eine ausreichende Abdeckung mit geeigneten Empfangsstationen aufweisen. Die am Boden angeordneten Empfangsstationen haben in Abhängigkeit von der Flughöhe (z.B. 10000 Meter) des Luftfahrzeugs eine Reichweite von bis zu 400 Kilometern entlang einer Quasi-Sichtlinie zum Luftfahrzeug, so dass sie jeweils einen in etwa kreisförmigen Empfangsbereich mit einem Durchmesser von bis zu 800 Kilometern abdecken können. Um ADS-B in großen Regionen flächendeckend auch für niedrige Flughöhen zur Verfügung stellen zu können, bedarf es einer Vielzahl von ADS-B Boden-Empfangsstationen. Zudem gestaltet sich die Anordnung von ADS-B Bodenstationen in unwegsamem und abgelegenem Gelände als aufwändig. Insbesondere in ozeanischen Gebieten und/oder in sehr entfernt gelegenen und dünn besiedelten Gebieten (z.B. Polregionen, Feuerland, etc.) ist eine vollständige globale Überwachung mit Radaranlagen und/oder ADS-B Bodenstationen unmöglich oder nicht sinnvoll.
Ein Luftfahrzeug, das beispielsweise aus der Karibik nach Portugal fliegt, verlässt schon wenige Meilen nach der Küste die Reichweite der heutigen Radarüberwachung und ist dann nur noch über Funk mit den verschiedenen Flugsicherungen verbunden. Erst kurz vor Erreichen der portugiesischen Azoren wird es nach längerer Zeit wieder von einem Flugsicherungsradar erfasst, wenn es z.B. in den Flugüberwachungsbereich der portugiesischen Flugsicherung (NAV Portugal bzw. FIR Lisboa) eingetreten ist. Zudem bewirkt eine nicht-homogene Flugsicherungsinfrastruktur zwischen den gut ausgestatteten Lufträumen (z.B. USA und Europa) und den Lufträumen, in welchen nur prozedurales ATM (Air Traffic Management) möglich ist, eine Reduzierung der ATM Kapazitäten auch in den gut ausgestatteten Lufträumen. Dies geschieht, da internationale Luftfahrzeuge bei der Flugleitung Vorrang gegenüber regionalen Luftfahrzeugen haben müssen. Die Ankündigung des Eintritts eines oder mehrerer internationaler Luftfahrzeuge in den Überwachungsbereich geschieht erst kurz vor dessen Erreichen und hat Auswirkungen auf zumindest einen Teil des regionalen Flugverkehrs. Eine Planung der Flugleitung des regionalen Flugverkehrs ist nicht möglich, da nicht bekannt ist, wann genau internationale Luftfahrzeuge aus nicht Radar- oder ADS-B-überwachten Regionen (Meere oder Ozeane) in den Überwachungsbereich der Flugsicherungsbehörde eintreten.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung also die Aufgabe zugrunde, die Flugsicherung und die Flugleitung auf Grundlage von Broadcast-Signalen mit möglichst geringem Aufwand und möglichst geringen Kosten weltweit flächendeckend zur Verfügung zu stellen, damit die Flugsicherung und Flugleitung möglichst langfristig und damit auch möglichst sicher und zuverlässig geplant werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von der Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Empfangsstationen als Satelliten-Empfangsstationen ausgebildet ist, die das von der mindestens einen Sendestation des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs ausgesandte Broadcast-Signal empfangen und zumindest einen Teil der darin enthaltenen Daten über eine Funkübertragungsstrecke an eine Satelliten- Bodenkontrollstation und weiter an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale oder andere Organisationen weiterleiten.
Die vorliegende Erfindung betrifft Luftfahrzeuge aller Art, welche ein beliebiges Broadcast-Signal aussenden und mit einem oder mehreren geeigneten Sendern ausgestattet sind: zivile und militärische Luftfahrzeuge aller Art, beispielsweise Transportflugzeuge, Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt, bemannte und auch unbemannte Luftfahrzeuge und Luftfahrtsysteme .
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine weltraumbasierte Flugsicherung, Flugüberwachung und/oder Flugleitung, indem satellitengestützte Empfangsstationen eingesetzt werden, die das von den Luftfahrzeugen ausgesandte Broadcast-Signal empfangen. Die Empfangsstationen müssen nicht Bestandteil eines eigenen Satelliten sein, sondern können beispielsweise in Form eines so genannten Piggy Packs an einem Satelliten, der eigentlich für andere Aufgaben dient (zum Beispiel zur Informationsübermittlung, zur weltweiten Positionsbestimmung und/oder Ortung von Luft-, Land- oder Wasserfahrzeugen etc.), befestigt werden.
Die Satelliten-Empfangsstationen können als alleinige Empfangsstationen der erfindungsgemäßen Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung ausgebildet sein, auf bodenbasierte Empfangsstationen kann dann verzichtet werden. Alternativ können die Satelliten-Empfangsstationen auch zur Ergänzung einer bestehenden Infrastruktur mit bodenbasierten Empfangsstationen dienen, wobei die Satelliten- Empfangsstationen vorzugsweise Regionen abdecken, in denen keine Boden-Empfangsstationen angeordnet sind.
Das von den Empfangsstationen empfangene Broadcast-Signal eines Luftfahrzeugs kann vorverarbeitet und/oder für die Übertragung an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale aufbereitet werden. Zumindest ein Teil der in dem empfangenen Broadcast-Signal enthaltenen Daten und Informationen wird von der Satelliten-Empfangsstation an eine oder mehrere Satelliten-Bodenkontrollstationen übermittelt, dort verarbeitet und anschließend an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale oder andere berechtigte Organisationen (z.B. Airlines, Flughäfen, etc.) weitergeleitet. Die das Satelliten-Signal empfangende Bodenkontrollstation übermittelt die Daten an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale oder an die anderen berechtigten Organisationen über Leitungen oder auf anderem Wege, bspw. über eine Funkverbindung.
Die Verbindung zwischen der Satelliten-Empfangsstation, die das Broadcast-Signal von dem zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeug empfangen hat, und der Satelliten- Bodenkontrollstation muss nicht direkt erfolgen. Es ist denkbar, dass die Verbindung zwischen der Satellitenstation und der Bodenkontrollstation über geeignete Relaisstationen, insbesondere in Form von Satelliten-Relaisstationen, erfolgt (sog. Inter-Satellite-Links) . Das hat den Vorteil, dass Signal-Verspätungen reduziert werden.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine globale Abdeckung zum Zwecke der Flugsicherung, Flugüberwachung und/oder Flugleitung mittels Broadcast-Signalen zu erzielen. Insbesondere die Regionen über Meeren und Ozeanen, aber auch Regionen mit dichtem Urwald, steilen Gebirgen oder großen Wüsten können dank der Erfindung flächendeckend bis in niedrige Höhen überwacht werden. Das hat den Vorteil, dass beispielsweise Luftfahrzeuge auf ihrem Flug aus Mittel- oder Südamerika nach Europa während des Überflugs des atlantischen Ozeans ständig überwacht werden können, obwohl dort keine Boden-Empfangsstationen vorhanden sind. Dadurch können bspw. der Flugsicherungsbehörde von Portugal (NAV Portugal), die für den Anflug über den Atlantik aus Mittel- und Südamerika zuständig ist, frühzeitig Informationen über die internationalen Luftfahrzeuge auf dem Weg nach Europa zur Verfügung gestellt werden. Der Luftbehörde von Portugal ist es somit möglich, bereits lange vor dem Erreichen des portugiesischen Überwachungsbereichs ein internationales Luftfahrzeug in die Planung der Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsaktivitäten mit einzubeziehen, so dass regionale Luftfahrzeuge frühzeitig und vorausschauend geleitet werden können. Dadurch wird die Flugsicherung, insbesondere im Hinblick auf die Berücksichtigung sowohl regionaler als auch internationaler Luftfahrzeuge mit Priorisierung der internationalen Luftfahrzeuge, zeitlich entzerrt, wodurch die Effizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsaktivitäten und damit die Kapazität für die Luftverkehrskontrolle deutlich verbessert werden kann. Außerdem können die erforderlichen Umleitungen von nationalen Luftfahrzeugen auf ein Minimum reduziert werden, wodurch sich eine Einsparung an Kraftstoff und eine Verringerung von Lärm und Abgasen ergibt .
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Flugsicherungsund Flugleitungsanordnung ist darin zu sehen, dass nunmehr während des gesamten Flugs eines Luftfahrzeugs, insbesondere auch während des Flugs über Regionen, in denen keine Radarabdeckung gegeben ist und keine ADS-B Boden- Empfangsstationen angeordnet sind, Informationen über das Flugzeug und seine Flugroute zur Verfügung stehen. Diese Informationen können Dritten kostenlos oder gegen Zahlung eines Entgelts zur Verfügung gestellt werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass Luftfahrtlinien über die aktuelle Position ihrer Luftfahrzeuge informiert sind. Aber auch für Flughäfen können diese zusätzlich zur Verfügung stehenden Informationen interessant sein, da sie diese Informationen zur Online-Aktualisierung der Ankunfts- und/oder Abflugpläne nutzen können. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass die satellitengestützten Empfangsstationen der erfindungsgemäßen Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung einen wesentlich größeren Abdeckungsbereich umfassen als die bekannten bodenbasierten Empfangsstationen. Eine Radarüberwachung des Luftraums ist teuer, was der Hauptgrund dafür ist, dass Radaranlagen zur Flugüberwachung derzeit nur einen kleinen Teil der Welt (der Erfinder schätzt weniger als 5% der Landmassen) abdecken. ADS-B Boden-Empfangsstationen haben aufgrund der Erdkrümmung nur einen relativ beschränkten Überwachungsbereich. Zur flächendeckenden Abdeckung des oberen Luftraums von Australien, der einer Überwachung des Luftraums oberhalb von 30000 Fuß entspricht, genügen etwa 30 ADS-B Bodenstationen. Für eine flächendeckende Überwachung des gesamten Flugverkehrs in den USA werden aber ca. 1500 ADS-B Boden- Empfangsstationen benötigt und müssen verteilt über die gesamte USA errichtet und eingesetzt werden.
Durch die Verlagerung der Empfangsstationen in das Weltall kann der Überwachungsbereich einer einzelnen Empfangsstation deutlich vergrößert werden, so dass die Anzahl der erforderlichen Empfangsstationen zur Realisierung einer Luftraumüberwachung in einer bestimmten Region reduziert werden kann. Zudem erlauben die Satelliten-Empfangsstationen nicht nur eine Überwachung des oberen Luftraums (oberhalb von Flight Level FL200 bzw. FL300) , sondern eine Luftraumüberwachung bis in niedrige Flughöhen und auch bis zum Boden (sog. FLO). Das bedeutet, dass mit der erfindungsgemäßen Flugsicherungs- und/oder
Flugleitungsanordnung mit einem relativ geringen Aufwand eine Flugsicherung und/oder Flugleitung bis hinab auf FLO erreicht werden kann. Ziel der Erfindung ist es insbesondere, mittels satellitengestützten ADS-B Empfangsstationen eine weltweite ADS-B Abdeckung zu realisieren, so dass eine weltweite Flugraumüberwachung ohne Radar- und/oder ADS-B Bodenstationen möglich ist.
Zur Realisierung der vorliegenden Erfindung wird eine Konstellation mehrerer die Erde erdnah umkreisender Satelliten benötigt, da das von den Luftfahrzeugen ausgesandte Broadcast-Signal nur eine beschränkte Reichweite hat. Darüber hinaus wird das Broadcast-Signal in den Luftfahrzeugen derzeit nur nach unten, nach vorne und nach hinten (aber nicht nach oben) abgestrahlt. Das bedeutet, dass das Broadcast-Signal von direkt oberhalb des Luftfahrzeugs positionierten Satelliten eher schlecht empfangen werden kann. Zum Empfang des Broadcast-Signals werden deshalb vorzugsweise schräg über dem Luftfahrzeug angeordnete, insbesondere am Horizont stehende Satelliten Empfangsstationen herangezogen. Selbstverständlich ist es aber denkbar, dass Luftfahrzeuge in Zukunft auch mit Sendern ausgestattet werden, welche das Broadcast-Signal nach oben abstrahlen, insbesondere wenn sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene satellitenbasierte Überwachungssystem durchsetzen sollte. Zumindest wenn die Sendestationen an der Oberseite von Luftfahrzeugen angeordnet sind, ist der Empfang der Broadcast-Signale eines Luftfahrzeugs von direkt oberhalb des Luftfahrzeugs stehenden Satelliten problemlos möglich.
Auch die Frequenzen und die Sendeleistung der Broadcast- Signal können sich in zukünftigen ADS-B Systemen gegenüber heutigen Überwachungssystemen ändern. Das Prinzip des unadressierten, periodischen Abstrahlens des Broadcast- Signals bleibt aber auch in zukünftigen ADS-B Systemen erhalten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Satelliten- Empfangsstationen in einer Umlaufbahn von unter 3000 km oberhalb der Erdoberfläche die Erde umlaufen. Gemäß dieser Weiterbildung werden also keine geostationären Satelliten eingesetzt, da deren Umlaufbahn einen relativ großen Abstand zur Erdoberfläche aufweist (ca. 36000 km), sondern erdnahe Satelliten. Vorzugsweise sind die Satelliten- Empfangsstationen Bestandteil von so genannten Low Earth Orbit (LEO) -Satelliten. Diese Satelliten sind in einer Umlaufbahn von etwa 160 - 2000 km oberhalb der Erdoberfläche positioniert. Insbesondere könnten die Empfangsstationen in Satelliten in einer Umlaufbahn von etwa 600 - 900 km oberhalb der Erdoberfläche eingesetzt werden. Entscheidend ist dabei, dass das von den Sendestationen der Luftfahrzeuge ausgesandte Broadcast-Signal von den Satelliten-Empfangsstationen (auch unter ungünstigen Bedingungen) noch sicher und zuverlässig empfangen werden kann. Es wird aber betont, dass die vorliegende Erfindung mit beliebigen Satelliten realisiert werden kann und nicht auf Satelliten einer bestimmten Umlaufbahn beschränkt ist. Falls das herkömmliche Broadcast- Signal von Satelliten in höheren Umlaufbahnen nur schwach empfangen werden kann, wäre es denkbar, dass die Luftfahrzeuge ein gegenüber dem herkömmlichen Signal verstärktes Broadcast-Signal mit einer höheren Sendeleistung aussenden oder die Sender in den Luftfahrzeugen derart positioniert werden, bspw. an der Oberseite der Luftfahrzeuge, dass der Empfang des Broadcast-Signals durch Satelliten-Empfangsstationen verbessert wird und somit auch von Satelliten in mittleren Umlaufbahnen (z.B. Galileo- Satelliten) und von geostationären Satelliten problemlos empfangen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Satelliten- Empfangsstationen derart um die Erde umlaufen, dass deren Empfangsbereiche zumindest zeitweise geografische Regionen abdecken, die lediglich unzureichend mit Boden- Empfangsstationen abgedeckt sind. Vorteilhafterweise laufen die Satelliten-Empfangsstationen derart um die Erde, dass deren Empfangsbereiche auch Meer-, Gebirgs-, Urwald- und/oder Wüstenregionen abdecken.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Satelliten-Empfangsstationen derart ausgebildet sind, dass sie ein Broadcast-Signal einer als Mode S 1090 MHz Extended Squitter ausgebildeten Sendestation eines zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs empfangen. Alternativ oder zusätzlich können die Satelliten-Empfangsstationen auch derart ausgebildet sein, dass sie ein 978 MHz Universal Access Transceiver (UAT) -Signal empfangen. Schließlich können die Satelliten-Empfangsstationen alternativ oder zusätzlich auch derart ausgebildet sein, dass sie ein VHF Data Link Mode 4 (VDLM 4) -Signal im Frequenzband 108 bis 137 MHz empfangen.
Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Satelliten-Empfangsstationen mindestens eine Sendeeinheit aufweisen, die ein weiteres Broadcast-Signal mit Informationen über die Position von Luftfahrzeugen sendet. Mit dieser Weiterbildung kann ein so genannter Traffic Information Services-Broadcast (TIS-B) realisiert werden, durch den mit ADS-B ausgestattete Luftfahrzeuge mit einem vollständigeren Abbild des sie umgebenden Luftraums vorsorgt werden können. TIS-B ist ein Dienst, der mit ADS-B ausgestattete Luftfahrzeuge mit Überwachungsdaten über nicht mit ADS-B ausgestattete Luftfahrzeuge versorgt. TIS-B umfasst Überwachungsinformationen, die von einer oder mehreren Überwachungsquellen, wie beispielsweise von einem Überwachungsradar, zur Verfügung gestellt werden. Die Überwachungsinformationen werden verarbeitet und konvertiert, damit sie von mit ADS-B ausgestatteten Luftfahrzeugen genutzt werden können. TIS-B kann auch in ADS-B Anwendungen umfassend mehrere ADS-B Datenverbindungen genutzt werden, um eine Quervernetzung oder eine Gateway-Funktion zwischen den mit ADS-B ausgestatteten Luftfahrzeugen unter Verwendung der verschiedenen Datenverbindungen zur Verfügung zu stellen. Diese TIS-B Unterfunktion wird auch als Automatic Dependent Surveillance- Rebroadcast (ADS-R) bezeichnet. Zwei
Kommunikationsverbindungsprotokolle wurden bisher für den Einsatz in ADS-R Anwendungen genehmigt. Universal Access Transceiver (UAT) , das meistens von Kleinluftfahrzeugen eingesetzt wird, und das 1090 MHz Mode S Extended Squitter (1090 ES), das üblicherweise in Luftfahrzeugen für den kommerziellen Einsatz verwendet wird.
Um ein Abhören und Weiterverwerten des Broadcast-Signals durch Unbefugte zu vermeiden, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass die Satelliten-Empfangsstationen Mittel zum Entschlüsseln eines von der Sendestation des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs verschlüsselt ausgesandten Broadcast-Signals aufweist. Die verschlüsselte Übermittlung des Broadcast- Signals kann eine mögliche Weiterentwicklung im Rahmen von ADS-B darstellen. Selbstverständlich sind auch andere Weiterentwicklungen von ADS-B denkbar, die ebenfalls von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sein sollen. Gemäß dieser Ausführungsform können die Broadcast Signale nicht von beliebigen Empfangsstationen empfangen bzw. die darin enthaltenen Informationen extrahiert werden. Vielmehr wird das Broadcast-Signal verschlüsselt ausgesandt, so dass es nur von mit entsprechenden Entschlüsselungsmechanismen ausgestatteten Empfangsstationen empfangen und entschlüsselt werden kann.
Um ein Abhören der über die Funkübertragungsstrecke zwischen der Satelliten-Empfangsstation, die das Broadcast-Signal empfangen hat, und den Satelliten-Bodenkontrollstationen übertragenen Daten durch unbefugte Dritte zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass die Satelliten-Empfangsstationen Mittel zum Verschlüsseln der an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale weiterzuleitenden Daten des Broadcast- Signals aufweisen. Die verschlüsselten Daten werden von der Satelliten-Empfangsstation entweder unmittelbar oder mittelbar über Relaisstationen an eine der Satelliten- Bodenkontrollstationen übermittelt .
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Verfahren zur Flugsicherung und/oder Flugleitung von Luftfahrzeugen der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Empfangsstationen als Satelliten-Empfangsstationen ausgebildet ist, wobei das von der mindestens einen Sendestation des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs ausgesandte Broadcast-Signal von mindestens einer der Satelliten-Empfangsstationen empfangen und zumindest ein Teil der in dem Broadcast-Signal enthaltenen Daten über eine Funkübertragungsstrecke an eine Satelliten- Bodenkontrollstation und weiter an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale oder andere Organisationen weitergeleitet wird.
Schließlich wird vorgeschlagen, dass die in dem von der mindestens einen Satelliten-Empfangsstation empfangenen Broadcast-Signal enthaltenen Daten Dritten, insbesondere einer Fluglinie des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs, Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsbehörden und Flughäfen, zur Verfügung gestellt werden. Auf diese Weise verfügt bspw. die Fluglinie stets über aktuelle Positionsund Zustandsinformationen für alle ihre Luftfahrzeuge beziehungsweise für die ADS-B-fähigen Luftfahrzeuge. Damit kann die Fluglinie den Einsatz und die Verfügbarkeit ihrer Luftfahrzeuge wesentlich besser kontrollieren und steuern als dies bisher möglich war. Dadurch kann die Effizienz der Luftfahrzeuge gesteigert werden. Dies ist erst mit der vorliegenden Erfindung möglich, da erst durch diese Erfindung überhaupt eine globale Überwachung des Flugverkehrs, insbesondere im Bereich der Meere und Ozeane und auch der Polregionen, möglich ist.
Anliegend werden anhand der Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
Figur 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform; und
Figur 3 eine aus dem Stand der Technik bekannte
Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung in scheraatischer Ansicht.
Figur 3 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung. Die Anordnung dient zur Flugsicherung und/oder Flugleitung von Luftfahrzeugen 1, 2, insbesondere Flugzeugen. In den Luftfahrzeugen 1, 2 ist jeweils mindestens eine Sendestation 3, 4 angeordnet. Die Sendestationen 3, 4 senden regelmäßig ein Broadcast-Signal , bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel in Form eines 1090 MHz Mode S Extended Squitter Signals (1090 ES), das von beliebigen Empfangsstationen empfangen werden kann. Zur Veranschaulichung der Broadcast-Eigenschaften des 1090 ES- Signals sind in Figur 3 um die Sendestationen 3, 4 herum konzentrische Kreise eingezeichnet. Diese Kreise entsprechen einem ersten 1090 ES-Signal 5 einer ersten Sendestation 3 und einem zweiten 1090 ES-Signal 6 einer zweiten Sendestation A. Eine solche Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung ist im Stand der Technik unter der Bezeichnung Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) bekannt.
Die bekannte ADS-B Anordnung umfasst des Weiteren mehrere zueinander beabstandete, am Boden angeordnete Empfangsstationen, von denen in Figur 3 beispielhaft lediglich zwei Empfangsstationen 7, 8 dargestellt sind. Die Empfangsstationen 7, 8 stehen über Verbindungsleitungen 9, 10 mit einer Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale 11 in Verbindung. Alternativ oder zusätzlich können die Empfangsstationen 7, 8 auch über Funk oder auf beliebig andere Weise mit der Flugsicherungs- und/oder
Flugleitungszentrale 11 in Verbindung stehen. Die Zentrale 11 wird von einer nationalen beziehungsweise regionalen Flugsicherungsbehörde, beispielsweise der deutschen Flugsicherung (DFS) oder der Maastricht Upper Area Control (MUAC), betrieben beziehungsweise verwaltet.
Die Luftfahrzeuge 1, 2 senden - wie gesagt - regelmäßig, auf eigene Veranlassung und ohne eine spezielle Empfängeradresse bzw. einen speziellen Empfänger zu adressieren Broadcast- Signale 5, 6 aus. In dem 1090 ES-Signal 5, 6 sind Informationen betreffend das Luftfahrzeug 1, 2 enthalten, welches das Signal 5; 6 aussendet. Die Informationen umfassen beispielsweise die Position, die Höhe, die Geschwindigkeit, die Flugrichtung, den Abflugort, den Zielort, das Rufzeichen, die Flugzeugklasse etc. des Luftfahrzeugs 1; 2. Die Höhe und die Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs 1, 2 wird anhand geeigneter Erfassungsgeräte an Bord der Luftfahrzeuge 1, 2 ermittelt. Die Position der Luftfahrzeuge 1, 2 wird anhand geeigneter, vorzugsweise satellitengestützter Positionsbestimmungssysteme, beispielsweise mittels Global Positioning System (GPS) -Satelliten, ermittelt. Dabei müssen geeignete Einrichtungen (z.B. eine Satelliten- Empfangsantenne, Rechenmittel, etc.) zur satellitengestützten Positionsbestimmung der Luftfahrzeuge 1, 2 an Bord der Luftfahrzeuge 1, 2 vorhanden sein. Alternativ kann die Positionsbestimmung der Luftfahrzeuge 1, 2 auch mittels anderer Global Navigation Satellite Systems (GNSS) erfolgen, bspw. GLONASS-Satelliten (das russische Pendant zum amerikanischen NAVSTAR-GPS) , mittels Galileo-Satelliten, oder mittels Compass-Satelliten einschließlich derer Verbesserungssysteme (WAAS, EGNOS, MTSAT, GAGAN, etc.) erfolgen. Wie die Position der Luftfahrzeuge 1, 2 letzten Endes ermittelt wird, ist nicht von Bedeutung. Entscheidend ist, dass über das 1090 ES-Broadcast-Signal 5, 6 neben anderen Informationen bezüglich des Luftfahrzeugs 1; 2 einschließlich der aktuellen Flugeigenschaften auch die aktuelle Position des Luftfahrzeugs 1; 2 übermittelt wird.
Die von den Sendeeinheiten 3, 4 ausgesandten Broadcast- Signale 5, 6 werden u. a. auch von den Boden- Empfangsstationen 7, 8 empfangen (vgl. Pfeile 5' und 6'). Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die zur Veranschaulichung gezeichneten Pfeile 5' und 6' nicht bedeuten, dass zwischen den Sendestationen 3, 4 und den Empfangsstationen 7, 8 eine Point-to-Point-Verbindung ausgebildet ist. Ganz im Gegenteil, die Signale 5, 6 sind von jedermann empfangbare Broadcast-Signale. Zumindest ein Teil der in den empfangenen Broadcast-Signalen 5, 6 enthaltenen Informationen bezüglich der Luftfahrzeuge 1, 2 wird über die Verbindungsleitungen 9, 10 an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale 11 oder andere Organisationen übermittelt, wo sie für eine Weiterverarbeitung zur Verfügung stehen. Durch die in der Zentrale 11 zur Verfügung stehenden Informationen ist eine sog. Air-to-Air Surveillance Application (ASA) sowie eine Air-to-Ground Surveillance Application (GSA) mit hoher Genauigkeit realisierbar. Eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Figur 1 dargestellt. Gleiche Elemente oder Bauteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der in Figur 3 dargestellten bekannten Anordnung versehen. Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Flugsicherungs- und/oder
Flugleitungsanordnung gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, dass zumindest ein Teil der Empfangsstationen nicht mehr am Boden, sondern im Weltraum angeordnet ist.
In Figur 1 ist beispielhaft lediglich eine Satelliten- Empfangsstation 20 gezeigt, selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Anordnung auch wesentlich mehr Satelliten- Empfangsstationen 20 umfassen. Die in Figur 1 dargestellte Satelliten-Empfangsstation 20 umfasst eine Sende-Empfangs- Antenne 20' sowie eine geeignete Verarbeitungs- und Recheneinheit (nicht dargestellt) zur Verarbeitung der empfangenen 1.090 ES-Broadcast-Signale 5, 6. Der Empfang der von den Sendestationen 3 bzw. 4 ausgesandten Broadcast- Signale 5, 6 durch die Satelliten-Empfangsstation 20 ist in Figur 1 symbolisch durch Pfeile 5' ' ' und 6' ' ' veranschaulicht. Die empfangenen Broadcast-Signale 5, 6 bzw. die darin enthaltenen ADS-B Informationen werden von der Satelliten-Empfangsstation 20 über eine Funkübertragungsstrecke 21 an eine Satelliten- Bodenkontrollstation 22 weitergesendet. Dort werden die ADS-B Daten verarbeitet und für eine Weiterleitung an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale 11 über eine Verbindung 23 aufbereitet.
Auch bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es natürlich möglich, dass das von einem der Luftfahrzeuge 1, 2 ausgesandte Broadcast-Signal 5; 6 durch ein anderes Luftfahrzeug 2; 1 empfangen und dort ausgewertet wird. Die in dem anderen Flugzeug 2; 1 empfangenen Informationen bezüglich des anderen Flugzeugs 1; 2 können zur Realisierung eines Systems zur Verhinderung von Kollisionen zwischen Luftfahrzeugen 1, 2, beispielsweise in Form einer Traffic Collision Avoidance Systems (TCAS) verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Überwachungsanordnung stellt Mittel zur Verfügung, um eine weltraumbasierte ADS-B-Überwachung zu realisieren unter Verwendung von Satelliten-Empfangsstationen 20, die 1090 ES-Signale 5, 6 von Luftfahrzeugen' 1, 2 empfangen. Des Weiteren kann die Anordnung auch ein ADS-B Rebroadcast (ADS-R) , ein Traffic Information Service Broadcast (TIS-B) und ein Flight Information Broadcast (FIS- B) unter Verwendung des 1.090 ES-Signals 5, 6 über Satelliten-Empfangsstationen 20 zur Verfügung stellen.
Die weltraumbasierte ADS-B-Überwachung kann eine bestehende bodenbasierte ADS-B-Überwachung (mit Boden-Empfangsstationen 7, 8) ergänzen bzw. verbessern. Eine entsprechende, beispielhaft dargestellte bodenbasierte Empfangsstation 8 zum Empfang von ADS-B Broadcast Signalen 5' , 6' ist in Figur 1 gestrichelt dargestellt. Alternativ kann erfindungsgemäß eine globale ADS-B-Überwachung realisiert werden, welche Satelliten-Empfangsstationen 20 als einzige Empfangsstationen, d. h. keine zusätzlichen bodenbasierten Empfangsstationen 8, umfasst.
Zusätzlich zu Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsfunktionen (sog. Air Traffic Control (ATC) Tasks) , können die empfangenen ADS-B-Daten anderen Nutzern zur Verfügung gestellt und von diesen verwendet werden. So ist es beispielsweise denkbar, die ADS-B-Informationen auch dazu einzusetzen, einer Airline die aktuelle Position ihrer Luftfahrzeuge 1, 2 zur Verfügung zu stellen. Dies kann im Falle von Verspätungen von Linien-Luftfahrzeugen 1, 2 oder aber in einem Notfall hilfreich sein. Die Airline kann dadurch den Einsatz ihrer Luftfahrzeuge wesentlich besser, vorausschauender und effizienter planen.
ADS-B umfasst eine regelmäßige, unaufgeforderte Übertragung von Daten bzw. Informationen bezüglich eines Luftfahrzeugs 1; 2, die an Bord des Luftfahrzeugs 1, 2 zur Verfügung stehen. Die übermittelten Informationen umfassen Überwachungsdaten, wie beispielsweise die Position, die Höhe, die Geschwindigkeit, die Richtung, ein Rufzeichen des Luftfahrzeugs 1, 2, die Luftfahrzeugklasse und andere. ADS-B Signale 5, 6 werden spontan, selbständig, regelmäßig und ohne eine besondere Empfangsadresse übermittelt. Insofern unterscheiden sich die ADS-B-Signale von ADS-Contract (ADS-C) Nachrichten, die über eine Point-to-Point-Verbindung zu geostationären Kommunikationssatelliten übertragen werden. Die geostationären Kommunikationssatelliten befinden sich in einer Umlaufbahn von einigen zehntausend Metern oberhalb der Erdoberfläche 29, insbesondere in etwa 36000 Kilometern oberhalb der Erdoberfläche 29. Die Point-to-Point- Kommunikationsverbindung ist kostenpflichtig und relativ teuer, so dass zur Übermittlung der Informationen eines Luftfahrzeugs 1, 2 während eines längeren Interkontinentalflugs allein aufgrund der erforderlichen Übertragungszeiten für die Luftfahrzeug-Informationen relativ hohe Kosten entstehen, die von den Airlines und letzten Endes von den Nutzern der Luftfahrzeuge 1, 2 (den Passagieren oder den Luftfracht-Kunden) nicht akzeptiert würden. Gegenüber der ADS-C-Überwachung des Luftraums bietet die erfindungsgemäß vorgeschlagene weltraumbasierte ADS-B-Überwachung deutliche Vorteile hinsichtlich einer möglichst einfachen und kostengünstigen Überwachung der Luftfahrzeuge 1, 2.
Schließlich erlaubt die vorliegende Erfindung auch die Realisierung von sog. Air-to-Ground-Surveillance Applications (GSA) in Regionen, die nicht durch Primär- und/oder Sekundärradar abgedeckt sind. Auch ohne Radar-Abdeckung ist in diesen Regionen mit der erfindungsgemäßen weltraumbasierten ADS-B-Überwachung eine ATC-Überwachung realisierbar. Dies ist insbesondere in Regionen interessant, wo ADS-B Boden-Empfangsstationen 7, 8 nur mit großem Aufwand bzw. sogar gar nicht angeordnet werden können.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es zudem erstmals möglich, den Luftraum auch in niedrigeren Flughöhen kontinuierlich zu überwachen. Eventuell kann eine Überwachung realisiert werden, die bis hinab auf die Erdoberfläche 29, beispielsweise bis auf die Landebahn eines Flughafens, reichen kann. Dies wird dadurch erreicht, dass sich die Satelliten-Empfangsstationen 20 oberhalb der Luftfahrzeuge 1, 2 befinden und - anders als die bisher eingesetzten Radar- und ADS-B Boden-Empfangsstationen 7, 8 - keine terrestrischen Systeme sind, die aufgrund der Erdkrümmung und auch durch Hindernisse, bspw. Gebäude, Vegetation oder Hügel und Berge, im Empfang der Broadcast-Signale 5, 6 behindert werden können.
So wie die terrestrische ADS-B Überwachung könnte auch das erfindungsgemäß vorgeschlagene weltraumbasierte ADS-B-System ein wesentlicher Bestandteil des US Next Generation Air Transportation Systems (NextGen) , des Australian Air Traffic Surveillance Systems sowie entsprechender weiterer Systeme in Europa, Asien und anderen Teilen der Welt werden. Es ist davon auszugehen, dass die weltraumbasierte ADS-B-Überwachung in Zukunft eine entscheidende Komponente der Luftverkehrsüberwachung in der Welt wird. Die Erfindung stellt eine verbesserte Überwachung der Luftfahrzeuge 1, 2 im Luftraum sowie eine verbesserte Erkenntnis über den aktuellen Luftverkehr in dem umgebenden Luftraum sowohl für Piloten als auch für Fluglotsen zur Verfügung. Das weltraumbasierte ADS-B ist dafür ausgelegt, die Sicherheit, die Kapazität und die Effizienz der regionalen Luftüberwachungen zu verbessern und gleichzeitig eine flexible, ohne großen Aufwand erweiterbare Plattform zur Verfügung zu stellen, um Möglichkeiten für zukünftiges Wachstum im Luftverkehr zu berücksichtigen.
Durch den Einsatz von Satelliten-Empfangsstationen 20 werden die Vorteile einer ADS-B insbesondere auch für solche Regionen problemlos und kostengünstig realisierbar, in denen bisher eine ADS-B-Überwachung nur mit großem Aufwand oder gar nicht realisierbar war, beispielsweise im Bereich von Meeren oder Ozeanen oder in Regionen mit einer schwachen Infrastruktur. Zusätzlich zu den
Luftverkehrsüberwachungsfunktionen kann der Airline eine globale Überwachung ihrer eigenen Luftverkehrsflotte ermöglicht werden.
In Figur 2 ist ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel aus Figur 1 insbesondere dadurch, dass die von der Satelliten-Empfangsstation 20 empfangenen Broadcast-Signale 5, 6 bzw. die darin enthaltenen Informationen von der Satelliten-Empfangsstation 20 nicht direkt zurück zur Erdoberfläche (zur Satelliten- Bodenkontrollstation 22), sondern über eine Funkverbindung 25 zunächst an einen anderen Satelliten 26 übertragen werden. Das von der Satelliten-Empfangsstation 20 empfangene Broadcast-Signal 5, 6 bzw. die darin enthaltenen Informationen können von dem weiteren Satelliten 26 aus entweder nochmals an weitere Satelliten (nicht gezeigt) oder aber zur Satelliten-Bodenkontrollstation 22 übertragen werden. Der weitere Satellit 26 kann ebenfalls eine Empfangsstation für die 1.090 ES Broadcast-Signale 5, 6 der Luftfahrzeuge 1, 2 umfassen. Es ist aber auch denkbar, dass der weitere Satellit 26 - wie in dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel - einfach als Relaisstation zum Empfang der Signale von der Satelliten-Empfangsstation 20 über die Funkverbindung 25 und zur Weiterleitung der in dem Signal enthaltenen Informationen an die Satelliten- Bodenkontrollstation 22 dient, ohne dass der Satellit 26 selbst von den Luftfahrzeugen 1, 2 ausgesandte 1.090 ES Broadcast-Signale 5, 6 empfangen kann.
In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Broadcast-Signale 5, 6 bzw. die darin enthaltenen Informationen über eine Funkverbindung 27 von dem Satelliten 26 an die Satelliten-Bodenkontrollstation 22 gesendet. Die über die Funkverbindung 27 empfangenen Informationen über die Luftfahrzeuge 1, 2, die in den von der Satelliten- Empfangsstation 20 empfangenen Broadcast-Signalen 5' ' ' , 6' ' ' enthalten waren, werden von der Bodenkontrollstation 22 über eine Leitung 23 an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale 11 übertragen. Alternativ wäre auch eine Funkübertragung zwischen der Bodenkontrollstation 22 und der Zentrale 11 denkbar.
Die Übermittlung der von einer Satelliten-Empfangsstation 20 empfangenen Broadcast-Signale 5' ' ' , 6' ' ' zur Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale 11 mittelbar über weitere Satelliten 26 ist insbesondere in Regionen vorteilhaft, in denen die nächste Satelliten-Bodenkontrollstation 22 zum Empfangen der Funksignale 27 außer Reichweite des die Broadcast-Signale 5''', 6' ' ' empfangenden Satelliten 20 angeordnet ist, wie beispielsweise im Bereich von Meeren und Ozeanen.

Claims

Patentansprüche
1. Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsanordnung für Luftfahrzeuge (1, 2), umfassend mindestens eine Sendestation (3, 4) in einem zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeug (1, 2) und mehrere zueinander beabstandete Empfangsstationen (20), die mit einer Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale (11) in Verbindung stehen, wobei die mindestens eine Sendestation (3, 4) des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs (1, 2) ein Broadcast-Signal (5, 6) aussendet, mindestens eine der Empfangsstationen (20) das Broadcast-Signal (5, 6) empfängt und zumindest einen Teil der in dem Broadcast-Signal (5, 6) enthaltenen Daten an die Flugsicherungs- und/oder
Flugleitungszentrale (11) oder andere Organisationen weiterleitet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Empfangsstationen (20) als Satelliten- Empfangsstationen ausgebildet ist, die das von der mindestens einen Sendestation (3,4) des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs (1, 2) ausgesandte Broadcast-Signal (5, 6) empfangen und zumindest einen Teil der darin enthaltenen Daten über eine Funkübertragungsstrecke (21; 25, 27) an eine Satelliten- Bodenkontrollstation und weiter an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale (11) oder andere Organisationen weiterleiten.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) in einer Umlaufbahn von unter 3000 km oberhalb der Erdoberfläche (29) um die Erde umlaufen.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) Bestandteil von Low Earth Orbit (LEO) -Satelliten sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) derart um die Erde umlaufen, dass deren Empfangsbereiche zumindest zeitweise geographische Regionen abdecken, die lediglich unzureichend mit Boden- Empfangsstationen (7, 8) abgedeckt sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) derart um die Erde umlaufen, dass deren Empfangsbereiche Meer-, Gebirgs-, Urwald- und/oder Wüstenregionen abdecken.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) derart ausgebildet sind, dass sie ein 1090 MHz Broadcast-Signal (5, 6) einer als Mode S Extended Squitter ausgebildeten Sendestation (3, 4) eines zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs (1, 2) empfangen.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) derart ausgebildet sind, dass sie ein 978 MHz Universal Access Transceiver-Signal empfangen.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) derart ausgebildet sind, dass sie ein VHF Data Link
Mode 4-Signal im Frequenzbereich von 108 bis 137 MHz empfangen.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) mindestens eine Sendeeinheit aufweisen, die ein weiteres Broadcast-Signal mit Luftverkehrsinformationen von Luftfahrzeugen (1, 2) sendet.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) mindestens eine Sendeeinheit aufweisen, die ein weiteres Broadcast- Signal mit Luftverkehrsinformationen von anderen, vorzugsweise bodengestützten Überwachungseinheiten, insbesondere einem Sekundärradar oder einer ADS-B Bodenstation (7, 8), sendet.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverkehrsinformationen Positionsinformationen von mindestens einem Luftfahrzeug (1, 2) sind.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) Mittel zum Entschlüsseln eines von der Sendestation (3, 4) des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs (1, 2) verschlüsselt ausgesandten Broadcast-Signals (5, 6) aufweist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Empfangsstationen (20) Mittel zum Verschlüsseln der an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale (11) weiterzuleitenden Daten des Broadcast-Signals (5, 6) aufweisen.
14. Verfahren zur Flugsicherung und/ oder Flugleitung von Luftfahrzeugen (1, 2), wobei mindestens eine Sendestation (3, 4) in einem zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeug (1, 2) ein Broadcast-Signal (5, 6) aussendet, das von mindestens einer von mehreren zueinander beabstandeten Empfangsstationen (20) empfangen wird, welche zumindest einen Teil der in dem Broadcast-Signal (5, 6) enthaltenen Daten an eine Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale (11) oder andere Organisationen weiterleitet, dadurch gekennzeichnet:, dass zumindest ein Teil der Empfangsstationen als Satelliten-Empfangsstationen (20) ausgebildet ist, wobei das von der mindestens einen Sendestation (3, 4) des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs (1, 2) ausgesandte Broadcast- Signal (5, 6) von mindestens einer der Satelliten- Empfangsstationen (20) empfangen und zumindest ein Teil der in dem Broadcast-Signal (5, 6) enthaltenen Daten über eine Funkübertragungsstrecke (21; 25, 27) an eine Satelliten-Bodenkontrollstation und weiter an die Flugsicherungs- und/oder Flugleitungszentrale (11) oder andere Organisationen weitergeleitet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem von der mindestens einen der Satelliten- Empfangsstationen (20) empfangenen Broadcast-Signal (5, 6) enthaltenen Daten Dritten, insbesondere einer Fluglinie des zu sichernden und/oder zu leitenden Luftfahrzeugs (1, 2), Flugsicherungs- und/oder Flugleitungsbehörden und Flughäfen, zur Verfügung gestellt werden.
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