DE102010014805B4

DE102010014805B4 - Modul und Verfahren zum Erzeugen eines Steuersignals beim Eintritt in ein Flugzeug

Info

Publication number: DE102010014805B4
Application number: DE201010014805
Authority: DE
Inventors: Jürgen Unruh; Markus Witte
Original assignee: Lufthansa Cargo AG
Current assignee: Lufthansa Cargo AG
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2030-04-14
Also published as: DE102010014805A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensormodul zum Erzeugen eines Steuersignals beim Eintritt in ein Flugzeug (11). Das Sensormodul umfasst einen Signalausgang (25), einen Airportsensor (20) zum Feststellen einer Annäherung an einen Flughafen und einen Flugzeugsensor (21) zum Feststellen des Eintritts in ein Flugzeug (11). An dem Signalausgang (25) liegt kein Steuersignal an, wenn einer der beiden folgenden Zustände vorliegt: Erstens, die Meldung des Airportsensors (20) ist negativ und der Flugzeugsensor (21) ist inaktiv, oder zweitens, der Flugzeugsensor (21) ist aktiv und die Meldung des Flugzeugsensors (21) ist negativ. An dem Signalausgang ein liegt ein Steuersignal an, wenn der folgende Zustand vorliegt: Der Flugzeugsensor (21) ist aktiv und die Meldung des Flugzeugsensors (21) ist positiv. Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Verfahren. Mit der Erfindung wird ein zweistufiges Verfahren vorgestellt, bei dem auf der ersten Stufe festgestellt wird, ob das Sensormodul (16) sich an einen Flughafen annähert, und bei dem auf der zweiten Stufe festgestellt wird, ob das Sensormodul (16) in ein Flugzeug (11) eintritt. Durch den zweistufigen Ablauf wird ein zielgenaues Steuersignal erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensormodul zum Erzeugen eines Steuersignals beim Eintritt in ein Flugzeug. Bestimmte Geräte, wie beispielsweise Mobilfunk-Sender, dürfen während eines Flugs nicht betrieben werden. Wünschenswert ist es, dass diese Geräte vor dem Flug automatisch abgeschaltet werden. Das erfindungsgemäß erzeugte Steuersignal kann beispielsweise zum Abschalten solcher Geräte verwendet werden. Möglich ist es auch, das Steuersignal zu anderen Zwecken zu verwenden. Beispielsweise können bestimmte Informationen auf ein elektronisches Handgerät eines Passagiers übertragen werden, sobald der Passagier mit dem Handgerät ein Flugzeug betritt.
Es sind Sensormodule bekannt, die mit Sensoren bestimmte Messwerte aufnehmen und die ein Steuersignal erzeugen, sobald Messwerte aufgenommen werden, die für den Eintritt in ein Flugzeug charakteristisch sind. Ein Kriterium, an dem sich Sensormodule gemäß dem Stand der Technik orientieren, ist die Frequenz des Bordnetzes, siehe US 6,281,797 B1 und US 7,501,944 B2 . Diese Frequenz war bislang einheitlich und lag bei 400 Hz. Das Sensormodul konnte also diese Frequenz überwachen und aus der Anwesenheit eines 400 Hz-Signals schließen, dass es sich in einem Flugzeug befand. Bei neueren Flugzeugen wie dem Airbus A 380 und der Boeing 787 ist die Frequenz im Bordnetz variabel zwischen 370 Hz und 770 Hz und wird für jeden Verbraucher nach Bedarf umgerichtet.
Aus der JP 2008-28724 A ist ein persönliches Mobilfunkgerät bekannt, das mit einem Identifikationsmodul zusammenwirkt. Die EP 2 020 754 A1 beschreibt ein Modul zur Positionskontrolle eines Objekts, bei dem festgestellt wird, ob die Vorrichtung sich in einem Flugzeug befindet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein Sensormodul vorzustellen, die vor dem Flug mit hoher Sicherheit ein Steuersignal erzeugen, während fehlerhafte Steuersignale außerhalb eines Flugzeugs nur in geringem Umfang auftreten. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Das Sensormodul umfasst einen Signalausgang, einen Airportsensor zum Feststellen einer Annäherung an einen Flughafen und einen Flugzeugsensor zum Feststellen eines Eintritts in ein Flugzeug. An dem Signalausgang liegt kein Steuersignal an, wenn einer der beiden folgenden Zustände vorliegt. Die Meldung des Airportsensors ist negativ und der Flugzeugsensor ist inaktiv; oder der Flugzeugsensor ist aktiv und die Meldung des Flugzeugsensors ist negativ. An dem Signalausgang liegt ein Steuersignal an, wenn der folgende Zustand vorliegt: der Flugzeugsensor ist aktiv und die Meldung des Flugzeugsensors wechselt von negativ auf positiv. Erfindungsgemäß umfasst der Flugzeugsensor einen ATC-Sensor, der bei einem Abfall eines 1030 MHz-Signals und gleichzeitigem Anstieg eines 1090 MHz-Signals von negativ auf positiv wechselt.
Zunächst werden einige Begriffe erläutert. Über den Steuerausgang wird das Steuersignal zur Verfügung gestellt. Ein mit dem Steuerausgang verbundenes Gerät kann das Steuersignal nutzen, um beim Eintritt in ein Flugzeug eine bestimmte Aktion durchzuführen. Das Steuersignal kann dauerhaft am Steuerausgang anliegen, solange das Sensormodul sich in dem Flugzeug befindet. Möglich ist es auch, dass nur beim Eintritt in das Flugzeug kurzzeitig ein Steuersignal am Steuerausgang anliegt. Das mit dem Sensormodul angesteuerte Gerät kann direkt an den Steuerausgang angeschlossen sein. Möglich ist es auch, dass es von weiteren Bedingungen abhängen soll, ob das Gerät die betreffende Aktion durchführt. Dazu können weitere Einrichtungen zwischen den Steuerausgang und das Gerät geschaltet sein.
Der Airportsensor gibt eine positive Meldung, wenn er feststellt, dass ein Flughafen in der Nähe ist. Ist kein Flughafen in der Nähe, gibt er eine negative Meldung. Der Flugzeugsensor gibt beim Eintritt in ein Flugzeug eine positive Meldung. Mit der Angabe „beim Eintritt in ein Flugzeug” wird zum Ausdruck gebracht, dass die positive Meldung spätestens zu Beginn der Flugphase vorliegen muss, also zu dem Zeitpunkt, zu dem das Gerät ausgeschaltet sein muss. Außerhalb eines Flugzeugs gibt der Flugzeugsensor eine negative Meldung. Ein Sensor ist inaktiv, wenn er abgeschaltet ist oder wenn er zwar in Betrieb ist, ein von ihm ausgesandtes Signal aber keinen Einfluss auf das Steuersignal am Steuerausgang hat.
Die Erfindung schlägt einen zweistufigen Ablauf vor. Zunächst wird mittels des Airportsensors festgestellt, ob sich das Sensormodul in der Nähe eines Flughafens befindet. Ist dies nicht der Fall, gibt der Airportsensor eine negative Meldung. Am Steuerausgang liegt dann kein Steuersignal an. Stellt der Airportsensor fest, dass sich das Sensormodul an einen Flughafen annähert, schaltet er um auf ein positives Signal und der Flugzeugsensor wird aktiviert. Stellt anschließend der Flugzeugsensor den Eintritt in ein Flugzeug fest, so gibt er eine positive Meldung, was dazu führt, dass am Steuerausgang des Sensormoduls ein Steuersignal anliegt.
Für die Flugsicherheit ist es wichtig, dass beim Eintritt in ein Flugzeug mit hoher Sicherheit ein Steuersignal am Steuerausgang des Sensormoduls erzeugt wird. Angestrebt wird, dass es in lediglich einem von 10⁶ Fällen fehlerhaft kein Steuersignal gibt. Mit steigender Sicherheit des Steuersignals steigt die Wahrscheinlichkeit falscher Steuersignale, also von Steuersignalen ohne Eintritt in ein Flugzeug. Erfindungsgemäß wird das Risiko solcher falschen Steuersignale dadurch vermindert, dass der Flugzeugsensor inaktiv ist, wenn er sich nicht in der Nähe eines Flughafens befindet.
Der Airportsensor orientiert sich an einem Merkmal, das charakteristisch für einen Flughafen ist. Ein solches Merkmal sind beispielsweise die vom Flughafen im Rahmen der Air Traffic Control (ATC) ausgesendeten ATC-Signale. Der Airportsensor kann ein ATC-Sensor sein, der auf diese Signale reagiert. Stellt der ATC-Sensor fest, dass die Intensität der ATC-Signale ansteigt und einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, heißt dies für den ATC-Sensor, dass er sich in der Nähe eines Flughafens befindet. Der ATC-Sensor, der bis zu diesem Zeitpunkt eine negative Meldung gemacht hat, schaltet um und gibt eine positive Meldung. Durch die positiven Meldungen wird der Flugzeugsensor, der bislang inaktiv war, aktiviert.
Die ATC-Signale des Flughafens sind derzeit Radarwellen mit einer Frequenz von 1030 MHz. Der ATC-Sensor kann sich in erster Linie an der Dämpfung des ATC-Signals orientieren. Befindet sich der ATC-Sensor in einer großen Entfernung zum Flughafen, ist die Dämpfung hoch und der mit dem ATC-Sensor aufgenommene Pegel klein. Bei einer kleinen Entfernung ist die Dämpfung klein und der Pegel groß. Die Dämpfung wird nicht alleine durch die Entfernung zum Flughafen beeinflusst, sondern auch durch andere Einflüsse wie beispielsweise Hindernisse zwischen dem Flughafen und dem ATC-Sensor. Es kann also nicht davon ausgegangen werden, dass der ATC-Sensor immer in der exakt gleichen Entfernung zum Flughafen von einer negativen auf eine positive Meldung umschaltet. Für die Erfindung ist dies unschädlich, es nur darauf ankommt, dass die positive Meldung vor der vollständigen Annäherung an den Flughafen erfolgt. Zusätzlich oder alternativ zu der Bestimmung des Pegels kann der ATC-Sensor auch die Periodizität des 1030 MHz-Signals ermitteln. Bei großen Entfernungen zum Flughafen wird das periodisch ausgesendete Signal nur unregelmäßig empfangen werden. Bei kleineren Entfernungen wird das Signal dann immer zuverlässiger und damit immer periodischer empfangen. Auch aus der Periodizität des empfangenen Signals können also Schlüsse auf die Entfernung zum Flughafen gezogen werden.
Der Flugzeugsensor orientiert sich an einem Merkmal, das charakteristisch für ein Flugzeug ist. Ein Beispiel für ein solches Merkmal ist die Bordspannung, deren Frequenz nach derzeitigem Stand immer zwischen 370 Hz und 770 Hz liegt. Der Flugzeugsensor umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Spektrumanalysator für das Niedrigfrequenzband zwischen 0 Hz und 3 kHz. Weiter vorzugsweise ist der Spektrumanalysator auf den Frequenzbereich zwischen 370 Hz und 770 Hz abgestimmt. Im Flughafen gibt es außer dem Bordnetz der Flugzeuge keine weiteren Netze, in denen eine Spannung dieser Frequenz anliegt. Ein Signal mit dieser Frequenz ist folglich mit hoher Sicherheit charakteristisch für das Bordnetz. Wenn es außerhalb der Flughafenumgebung Signale mit dieser Frequenz gibt, schadet dies im Sinne der Erfindung nicht, weil der Flugzeugsensor dort inaktiv ist.
Die Hülle des Flugzeugs bildet einen Faradayschen Käfig für das Bordnetz. Von dem Bordnetz ausgehende elektrische Signale dringen also praktisch nicht aus dem Flugzeug nach außen. Entdeckt der Flugzeugsensor folglich ein von dem Bordnetz ausgehendes elektrisches Signal, so ist dies ein verlässliches Anzeichen für einen Eintritt in ein Flugzeug.
Der Flugzeugsensor kann so ausgelegt sein, dass er dann eine positive Meldung gibt, wenn nur eine Frequenz innerhalb des Frequenzbands zwischen 370 Hz und 770 Hz eine vorgegebene Schwelle überschreitet. In alternativen Ausführungsformen können weitere Charakteristika berücksichtigt werden, wie beispielsweise die von bestimmten Verbrauchern ausgesendeten elektromagnetischen Wellen.
Zusätzlich zu oder alternativ zu dem Frequenzband zwischen 370 Hz und 770 Hz kann auch aus anderen Kriterien auf den Eintritt in ein Flugzeug geschlossen werden. In einer Ausführungsform kann der Flugzeugsensor einen ATC-Sensor umfassen. Während die Intensität des 1030 MHz-Signals allgemein auf Flughäfen hoch ist, nimmt die Intensität wegen der Wirkung der Flugzeughülle als Faradayscher Käfig schlagartig ab, wenn das Sensormodul in das Innere des Flugzeugs gelangt. Der plötzliche Abfall in der Intensität des 1030 MHz-Signals kann als Zeichen gewertet werden, dass das Sensormodul in ein Flugzeug eingetreten ist. Umgekehrt steht es mit dem vom Flugzeug ausgesendeten ATC-Signal, das eine Frequenz von 1090 MHz hat. Die Intensität dieses Signals steigt schlagartig an, wenn das Sensormodul in das Innere eines Flugzeugs gelangt.
In einer Ausführungsform umfasst der Flugzeugsensor einen Schallwellensensor. Wenn das Sensormodul im Inneren eines Flugzeugs ist, ist es typischen Schallmustern ausgesetzt. Dies betrifft beispielsweise den von den Aggregaten des Flugzeugs ausgehenden Schall oder den Schall, der beim Schließen der Luken entsteht. Der Schallwellensensor kann diesen Schall analysieren und beim Auftreten eines vorgegebenen Musters die Meldung machen, dass sich das Sensormodul in einem Flugzeug befindet.
Ein Schallwellensensor kann in dem Sensormodul auch unabhängig von dem Flugzeugsensor vorgesehen sein. Mit dem Schallwellensensor können während des Flugs Geräusche aufgezeichnet werden, die nach dem Flug einer Auswertung zulassen, ob alle Komponenten des Flugzeugs ordnungsgemäß funktionieren. Diese Information kann interessant sein für ein Unternehmen, das Reparaturen für Flugzeuge anbietet. Nach Auswertung der Daten kann das Unternehmen der Fluggesellschaft ein Angebot für eine passende Reparatur machen.
Möglich ist es auch, dass der Flugzeugsensor einen Luftdrucksensor umfasst. Wenn das Sensormodul in ein Flugzeug gebracht wird, ist dies normalerweise mit einem typischen Profil des Luftdrucks verbunden. Zunächst wird das Sensormodul um einige Meter auf das Niveau der Ladefläche angehoben. Dies ist mit einem geringfügigen Absinken des Luftdrucks verbunden. Wenn das Sensormodul im Inneren des Flugzeugs ist, sind die Schwankungen des Luftdrucks geringer als draußen. Auch das Schließen der Luken ist mit einer charakteristischen Änderung des Luftdrucks verbunden.
Im einfachsten Fall orientiert sich der Flugzeugsensor lediglich an einem einzelnen der beschriebenen Kriterien. Möglich ist es auch, dass in dem Flugzeugsensor mehrere Kriterien miteinander kombiniert werden. Für eine besonders sichere Abschaltung kann ein Steuersignal bereits dann erzeugt werden, wenn aus mehreren überwachten Kriterien nur eines erfüllt ist. Alternativ kann ein Steuersignal erst dann erzeugt werden, wenn mehrere Kriterien in Kombination miteinander vorliegen, wenn also beispielsweise sowohl der Schallwellensensor als auch der Luftdrucksensor andeuten, dass die Luken geschlossen wurden. Außerdem ist es auch möglich, die Meldungen verschiedener Sensoren miteinander anzugleichen, um Messfehler oder sonstige Fehler in dem Flugzeugsensor zu entdecken.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein und dieselbe Auswertung in dem Flugzeugsensor mehrfach vorgenommen. Weichen die Ergebnisse voneinander ab, kann dies ein Hinweis auf einen Fehler im Sensormodul sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Flugzeugsensor drei gleichartige Sensoren.
Vorzugsweise ist das Sensormodul so ausgelegt, dass an den Steuerausgang ein Steuersignal angelegt wird, sobald es einen Hinweis auf einen Fehler in dem Sensormodul gibt. Dies trägt dazu bei, eine hohe Abschaltsicherheit zu erreichen. Im Zweifel soll das Sensormodul lieber ein Steuersignal geben, obwohl es nicht im Flugzeug ist, anstatt im Flugzeug kein Steuersignal zu geben.
Nach gegenwärtigem Stand muss ein Mobilfunksender während des gesamten Flugs abgeschaltet sein. In Zukunft wird es möglicherweise Konzepte geben, den Gebrauch eines Mobilfunkgeräts während bestimmter Flugphasen zuzulassen. Denkbar ist es beispielsweise, dass der Gebrauch des Mobilfunkgeräts nur noch während der Start- und Landephasen verboten sein wird. In dem Flugzeug kann dazu eine lokale Mobilfunkzelle (Pico-Zelle) vorgesehen sein, die nur dann in Betrieb ist, wenn der Betrieb des Mobilfunkgeräts erlaubt ist. In dem erfindungsgemäßen Sensormodul kann dazu ein Sensor vorgesehen sein, der dazu ausgelegt ist, eine lokale Mobilfunkzelle in einem Flugzeug zu entdecken. Wenn das Sensormodul erkannt hat, dass es sich in einem Flugzeug befindet, kann dieser Sensor aktiviert werden. Sobald der Sensor feststellt, dass die lokale Mobilfunkzelle in Betrieb ist, kann ein Signal übermittelt werden, dass ein Betrieb des Mobilfunkgeräts oder sonstigen Geräts nun möglich ist, obwohl der Flugzeugsensor nach wie vor eine positive Meldung gibt. Bei dieser Ausführungsform ist das durch das Sensormodul gesteuerte Gerät also nicht unmittelbar an den Steuerausgang angeschlossen, sondern es ist mit dem Sensor für die Mobilfunkzelle eine weitere Stufe zwischengeschaltet. Nur wenn an dem Steuerausgang ein Steuersignal anliegt und zugleich die lokale Mobilfunkzelle außer Betrieb ist, erhält das mit dem Sensormodul gesteuerte Gerät tatsächlich das Signal, sich abzuschalten. Umgekehrt kann das Gerät auf diesem Wege auch das Signal erhalten, sich wieder anzuschalten, nachdem es beispielsweise während der Startphase abgeschaltet war.
Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Verfahren zum Erzeugen eines Steuersignals. Das Gerät ist mit einem Airportsensor und einem Flugzeugsensor verbunden. Wenn also der Airportsensor sich an einen Flughafen annähert bzw. der Flugzeugsensor sich in einem Flugzeug befindet, gilt dies auch für das Gerät. Der Airportsensor gibt bei einer Annäherung an einen Flughafen eine positive Meldung und der Flugzeugsensor gibt beim Eintritt in ein Flugzeug eine positive Meldung. Bei dem Verfahren wird zunächst der Airportsensor aktiviert und der Flugzeugsensor inaktiviert. Sobald eine positive Meldung des Airportsensors vorliegt, wird der Flugzeugsensor aktiviert. Sobald eine positive Meldung des Flugzeugsensors vorliegt, wird ein Steuersignal erzeugt. Befindet sich das Gerät zu Beginn des Verfahrens bereits in der Nähe eines Flughafens, wird der Flugzeugsensor kurz nach dem Beginn des Verfahrens aktiviert. Befindet sich das Gerät zu Beginn des Verfahrens entfernt von einem Flughafen, wird der Flugzeugsensor erst zu einem späteren Zeitpunkt aktiviert, wenn das Gerät sich an den Flughafen angenähert hat.
Der Airportsensor kann so gestaltet sein, dass er ein von dem Flughafen ausgesendetes ATC-Signal auswertet und eine positive Meldung gibt, wenn die Intensität des ATC-Signals eine vorgegebene Schwelle überschreitet. Der Flugzeugsensor kann das Frequenzband zwischen 370 Hz und 770 Hz auswerten und eine positive Meldung geben, sobald eine Frequenz innerhalb dieses Frequenzband eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
Das Gerät kann beispielsweise eine für Transportcontainer bestimmtes Tracking-Unit sein, die laufend die Position des Containers bestimmt und die Positionsdaten an einen Empfänger sendet. Die Positionsbestimmung kann beispielsweise auf einem satellitengestützten Systemen wie GPS oder Galileo beruhen. Die Datenübermittlung kann über einen Mobilfunkstandard abgewickelt werden wie GSM, GPRS, UMTS oder LTE sein oder andere Mobilfunkstandards der Zukunft. Beim Eintritt in ein Flugzeug kann der Mobilfunk-Sender, der während des Flugs nicht in Betrieb sein darf, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren abgeschaltet werden.
Möglich ist es auch, die Mobilfunkgeräte der Passagiere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren abzuschalten. Den Passagieren wird es dann erspart, dies von Hand zu tun. Das Gerät kann auch ein beliebiges sonstiges elektronisches oder anderes Gerät sein, das beim Eintritt in ein Flugzeug abgeschaltet werden soll oder eine sonstige Aktion durchführen soll. Die Erfindung betrifft auch die Kombination aus einem derartigen Gerät und dem Sensormodul.
Das Verfahren kann mit weiteren Merkmalen kombiniert werden, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sensormodul beschrieben sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung eines Flughafens;
2: einen in einem Flugzeug zu transportierenden Container;
3: eine schematische Darstellung der Intensität eines ATC-Signals in Abhängigkeit von der Entfernung zu einem Flughafen;
4: eine schematische Darstellung eines Frequenzspektrums außerhalb (A) und innerhalb (B) eines Flugzeugs;
5: eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Sensormoduls;
6: eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensormoduls; und
7: eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensormoduls
Mit einem in 2 gezeigten Container 14 können Güter transportiert werden. Der Container 14 ist mit einer Tracking-Unit 15 ausgestattet, die mit einem GPS-Modul laufend die geographische Position des Containers 14 ermittelt. Die Positionsdaten werden über einen GSM-Sender an einen Empfänger gesendet. Der Empfänger kann beispielsweise die Spedition sein, die für den Transport des Containers 14 zuständig ist. Es ist dadurch jederzeit die Information verfügbar, wo der Container 14 sich befindet.
Wenn der Container 14 in einem Flugzeug 11 transportiert wird, ist der Betrieb eines GSM-Senders aufgrund luftfahrtrechtlicher Bestimmungen nicht zulässig. Während des Flugs muss der GSM-Sender also abgeschaltet sein. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das Sensormodul können dazu verwendet werden, den GSM-Sender beim Eintritt in ein Flugzeug automatisch und mit hoher Sicherheit ein Steuersignal zu erzeugen, mit dem das Gerät abgeschaltet wird. Die Erfindung beruht auf einem zweistufigen Verfahren, wobei auf der ersten Stufe ermittelt wird, ob der GSM-Sender sich in der Nähe eines Flughafens befindet, und wobei auf der zweiten Stufe ermittelt wird, ob der GSM-Sender in ein Flugzeug 11 eintritt.
Die Annäherung an einen Flughafen auf der ersten Stufe des Verfahrens wird anhand des vom Flughafen ausgesendeten ATC-Signals ermittelt. Im Rahmen der Flugverkehrskontrolle werden zwischen einem Tower 10 eines Flughafens und einem Flugzeug 11 ATC-Signale ausgetauscht. Über eine Antenne 12 des Towers 10 wird ein Abfragesignal an das Flugzeug 11 gesendet, welches das Flugzeug 11 über eine Antenne 13 empfängt. Das Flugzeug 11 antwortet mit einem Signal, in dem bestimmte Informationen wie beispielsweise die Identität des Flugzeugs enthalten sind. Die Frequenz des vom Tower 10 ausgesendeten Signals ist 1030 MHz, die Frequenz des vom Flugzeug ausgesendeten Signals ist 1090 MHz.
In 3 ist schematisch die Signalstärke I_ATC der vom Tower 10 ausgesendeten 1030 MHz-Signals in Abhängigkeit von der Entfernung d zum Flughafen aufgetragen. Direkt am Flughafen (Abstand 0 km) ist die Signalstärke I_ATC am größten. Je größer die Entfernung zum Flughafen ist, desto geringer ist die Signalstärke I_ATC, wobei in einem Abstand von ungefähr 5 km der Schwellwert S_ATC unterschritten wird. Aus der Signalstärke I_ATC lassen sich also Hinweise auf die Entfernung zum Flughafen ableiten.
Nachdem die Annäherung an einen Flughafen festgestellt wurde, wird auf der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines anderen Kriteriums ermittelt, ob der GSM-Sender in ein Flugzeug 11 eintritt. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dies die vom elektrischen Bordnetz des Flugzeugs ausgesandte elektromagnetische Strahlung. Bei neueren Flugzeugtypen wird das Bordnetz nicht mehr mit einer konstanten Frequenz gespeist, sondern die Frequenz schwankt je nach Betriebszustand zwischen 370 Hz und 770 Hz.
In 4 ist das betreffende Frequenzspektrum beispielhaft dargestellt. Außerhalb des Flugzeugs 11 (siehe ) gibt es im Frequenzbereich zwischen 370 Hz und 770 Hz nur ein undefiniertes Rauschen. Dies gilt auch in der unmittelbaren Umgebung des Flugzeugs 11, da die Hülle des Flugzeugs als Faradayscher Käfig wirkt, der eine vom Bordnetz ausgehende Strahlung nach außen hin abschirmt. Im Inneren des Flugzeugs 11 (siehe ) treten bestimmte Frequenzen innerhalb dieses Frequenzbands mit erhöhter Intensität auf. Hier läuft beispielsweise ein von einem der Triebwerke angetriebener Generator mit konstanter Drehzahl, der das Bordnetz mit einer Frequenz von 440 Hz speist. Ein Verbraucher ist in Betrieb, der mit einer Frequenz von 650 Hz arbeitet. Der Verbraucher ist über einen Umrichter mit dem Bordnetz verbunden. Der Umrichter greift die erforderliche Leistung aus dem Bordnetz ab und stellt sie dem Verbraucher mit einer Frequenz von 650 Hz zur Verfügung. In dem Frequenzspektrum, das im Inneren des Flugzeugs 11 aufgenommen wird, zeigen sich deshalb bei 440 Hz und 650 Hz zwei Peaks. Die Intensität I_VFG beider Peaks ist größer als ein vorgegebener Schwellwert S_VFG, der in 4 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist.
Ein in 5 gezeigtes erfindungsgemäßes Sensormodul 16 ist mit einem abzuschaltenden Gerät 17 verbunden. Das abzuschaltende Gerät 17 ist an einen Steuerausgang 25 des Sensormoduls 16 angeschlossen. Das Gerät 17 ist in Betrieb, wenn es über den Steuerausgang 25 mit Strom versorgt wird, das Gerät 17 ist abgeschaltet, wenn es über den Steuerausgang 25 keinen Strom erhält. Ein Steuersignal im Sinne der Erfindung ist also gegeben, wenn am Steuerausgang 25 keine Spannung anliegt, mit der das Gerät 17 versorgt wird. Das Gerät 17 kann beispielsweise der GSM-Sender der Tracking-Unit 15 oder das Mobilfunkgerät eines Passagiers sein.
Das Sensormodul 16 umfasst eine Batterie 18, über die das Gerät 17 versorgt wird. Das Sensormodul 16 umfasst ferner einen Airportsensor in Form eines ATC-Sensors 20 sowie einen Flugzeugsensor 21. Der ATC-Sensor 20 umfasst einen Empfänger für elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von 1030 MHz. Solange die Signalstärke I_ATC des empfangenen Signals kleiner ist als der Schwellwert S_ATC, gibt der ATC-Sensor 20 eine negative Meldung – das Sensormodul 16 befindet sich nicht in der Nähe eines Flughafens. Überschreitet die Signalstärke I_ATC den Schwellwert S_ATC, gibt der ATC-Sensor 20 eine positive Meldung – das Sensormodul 16 befindet sich in der Nähe eines Flughafens.
Der Flugzeugsensor 21 umfasst ebenfalls einen Empfänger für elektromagnetische Wellen, wobei hier das Frequenzband zwischen 370 Hz und 770 Hz abgedeckt wird. Der Flugzeugsensor 21 umfasst ferner einen Spektrumanalysator 22, der ermittelt, in welcher Intensität die verschiedenen Frequenzen in dem aufgenommenen Signal enthalten sind. Eine von dem Spektrumanalysator 22 ermittelte Frequenzverteilung kann beispielsweise so aussehen wie in 4 dargestellt. Liegt die Intensität I_VFG aller Frequenzen in dem Frequenzband von 370 Hz bis 770 Hz unterhalb des Schwellwerts S_VFG gibt der Flugzeugsensor 21 eine negative Meldung – das Sensormodul 16 befindet sich nicht im Inneren eines Flugzeuges. Liegt die Intensität I_VFG nur einer Frequenz innerhalb des Frequenzbands oberhalb des Schwellwerts S_VFG gibt der Flugzeugsensor 21 eine positive Meldung – das Sensormodul 16 befindet sich im Inneren eines Flugzeugs.
In 5A ist das Sensormodul 16 in seinem Ausgangszustand gezeigt, in dem es sich nicht in der Nähe eines Flughafens befindet. Der Airportsensor 20 gibt eine negative Meldung, was in dem Sensormodul 16 zwei Konsequenzen hat. Erstens wird der Flugzeugsensor 21 durch Öffnen eines Schalters 23 in einen inaktiven Zustand versetzt. Zweitens wird das Gerät 17 über eine Leitung 19 unmittelbar von der Batterie 18 mit Strom versorgt. Ein Schalter 24 ist dazu so geschaltet, dass er eine direkte Verbindung zwischen der Leitung 19 und dem Steuerausgang 25 herstellt. An dem Steuerausgang 25 liegt also kein Steuersignal an, das Gerät 17 ist in Betrieb.
Nähert sich das Sensormodul 16 nun an einen Flughafen an, steigt die Signalstärke I_ATC des ATC-Signals an, bis zu einem bestimmten Zeitpunkt der Schwellwert S_ATC überschritten wird. Mit dem Überschreiten des Schwellwerts S_ATC wechselt die Meldung des Airportsensors 20 von negativ auf positiv. In dem Sensormodul 16 hat dies, wie 5B zeigt, zur Folge, dass der Schalter 23 geschlossen wird und der Schalter 24 so umgeschaltet wird, dass eine Verbindung zwischen dem Flugzeugsensor 21 und dem Steuerausgang 25 hergestellt wird. Der Flugzeugsensor 21 ist damit aktiviert, es hängt von der Meldung des Flugzeugsensors 21 ab, ob am Steuerausgang 25 weiterhin Spannung (und damit kein Steuersignal) anliegt oder ob keine Spannung (und damit das Steuersignal) anliegt.
Der Flugzeugsensor 21 analysiert nun das Frequenzband zwischen 370 Hz und 770 Hz. Solange alle Frequenzen unterhalb des Schwellwerts S_VFG liegen, gibt der Flugzeugsensor 21 eine negative Meldung. Für das Sensormodul 16 heißt dies, dass es sich nicht in einem Flugzeug 11 befindet und dass die Stromversorgung zum Gerät 17 über den Steuerausgang 25 aufrechterhalten bleibt. Am Steuerausgang 25 liegt damit weiterhin kein Steuersignal an. Überschreitet eine Frequenz innerhalb des Frequenzbands von 370 Hz bis 770 Hz den Schwellwert S_VFG, schaltet der Flugzeugsensor 21 um und gibt eine positive Meldung. Im Sensormodul 16 hat dies zur Folge, dass die Verbindung zwischen dem Steuerausgang 25 und dem Flugzeugsensor 22 unterbrochen wird. Am Steuerausgang 25 liegt dann keine Spannung und damit ein Steuersignal an, das Gerät 17 wird abgeschaltet. Dieser Zustand des Sensormoduls 16 ist in 5C dargestellt.
Zu der beschriebenen Abfolge in dem Sensormodul 16 kommt es dann, wenn das Sensormodul 16 zunächst von dem Flughafen entfernt ist, dann in die Nähe des Flughafens kommt und schließlich in ein Flugzeug 11 eingeladen wird. Selbstverständlich sind auch andere Abläufe denkbar. Beispielsweise kann das Sensormodul 16 sich an einen Flughafen annähern und sich danach wieder entfernen, ohne in das Innere eines Flugzeugs 11 zu gelangen. In diesem Fall wird der Flugzeugsensor 21 aktiviert, wenn die Signalstärke I_ATC in den Schwellwert S_ATC überschreitet, und wieder deaktiviert, wenn die Signalstärke I_ATC wieder unter den Schwellwert S_ATC fällt. Wird hingegen das Sensormodul 16 in Betrieb genommen, wenn es bereits in der Nähe eines Flughafens ist, so wird unmittelbar anschließend der Flugzeugsensor 21 aktiviert, weil der Airportsensor 21 eine positive Meldung gibt.
Das Sensormodul 16 kann zusätzlich auch dazu verwendet werden, das Gerät 17 nach dem Ende des Flugs wieder einzuschalten. Dazu kann beispielsweise während des Fluges laufend überwacht werden, ob ein bestimmtes Kriterium, wie etwa elektromagnetische Strahlung im Frequenzband zwischen 370 Hz und 770 Hz, noch erfüllt ist. Ist dies nicht mehr der Fall, kann daraus geschlossen werden, dass der Flug beendet ist, und das Gerät 17 wieder eingeschaltet werden. Möglich ist es auch, aus einem anderen Kriterium, wie beispielsweise dem Öffnen der Luken, auf das Ende des Flugs zu schließen.
Bei der Ausführungsform der 6 ist das abzuschaltende Gerät 17 eine Tracking-Unit, die ein GPS-Modul 26, eine Batterie 27 und einen GSM-Sender 28 umfasst. Die Tracking-Unit, die beispielsweise mit einem Container verbunden sein kann, ermittelt mit dem GPS-Modul 26 laufend die geographische Position und überträgt die Positionsdaten mit dem GSM-Sender 28 an einen Empfänger. Die elektrische Verbindung zwischen der Batterie 27 und dem GSM-Sender 28 erstreckt sich durch das Sensormodul 16 hindurch. Solange der Airportsensor 20 keine Nähe zu einem Flughafen meldet, wird über die Leitung 19 und den Schalter 24 eine direkte Verbindung mit dem Steuerausgang 25 hergestellt, an den der GSM-Sender 28 angeschlossen ist.
Wenn der Airportsensor 20 eine Annäherung an einen Flughafen meldet, wird der Schalter 23 geschlossen und dadurch der Flugzeugsensor 21 aktiviert. In diesem Zustand ist das Sensormodul 16 in 6 dargestellt. Der Flugzeugsensor 21 umfasst hier drei zueinander parallel geschaltete Sensoren 29, 30, 31. Der Sensor 29 ist ein ATC-Sensor, der aus einem schlagartigen Abfall des 1030 MHz-Signals und gleichzeitigem Anstieg des 1090 MHz-Signals auf den Eintritt in ein Flugzeug schließt. Der Sensor 30 ist ein Akustiksensor, der eine positive Meldung gibt, wenn er einen für den Eintritt in ein Flugzeug charakteristischen Schallverlauf ermittelt. Beispielsweise ist der Schallpegel nach dem Eintritt in das Flugzeug insgesamt niedriger als vor dem Eintritt, wobei zugleich geringere Schwankungen in der Intensisät des Schalls auftreten. Alternative Kriterien können das typische Geräusch eines Aggregats des Flugzeugs sein oder das Schließen der Luken. Der Sensor 31 ist ein Luftdrucksensor, der dann eine positive Meldung gibt, wenn er einen für den Eintritt in ein Flugzeug charakteristischen Verlauf des Luftdrucks ermittelt. Beispielsweise wird ein Container vor dem Eintritt in das Flugzeug um einige Meter angehoben, was mit einem leichten Absinken des Luftdrucks verbunden ist. Nach dem Eintritt in das Flugzeug unterliegt der Luftdruck geringeren Schwankungen als draußen.
Bei der parallelen Schaltung der 6 wird der Schalter 24 geöffnet und damit ein Steuersignal an den Steuerausgang 25 gelegt, sobald einer der drei Sensoren 29, 30, 31 eine positive Meldung gibt. Es sind auch Schaltungen möglich, bei denen an mehreren Sensoren bestimmte Bedingungen erfüllt sein müssen, bevor ein Steuersignal an den Steuerausgang 25 gelegt wird. Das Kriterium für den Eintritt in ein Flugzeug kann es dann beispielsweise sein, dass ein bestimmter Verlauf des Schalls und parallel ein bestimmter Verlauf des Luftdrucks ermittelt werden.
In der Ausführungsform der 7 ist das abzuschaltende Gerät 17 ebenfalls eine Tracking-Unit mit einem GPS-Modul 26, einer Batterie 27 und einem GSM-Sender 28. In dieser Ausführungsform besteht eine direkte Verbindung zwischen der Batterie 27 und dem GSM-Sender 28. Zusätzlich umfasst die Tracking-Unit eine Steuereinheit 32, die das Signal am Steuerausgang 25 des Sensormoduls 16 auswertet und den GSM-Sender 28 entsprechend anschaltet bzw. abschaltet. Zum Abschalten des GSM-Senders 28 reicht es bei dieser Ausführungsform aus, wenn nach dem Eintritt in das Flugzeug 11 nur kurzfristig ein Steuersignal an den Steuerausgang gelegt wird. Der GSM-Sender bleibt abeschaltet, auch wenn während des Flugs kein Steuersignal mehr am Steuerausgang anliegt. Der Flugzeugsensor 21 umfasst bei dieser Ausführungsform drei gleichartige Sensoren 32, die zueinander parallel geschaltet sind. Wenn die Sensoren 32 ordnungsgemäß funktionieren, liegt die gleiche Information dreifach vor. Ein Vergleichsmodul 33 überprüft, ob dies tatsächlich der Fall ist. Liefert eine der Sensoren 32 eine abweichende Meldung, deutet dies auf einen Fehler hin. An den Steuerausgang 25 wird dann ein Steuersignal gelegt. Damit wird die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass der GSM-Sender 28 fehlerhaft eingeschaltet bleibt.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Steuersignal des Sensormoduls dazu verwendet, ein Gerät abzuschalten, das während des Flugs nicht in Betrieb sein darf. Das Steuersignal kann auch zu anderen Zwecken verwendet werden, wie beispielsweise dazu, das Mobilfunkgerät eines Passagiers zu bestimmten Aktionen zu veranlassen. So kann etwa der Passagier beim Eintritt in das Flugzeug über sein Mobilfunkgerät die Information erhalten, in welchem Abschnitt des Flugzeugs sich sein Sitzplatz befindet. Denkbar ist es auch, dass das Mobilfunkgerät des Passagiers bereits dann bestimmte Aktionen durchführt, wenn es vom Sensormodul die Meldung erhält, dass es sich an einen Flughafen angenähert hat. Zum Beispiel könnte das Mobilfunkgerät dann automatisch einen Check-in für den Passagier in die Wege leiten.

Claims

Sensormodul zum Erzeugen eines Steuersignals beim Eintritt in ein Flugzeug (11), das Sensormodul umfassend einen Signalausgang (25), einen Airportsensor (20) zum Feststellen einer Annäherung an einen Flughafen und einen Flugzeugsensor (21) zum Feststellen des Eintritts in ein Flugzeug (11), wobei an dem Signalausgang (25) kein Steuersignal anliegt, wenn einer der beiden folgenden Zustände vorliegt: a. die Meldung des Airportsensors (20) ist negativ und der Flugzeugsensor (21) ist inaktiv; oder b. der Flugzeugsensor (21) ist aktiv und die Meldung des Flugzeugsensors (21) ist negativ; und wobei an dem Signalausgang ein Steuersignal anliegt, wenn der folgende Zustand vorliegt: c. der Flugzeugsensor (21) ist aktiv und die Meldung des Flugzeugsensors (21) wechselt von negativ auf positiv, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugzeugsensor (21) einen ATC-Sensor umfasst, der bei einem Abfall eines 1030 MHz-Signals und gleichzeitigem Anstieg eines 1090 MHz-Signals von negativ auf positiv wechselt.
Sensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Airportsensor (20) einen ATC-Sensor umfasst.
Sensormodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldung des ATC-Sensors (21) von negativ auf positiv wechselt, wenn ein 1030-MHz-Signal eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugzeugsensor (21) einen Spektrumanalysator (22) für ein Niedrigfrequenzband umfasst.
Sensormodul nach Anspruch 4, dass die Meldung des Flugzeugsensors (21) von negativ auf positiv wechselt, wenn eine Frequenz innerhalb des Niedrigfrequenzbands eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugzeugsensor (21) einen Schallwellensensor (30) umfasst.
Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugzeugsensor (21) einen Luftdrucksensor (31) umfasst.
Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugzeugsensor (21) eine Mehrzahl gleichartiger Sensoren (32) umfasst.
Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fehler in dem Flugzeugsensor (21) ein Signal an den Signalausgang (25) gelegt wird.
Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Sensor zum Entdecken einer lokalen Mobilfunkzelle in einem Flugzeug umfasst.
Verfahren zum Erzeugen eines Signals beim Eintritt in ein Flugzeug (11), mit einem Airportsensor (20) und einem Flugzeugsensor (21), wobei der Airportsensor (20) bei einer Annäherung an einen Flughafen eine positive Meldung gibt und wobei der Flugzeugsensor beim Eintritt in ein Flugzeug (11) eine positive Meldung gibt, mit folgenden Schritten: a. Aktivieren des Airportsensors (20) und Inaktivieren des Flugzeugsensors (21); b. Aktivieren des Flugzeugsensors (21), sobald eine positive Meldung des Airportsensors (20) vorliegt; c. Erzeugen eines Steuersignals, sobald eine positive Meldung des Flugzeugsensors (21) vorliegt; dadurch gekennzeichnet, dass der Flugzeugsensor (21) ein ATC-Signal auswertet und dass der Flugzeugsensor (21) bei einem Abfall eines 1030 MHz-Signals und gleichzeitigem Anstieg eines 1090 MHz-Signals von negativ auf positiv wechselt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Airportsensor (20) ein vom Flughafen ausgesendetes ATC-Signal auswertet.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugzeugsensor (21) positive Meldung gibt, sobald eine Frequenz im Frequenzband zwischen 370 Hz und 770 Hz eine vorgegebene Schwelle überschreitet.