DE4306660C2 - System zur Ortung und Identifizierung von Fahrzeugen auf einem Flugplatz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Im Zusammenhang mit der Ortung und Identifizierung von Fahr­ zeugen auf den Bewegungsflächen eines Flugplatzes ist es be­ kannt, diesbezügliche Informationen durch Abfrage des Fahr­ zeuglenkers über das Funktelefon von seiten der Überwachungs­ zentrale zu akquirieren. Bisher bekannt gewordene Vorschläge zur Fahrzeugortung stützen sich dabei auf folgende prinzi­ pielle Verfahren.

Die Ortung der Fahrzeuge erfolgt über das satellitengestützte Navigationssystem GPS (Global Positioning System) bzw. DGPS (differentielles GPS). Die Ortungsinformationen werden dann über eine Funkverbindung an eine Überwachungszentrale weiter­ gegeben. Eine zweite Möglichkeit besteht in der Aufstellung aktiver Funkbaken auf dem Flughafen, wobei dann die Ortsbe­ stimmung im Fahrzeug erfolgt und die Ortungsinformationen über eine Funkverbindung an eine Überwachungszentrale gelie­ fert werden.

Eine dritte Möglichkeit besteht in der pseudozufälligen Ab­ strahlung der Fahrzeugidentität vom Fahrzeug aus, dem Empfang des Signals durch eine multilaterale Empfangseinrichtung und in einer sich daran anschließenden Ermittlung der Ortsinfor­ mation und der Identität in einer Überwachungszentrale.

Bei pseudozufälliger Abstrahlung der Fahrzeugidentität vom Fahrzeug aus kann die Ortung auch durch mehrere Funkpeiler erfolgen, wobei dann die Ermittlung der Ortungsinformation ebenfalls in einer Überwachungszentrale vorgenommen wird.

Aus der DE 29 34 844 A1 ist ein solches System zur Überwachung des Verkehrs auf den Bewegungsflächen eines Flugplatzes unter Verwendung von Funkverbin­ dungen bekannt. Dort werden spezielle ATCRBS-Abfrageradare verwendet.

In "airport forum" 1972, Heft 1; Seiten 81-101 sind ver­ schiedene Aspekte von Möglichkeiten zur Bewegungslenkung auf Flughäfen dargestellt, wobei beispielsweise mittels eines Mikrowellenlesesystems Eisenbahnwagenkennzeichnungen und entsprechend Flugzeugkennzeichnungen gelesen werden können. Weiterhin ist aus der DE 33 37 183 A1 bekannt, wie an Bahn­ strecken angebrachte spezifische Ortskodesender ihren Orts­ kode an vorbeifahrende Triebfahrzeuge senden, anschließend werden die Ortskode über Zugfunk an die Leitstelle über­ tragen, die diese Information zur Steuerung der Stellwerke verwendet. Aus der US 4,059,831 ist ein beispielhafter Aufbau von passiven Transpondern bekannt.

Der zukünftige Bedarf einer verbesserten Fahrzeugortung und - identifizierung erklärt sich aus den Forderungen der Flugsi­ cherung, der Fluggesellschaften und Flughafengesellschaften nach effektiver Steuerung und Überwachung der Flughafendien­ ste mit dem Ziel einer Kapazitätssteigerung bei gleichblei­ bender Sicherheit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem System zur Überwachung des Verkehrs der eingangs genannten Art ein diesbezüglich verbessertes System zur Fahrzeugortung und -identifizierung auf Flugplätzen zu schaffen, das jedoch keine nennenswerten Erweiterungen der bereits vorhandenen Infrastruktur zur Folge haben soll.

Diese Aufgabe wird bei einem System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Fahrzeugortung und -identifizierung erfolgen somit in Anlehnung an bereits vor­ handene Fahrzeugkommunikationseinrichtungen auf Flugplätzen. Als Kommunikationseinrichtungen auf Flughäfen sind nämlich Mobilfunksysteme, meistens sogenannte Bündelfunksysteme, be­ reits weltweit verbreitet.

Das Ortungs- und Identifizierungssystem nach der Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen. Da es sich um passive Or­ tungsbaken handelt, ist keine Stromversorgung und damit keine zusätzliche Verkabelung auf dem Flughafen erforderlich. Es entstehen zudem keine störenden Abstrahlungen. Die zusätzli­ chen Funkfeldbelastungen durch die Abfrageaktivität, die grö­ ßenordnungsmäßig lediglich eine Sendeleistung von ca. 1 mW erfordert, kann vernachlässigt werden. Es entsteht auch keine zusätzliche Funkfeldbelastung durch die Übertragung der Or­ tungsdaten, weil eine bereits vorhandene Kommunikationsein­ richtung mitbenutzt wird. Bei jedem Verbindungsaufbau zwi­ schen einem Fahrzeug und der Überwachungszentrale läuft eine automatische Fahrzeugidentifizierung ab. Im Gegensatz zu den erwähnten bisher bekanntgewordenen Vorschlägen spielen Ab­ schattungen keine Rolle, da die passiven Ortungsbaken überall leicht angebracht werden können, was wichtig für den Termi­ nal- und Abfertigungsbereich eines Flughafens ist. Änderungen und Erweiterungen des Bakensystems sind leicht durchführbar. Das System zur Ortung und Identifizierung von Fahrzeugen nach der Erfindung läßt sich sehr kostengünstig realisieren und ist dabei äußerst robust und wetterfest, d. h. auch bei Regen, Schnee und Vereisung voll funktionsfähig.

Durch die Verwendung zweier voneinander unabhängiger Systeme auf einem Flughafen, nämlich dem System mit den passiven Or­ tungsbaken für die Fahrzeugortung nach der Erfindung und einem üblichen Bodenüberwachungsradar für die Ortung des Ge­ samtverkehrs, kann durch Korrelation der Ortungsdaten beider Systeme eine sichere Unterscheidung zwischen Fahrzeug- und Flugzeugzielen erfolgen.

Das System nach der Erfindung zur Ortung und Identifizierung ist prinzipiell auch auf Flugzeuge im Rollverkehr anwendbar, jedoch aus zweierlei Gründen nicht opportun. Zum einen haben neue Ortungs- und Navigationsverfahren für Flugzeuge Einfluß auf deren Bordausrüstung und erfordern vor einer Einführung eine meist langwierige internationale Normungsarbeit. Zum anderen besteht die Absicht, bereits vorhandene Bordaus­ rüstungen auch für die Ortung und Identifikation am Boden zu nutzen.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Systems nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im Zusammenhang mit den im System nach der Erfindung verwen­ deten Bündelfunksystem wird auf einen Beitrag in der Zeit­ schrift "Funkschau", Heft 3, 1992, Seiten 44-48 hingewie­ sen.

Die Erfindung mit zweckmäßig ausgebildeten Ortungsbaken wird im folgenden anhand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Darstellung einer Einrichtung zur Ortung der Fahrzeuge,

Fig. 2 die Schrägansicht eines im System nach der Erfin­ dung in zweckmäßiger Weise verwendeten Hochfre­ quenzreflektors.

Die Ortung der Fahrzeuge auf den Bewegungsflächen eines Flug­ platzes im System nach der Erfindung erfolgt mit Hilfe passi­ ver Ortungsbaken, die an verschiedenen Stellen des Flughafens aufgestellt sind und von vorbeifahrenden Fahrzeugen mit Hilfe einer Abfrageeinrichtung abgefragt werden. Die Antwort der Ortungsbake entspricht den Koordinaten des Bakenortes, dabei werden nicht ausführliche Koordinaten, sondern Nummernbe­ zeichnungen verwendet. Die Umsetzung der Bakennummern in Bakenkoordinaten erfolgt dann in der Überwachungszentrale.

Wie in Fig. 1 dargestellt, werden als passive Ortungsbaken Hochfrequenzreflektoren 1 verwendet, die mittels entsprechen­ der Haltevorrichtungen an festen Einrichtungen am Flugplatz, z. B. an Gebäuden, befestigt werden. Die Hochfrequenzreflekto­ ren 1 weisen eine Antenne 2 für den Empfang eines impulsför­ migen Abfragesignals 3 und das Aussenden eines Antwortsignals 4 in Form eines impulsförmigen Codewortes sowie eine in Fig. 2 im einzelnen dargestellte akustische Oberflächenwellenlei­ tung (ID-Tag) für die Umsetzung des Abfragesignals 3 in das Antwortsignal 4 auf. Der Abfrageimpuls 3 stammt von einem vorbeifahrenden Fahrzeug 5, das zu dessen Aussendung eine Abfrageeinrichtung 11 und eine Antenne 6 aufweist. Das Ant­ wortsignal 4 gelangt über die Antenne 6 in die Abfrageein­ richtung 11 und von dort zu einem ebenfalls im Fahrzeug 5 an­ gebrachten Mobilfunk- bzw. Bündelfunkendgerät 7. Die Übertra­ gung des in Codewortform vorliegenden Antwortsignals 4 des Hochfrequenzreflektors 1, der die passive Ortungsbake bildet, vom Fahrzeug 5 zu einer Überwachungszentrale 10 sowie die Übertragung der Fahrzeugidentifizierung, die bei jedem Verbindungsaufbau zwischen der Überwachungszentrale 10 und dem Fahrzeug 5 automatisch vorgenommen wird, erfolgt über das Mobilfunk- bzw. Bündelfunkendgerät 7 im Fahrzeug 5 und die daran angeschlossene Antenne 8. Die Überwachungszentrale 10 enthält ebenfalls ein Mobilfunk- bzw. Bündelfunkendgerät. Die Funk-Übertragungsstrecke ist mit 9 bezeichnet.

Eine Alternativanordnung 12 besteht darin, daß in der Fahr­ bahndecke 13 Hochfrequenzreflektoren 14 mit akustischer Ober­ flächenwellenleitung (OFW-ID-Tag) eingelassen sind, die dann mit jeweils auf der Fahrzeugunterseite 15 angebrachten Abfra­ geeinrichtungen 16 zusammenarbeiten.

Fig. 2 zeigt in einer Schrägansicht ein Ausführungsbeispiel für die Baueinheit eines Hochfrequenzreflektors 1, der als passive Ortungsbake dient. Der von der Abfrageeinrichtung 11 (vergleiche Fig. 1) im Fahrzeug 5 ausgesandte elektromagne­ tische Hochfrequenzimpuls, d. h. das Abfragesignal 3, wird von der Antenne 2 des Hochfrequenzreflektors 1 aufgefangen und löst an einem Interdigitalwandler 18 eines piezoelektrischen Oberflächenwellen-Chips 17 akustische Oberflächenwellen (OFW) aus. Diese Oberflächenwellen, die etwa 10⁵mal langsamer als elektromagnetische Wellen sind, werden an Teilreflektoren 19 reflektiert, die - wie bei einem Barcode - auf der akustischen Laufstrecke entsprechend einem individuellen Codewort, welches dann das Antwortsignal 4 bildet, gesetzt sind. Der mit dem Oberflächenwellen-Chip 17 ausgestattete Hochfrequenzreflektor 1 antwortet somit nach einer kurzen Totzeit auf den Abfrageimpuls 3 mit einem binären, das Ant­ wortsignal 4 bildenden Hochfrequenz-Identifizierungs-Code­ wort, das im Interdigitalwandler 18 in elektromagnetische Hochfrequenz-Impulse gewandelt und von der Abfrageeinrichtung 11 im Fahrzeug 5 wieder empfangen und ausgewertet wird. Die Hochfrequenzreflektoren 1 (OFW-ID-Tags)arbeiten auf Grund des piezoelektrischen Substratmaterials passiv, also ohne Batte­ rie. An den Enden des Oberflächenwellen-Chips 17 sind aku­ stische Absorber 20 und 21 vorgesehen.

Claims (9)

1. System zur Überwachung des Verkehrs auf den Bewegungsflä­ chen eines Flugplatzes unter Verwendung von Funkverbindungen zu einer Überwachungszentrale, dadurch gekennzeichnet, daß zur Funkverbindung zwischen Fahrzeugen (5) und der Über­ wachungszentrale (10) Kommunikationseinrichtungen eines vor­ handenen Mobil- bzw. Bündelfunksystems, d. h. eines Systems zur Sprachkommunikation innerhalb des Flugplatzgeländes mit einzelnen, durch einen rechnergesteuerten Organisationskanal verwalteten und den jeweiligen Gesprächspartnern bei Bedarf zugeteilten Sprechkanälen, verwendet werden, daß diese Kommu­ nikationseinrichtungen zweifach genutzt werden und zwar zum einen für eine Übertragung von Ortungsdaten vom Fahrzeug (5) zur Überwachungszentrale (10) sowie zum anderen für eine bei jedem Verbindungsaufbau zwischen Überwachungszentrale (10) und Fahrzeug (5) automatisch ablaufende Fahrzeugidentifizie­ rung, daß die Ortung der Fahrzeuge (5) mit Hilfe passiver, an einer Vielzahl verschiedener Stellen des Flugplatzgeländes aufgestellter und/oder in der Fahrbahndecke eingelassener Or­ tungsbaken (1, 14) vorgenommen wird, die von vorbeifahrenden Fahrzeugen (5) mit Hilfe einer Abfrageeinrichtung (11, 16) abge­ fragt werden und deren Antwort den Koordinaten des jeweiligen Bakenaufstellungsortes entspricht, und daß für die Ortung des Gesamtverkehrs auf dem Flugplatzgelände ein Bodenüberwa­ chungsradarsystem vorgesehen ist, dessen Ortungsdaten in der Überwachungszentrale (10) mit den über die Kommunikations­ einrichtungen des Mobil- bzw. Bündelfunksystems erlangten Ortungsdaten der Fahrzeuge (5) korreliert werden, so daß sich Fahrzeug- und Flugziele eindeutig unterscheiden lassen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Koordinaten darstellenden Antworten der Ortungs­ baken (1, 14) Nummernbezeichnungen derselben sind, und daß die Umsetzung dieser Nummernbezeichnungen in die jeweiligen Bakenkoordinaten in der Überwachungszentrale (10) erfolgt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge (5) mit einfach ausgebildeten Folgenaviga­ tionseinrichtungen versehen sind, und daß die Ortungsbaken­ koordinaten als Stützwerte für diese Folgenavigationseinrich­ tungen dienen.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als passive Ortungsbaken (1, 14) Hochfrequenzreflektoren vorgesehen sind, die an entsprechenden Haltevorrichtungen befestigt sind.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als passive Ortungsbaken (1, 14) Hochfrequenzreflektoren vorgesehen sind, die in der Fahrbahndecke des Flugplatz­ geländes eingelassen sind und mit auf der Fahrzeugunterseite jeweils angebrachten Abfrageeinrichtungen (11, 16) zusammenarbeiten.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzreflektoren (1) eine Antenne (2) für den Empfang des Abfragesignals (3) und das Aussenden des Antwort­ signals (4) sowie eine akustische Oberflächenwellenleitung für die Umsetzung des Abfragesignals in das Antwortsignals aufweisen.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Hochfrequenzreflektoren (1, 14) als Baueinheit (OFW-ID-Tag) ausgebildet ist, auf der die Antenne (2) und die als Chip (17) ausgebildete Oberflächenwellenleitung ange­ ordnet sind, und daß die Oberflächenwellenleitung auf dem Chip aus einem Interdigitalwandler (18), mittels welchem aus dem von der Antenne ankommenden Abfrage-Hochfrequenzimpuls (3) akustische Oberflächenwellen (OFW) ausgelöst werden, und barcodeartig ausgebildeten Teilreflektoren (19) besteht, die auf der akustischen Laufstrecke entsprechend einem individu­ ellen Antwortcodewort gesetzt sind, und daß am Interdigital­ wandler die reflektierten akustischen Oberflächenwellen wie­ der in Hochfrequenzsignale umgewandelt werden, die das Ant­ wortcodewort (4) enthalten und über die Antenne zur Abfrage­ einrichtung (11, 16) eines Fahrzeugs (5) zurückgesandt werden.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Oberflächenwellenleitungs-Chips (17) an den Enden akustische Absorber (20, 21) vorgesehen sind.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verbindung mit einem üblichen Bodenüberwachungsradarsy­ stem für die Ortung des Gesamtverkehrs auf einem Flugplatz und durch eine Korrelation der Ortungsdaten beider Systeme, so daß eine Unterscheidung zwischen Fahrzeug- und Flugzeug­ zielen möglich ist.