NL8101444A - Luchthavenbewakingsinrichting. - Google Patents

Description

I* i t AC 301 G.HSfgen et al 31-4 - Luchthavenb ewakingsinri chting. -

De uitvinding heeft betrekking op een luehthavenbe wakings inrichting in het bijzonder voor rolbanen en aanbrengers, die met secundaire-radartransponders die zich aan boord van vliegtuigen of voertuigen bevinden, samenwerkt, waarbij deze secundaire-radartran-3 sponders dan secundaire-radarantwoordsignalen uitstralen, wanneer zij van langs het te bewaken gebied, dat in meerdere bewakingssec-toren verdeeld is, aangebrachte ondervraagapparaten van de lucht-havenbewakingsinriehting P1- en P3-ondervraagpulsen op voorgeschreven afstand ontvangen hebben, waarbij de secundaire-radarantwoord-10 signalen voor de bewaking verwerkt worden en waarbij de vliegtuigen/ voertuigen in een aangeefriehting weergegeven worden. Een dergelijke luchthavenbewakingsinrichting is voorgesteld in de West-Duitse octrooiaanvrage P 29 34 844-

Bij de in deze octrooiaanvrage beschreven luchthavenb ewakings-15 inrichting worden SSR-ondervraagsignalen (SSR-Secondary Surveillance Radar, secundaire radar) uitgestraald, die door SSR-transpon-ders aan boord van een voertuig, bijvoorbeeld een rollend vliegtuig, met een SSR-antwoordsignaal beantwoord worden wanneer het voertuig zich in het omvattingsgebied van de ondervraagsignalen bevindt.

20 Het SSR-antwoordsignaal bevat voor de identificatie van het voertuig een aan het betreffende voertuig toegevoegde code. In een aangeefinrichting wordt weergegeven welk vliegtuig of voertuig zich waar bevindt. Yoor deze luchthavenbewakingsinrichting zijn grote technische kosten noodzakelijk. Yoor het opwekken van de SSR-onder-25 vraagpulsen zijn er twee ondervraagapparaten aangebracht die tegen-overelkaar aan beiden zijden van de rolbaan zijn geplaatst. Baar de ondervraagapparaten vanuit een centrale geadresseerd gestuurd er worden, isAop het luchthaventerrein een kostbare bekabeling nodig.

Alle ondervraagapparaten zijn met ontvangers uitgerust.

30 Be uitvinding beoogt een luchthavenbewakingsinrichting aan te geven waarbij goedkope ondervraagapparaten toegepast kunnen worden.

Aan deze opgave wordt voldaan met de in conclusie 1 of in conclusie 3 aangegeven middelen. Yoordelige verdere uitvoeringen 35 kannen aan de onderconclusies ontleend worden.

Be ondervraagapparaten bevatten geen ontvangers, zij zijn eenvoudig opgebouwd en kannen met behulp van batterijen bedreven worden. Yoor de ontvangst van de SSR-antwoordsignalen zijn slechts 8101444 -2- 4 ’’ ‘i enkele peilers of ontvangers met tijdmeetinrichtingen voldoende.

Bij de installatie van deze luchthavenbewakingsinrichting op een reeds aanwezige luchthaven is het "bijzonder voordelig wanneer er batterij bedreven ondervraagapparaten toegepast kunnen worden, daar 5 een bekabeling van de ondervraagapparaten in dit geval bijzonder kostbaar zou zijn.

Be uitvinding zal aan de hand van de tekeningen bij wijze van voorbeeld nader toegelicht worden, in welke tekeningen figuur 1 de inrichting van de ondervraagapparaten en van de 10 peilers geeft; figuur 2 de antenne van een ondervraagapparaat toont; en figuur 3 het richtdiagram van een ondervraagapparaat toont.

Er wordt bij de luchthavenbewakingsinrichting vanuit gegaan dat de voertuigen of vliegtuigen, die in het te bewaken gebied on-15 derscheiden moeten worden, met SSR-transponders uitgerust zijn.

Be principes van de secundaire radar met inbegrip van de toegepaste signalen en SSR-apparaten (ondervraagapparaten en SSR-transponders) zijn in het boek " Secundar - Radar" van P. Honold, Verlag Siemens AG, 1971» beschreven. In de verdere beschrijving wordt nog naar 20 afzonderlijke hoofdstukken of bladzijden van dit boek verwezen.

Yoor de beschrijving wordt als te bewaken gebied een gedeelte rolbaan 1 beschouwd, waarover een met een SSR-transponder T uitgerust vliegtuig 2 rolt. SSR-transponders zijn in hoofdstuk 3 van het geciteerde boek ” Secundar .-Radar” beschreven.

25 Aan beide zijden van de rolbaan 1 en afwisselend aan de lin ker respectievelijk rechterzijde van de rolbaan zijn meerdere ondervraagapparaten A1 tot A5 aangebracht. Beze ondervraagapparaten stralen de P1-, P2- en P3-pulsen zodanig uit dat een SSR-transponder T op een bepaalde plaats van het te bewaken gebied slechts door een 30 aan deze plaats toegevoegd ondervraagradarapparaat de P1-P2-P3-pul-sen op die manier verkrijgt dat hij deze als SSR-ondervraagpulsen herkent.

Baardoorwordt het te bewaken gebied in meerdere bewakingssec-toren I, II, III verdeeld. Bij het aangegeven uitvoeringsvoorbeeld 35 sluiten de bewakingssectoren ongeveer driehoekvormig op elkaar aan. Het tot stand komen van het ruimtelijke verloop van een bewakings-sector wordt aan de hand van figuur 3 nader toegelicht. Het is ook mogelijk dat de bewakingsgebieden elkaar in geringe mate overlappen. Boor de indeling in afzonderlijke bewakingssectoren wordt 40 vermeden dat alle SSR-transponders in het totale te bewaken gebied 8101444 % i' -« -3- op één SSR-ondervraagsignaal antwoorden. Dit zou Dij de hiernavolgend beschreven werkwijze voor de bepaling van de standplaats van de SSR-transponder, die het SSR-antwoordsignaal uitstraalt, namelijk tot uitzonderlijke problemen leiden of eventueel een verwerking 5 zelfs onmogelijk maken daar de ongeveer 25 ^us lange antwoordsigna-len elkaar zouden overlappen (synchrone sleutel verwarring).

De tijdstippen waarop de SSR-ondervraagpulsen door de onder-vraagapparaten uitgestraald worden, worden niet centraal gestuurd maar de ondervraagapparaten werken zelfstandig met statistisch ver-10 deelde uitzendingen. Dit wordt hierdoor verkregen dat elk onder-vraagapparaat met een weinig constante klokgenerator uitgerust is, die de tijdstippen van de uitstraling van het SSR-ondervraagsignaal bepaalt. Daar alle klokgeneratoren onafhankelijk van elkaar bedreven worden, hebben de uitstraaltijdstippen van de afzonderlijke onder-15 vraagapparaten geen onderlinge tijdbetrekking, maar bestaat er een toevallige opeenvolging.

De tijd tussen twee opelkaarvolgende uitstralingen van onder-vraagsignalen bedraagt ongeveer 10.....100 ms.

Dij deze besturing van de tijdstippen van uitstraling kan 20 het een enkele maal voorkomen, dat twee bij verschillende bewakings-sectoren behorende ondervraagapparaten gelijktijdig een SSR-ondervraagsignaal uitstralen en dat er in dit geval twee SSR-transponders gelijktijdig antwoorden. De waarschijnlijkheid hiervoor is echter als gevolg van de zeer lage bezettingsdiehtheid gering. Dat wil zeg-25 gen dat de eigen storing verwaarloosbaar is daar de telkens eerst volgende SSR-ondervraagsignalen nog eens op verschillende tijden uitgestraald worden en de ondervragingen elkaar zo snel opvolgen dat de onbruikbaarheid van enkele metingen niet stoort.

De door de SSR-transponder T aan boord van een rollend vlieg-50 tuig 2 uitgestraalde SSR-antwoordsignalen worden rondom uitgestraal<3. Zij worden door drie op het vluchthaventerrein opgestelde peilers ELI, PL2 en PL3 ontvangen, die telkens de invalsrichting 2 en ƒ 2 van de SSR-antwoordsignalen bepalen. Deze gemeten invalshoeken worden tezamen met het vliegtuigadres van het SSR-antwoord-35 signaal aan een verwerkingsinriehting 3 overgedragen. Daar wordt uit de gemeten invalsrichtingen en de posities van de peilers op algemeen bekende manier de ogenblikkelijke positie of standplaats van de SSR-transponder, die het SSR-antwoordsignaal uitgezonden heeft, bepaald.

40 De aanduiding van de positie in een weergeefinrichting 4 81 01 444 < K «* -4- gebeurt op bekende manier (bijvoorbeeld door lichttekens op een weergeefinrichting, waarop de rolbanen, start- en landingsbanen en andere te bewaken gebieden grafisch aangegeven zijn). Het is verder mogelijk om aanvullend de aan de betrokken SSR-transponder toege-5 voegde code mede weer te geven.

Als peilers zijn onder andere monopluspeilers, die volgens het interferometerprincipe werken, geschikt. "Funksysteme für Ortung und Navigation" uitgegeven door E. Kramar, Yerlag Berliner Union GmbH, Stuttgart 1975» blz. 79-82; voordracht "Schnellpeilung nach 10 dem DLS-Prinzip als möglicher Beitrag zum Ausbau eines SekundSr-radars" door G. Höfgen, Symposium über Radartechnik , 13·-15·11*1974» München. Be overdracht van de gemeten hoek en code kan bijvoorbeeld zoals bij Air-Traffic-eontrol Radar Beacon System (M.J. Skolnik, Mcfrow Hill Yerlag, New York '1970, hoofdstuk 38, in het bijzonder 15 blz. 38-2) gebeuren.

Hiernavolgend zal aan de hand van figuur 2 de antenne van een ondervraagapparaat toegelicht worden.

SSR-ondervraagapparaten op zich zijn in het geciteerde boek "SekundSr-Radar" in hoofdstuk 2 beschreven. Hierin zijn in het bij-20 zonder de paragrafen 2 tot 2.4·3 van belang. Yergeleken met de daar beschreven SSR-ondervraagapparaten zijn de hier vereiste ondervraag-apparaten aanzienlijk eenvoudiger opgebouwd. Er zijn bijvoorbeeld geen aan de ontvangzijde opgenomen inrichtingen aangebracht en de zendvermogens liggen in het milli-watt-gebied.

25 Be ondervraagapparaten voor de bewakingsinrichtingen moeten aan de volgende vereisten voldoen.

- de P1- en P3-ondervraagpulsen moeten uitgestraald worden, - de P2-SLS-puls moet uitgestraald worden, - de besturing van de uit de P1-, P2- enP5-pulsen bestaande onder-30 vragingen gebeurt door een weinig constante klokgenerator. Hierdoor wordt bewerkstelligd -dat de tijdstippen van uitstraling van de afzonderlijke ondervraagapparaten niet volgens een vast tijdplan gebeurt maar dat hun onderlinge tij dbetrekking toevallig is, 35 - de uitgestraalde pulsen hebben slechts een gering vermogen (enkele milli-watts); Hun reikwijdte bedraagt daardoor slechts ongeveer 100 meter, en - door het gekozen type van pulsuitstraling moeten bewakingssec-toren gevormd worden.

8101444 -5-

Bij het in paragraaf 2.4·3 aangegeven voorbeeld worden de P1- en P3-pnlsen aan een richtantenne en wordt de P2-puls aan een rondstraalantenne toegevoerd.

Bij het nieuwe ondervraagapparaat bestaat de antenne van fi-5 guur 2 uit een tegengewieht 22 waarop een hoekreflector 21 is aangebracht.

Aan beide zijden van de hoekreflector 21 zijn op het tegenge-wicht 22 monopolen 23, 24 aangebracht. Aan de monopool 24, die op de aan de punt zijde van de hoekreflector 21 tegenover gelegen zijde 10 van het tegengewieht 22 is aangebracht, wordt de P2-puls toegevoerd en aan de andere monopool 23 worden de P1- en P3-pulsen toegevoerd.

In figuur 3 is zoals in figuur 1 naast de rolbaan 1 het ondervraagapparaat A1 aangebracht. Zoals reeds vermeld worden de pulsen P1, P3 en de puls P2 via verschillende riehtdiagrammen uitgestraald. 15 De amplitude van een door de secundaire-radartransponder ont vangen P1-puls moet tenminste 9 dB groter zijn dan de amplitude van een ontvangen P2-puls, indien óp een ontvangen P1-, P3-ondervraag-pulspaar een SSR-antwoordsignaal uitgestraald moet worden (geciteerde boek "Sekündar-Radar”, paragraaf 1.6.1). Daarom worden de 20 riehtdiagrammen en de pulsamplituden zodanig gekozen dat aan deze voorwaarde slechts in één bewakingssector voldaan wordt. Hierdoor behoort er bij elk ondervraagapparaat een bewakingssector.

De pulsen P1 en P3 worden via het richtdiagram 32 en de puls P2 wordt via het richtdiagram 31 uitgezonden.

25 Bevindt er zich een transponder in de richting van de rechte 34 of 36, dan ontvangt hij de P1-puls met dezelfde amplitude als de P2-puls.

Daarom antwoordt hij niet op deze ondervragingen door het ondervraagapparaat A1. Alleen tussen de rechten 35 en 37 hebben 30 ontvangen P1 -pul sen een 9 dB grotere amplitude dan P2-pulsen, dat wil zeggen slechts in dit gebied worden ondervragingen van het A1-ondervraagapparaat als secundaire-radarondervraagsignalen onderscheiden. Dit gebied vormt de bewakingssector I. De niet aangegeven afsluiting van de bewakingssector naar rechts in figuur 3 hangt af 35 van het richtdiagram 32 en van de uitgestraalde pulsamplitude.

Door de verdere ondervraagapparaten worden op overeenkomstige wijze verdere bewakingssectoren gevormd, die zoals reeds vermeld elkaar aanraken of een weinig overlappen.

Het is bijzonder voordelig om door extra zenders verdere P2-40 pulsen of P1-, P2-pulsparen zodanig te laten uitstralen dat zij 8101444 -6- zijdelings van de rolbaan een zodanig grote amplitude hebben, dat P1-, P3-pul sparen zijdelings van de rolbaan niet meer als secundair e-radarondervraagpul sen verwerkt worden. Hierdoor wordt een bewakingssector met goede benadering tot op een rolbaan gedeelte 5 beperkt.

Volgens een verder uitvoeringsvoorbeeld kunnen de peilers PL1, PL2 en PL3 door SSR-ontvanger s, waarachter een tijdmeet inrichting geschakeld is, vervangen worden. Er moet hierbij voor gezorgd worden dat de tijdmeetinrichtingen met elkaar gesynchroniseerd zijn. 10 De invalstijden van een SSR-antwoordsignaal worden dan tezamen met het vliegtuigadres van het SSR-antwoordsignaal overgedragen aan de verwerkingsinrichting 3· Ia deze inrichting worden dan tenminste twee verschillen tussen invalstijden berekend. Daar in de verwerkingsinrichting ook de posities van de SSR-ontvangers die het 15 SSR-antwoordsignaal ontvangen hebben, bekend zijn verkrijgt men in de verwerkingsinrichting uit de berekende tijdverschillen twee hyperboolstandlijnen. Het snijpunt. van deze hyperboolstandlijnen vormt de ogenblikkelijke positie van de SSR-transponder, die het SSR-antwoordsignaal uitgestraald heeft. De indicatie gebeurt zoals 20 bij het aan de hand van figuur 1 toegelichte uitvoeringsvoorbeeld.

De SSR-ontvangers, tijdmeetinrichtingen en hun synchronisatie alsmede de hyperboolpeilingswerkwijze zijn algemeen bekend en worden hier daarom niet verder toegelicht.

8101444

Claims (5)

1. Luchthavenbewakingsinrichting, in het bijzonder voor rol-banen en aanbrengers, die met secundaire-radartransponders die zich aan boord van vliegtuigen of voertuigen bevinden, samenwerkt, waarbij deze secundaire-radartransponders dan secundaire-radarantwoord-5 signalen uitstralen, wanneer zij van langs het te bewaken gebied, dat in meerdere bewakingssectoren verdeeld is, aangebrachte onder-vraagapparaten van de luchthavenbewakingsinrichting P1- en P3-onder-vraagpulsen op voorgeschreven afstand verkregen hebben, waarbij de secundaire-radarantwoordsignalen voor de bewaking verwerkt worden 10 en waarbij de vliegtuigen/voertuigen in een weergeefinrichting weergegeven worden, met het kenmerk, dat elk van de ondervraagapparaten (A1, .... A5) de PI- en P3-secundains-radaronder-vraagpulsen en de P2-secundaire-radarregelpuls zodanig via verschillende richtdiagrammen (Figuur 5) uitstraalt, dat de signaalamplitu-15 de van de P1- en P3-ondervraagpulsen bij benadering slechts in de bij dit ondervraagapparaat behorende bewakingssector met de bij secundaire-radar voorgeschreven waarde groter is dan de signaal-amplitude van de P2-regelpuls, dat de uit straling van de P1- en P3-ondervraagpulsen door de afzonderlijke ondervraagapparaten in de 20 tijd onderling willekeurig gebeurt, dat tenminste twee peilers (PL1, PL2, FL3) aangebracht zijn, die de invalsrichting ( -j» van de secundaire-radarantwoordsignalen peilen, dat de gepeilde invalsrichtingen aan een verwerkingsinrichting (3) overgedragen worden en dat uit de invalsrichtingen en de posities van de pei-25 Iers de positie van de secundaire-radartransponder (¢), die het ontvangen secundaire-radarantwoordsignaal uitgestraald heeft, bepaald wordt.

2. luchthavenbewakingsinrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat ook het in het secundaire-radarantwoord- 30 signaal opgenomen vliegtuigadres door de peilers aan de verwerkingsinrichting (3) overgedragen wordt.

3. luchthavenbewakingsinrichting, in het bijzonder voor rolbaren en aanbrengers, die met secundaire-radartransponders, die zich aan boord van vliegtuigen of voertuigen bevinden, samenwerkt, » 35 waarbij deze secundaire-radartransponders dan secundaire-radarant-woordsignalen uitstralen, wanneer zij van langs het te bewaken gebied, dat in meerdere bewakingssectoren verdeeld is, aangebrachte ondervraagapparaten van de luchthavenbewakingsinrichting P1- en P3- 8101444 -8- ondervraagpulsen op voorafgeschreven afstand verkregen hebben, waarbij de secundaire-radarantwoordsignalen voor de bewaking verwerkt worden en waarbij de vliegtuigen/voertuigen in een weergeef-inrichting weergegeven worden, met het kenmerk, dat 5 elk apparaat van de ondervraagapparaten (A1, .... A5) de P1- en P3-secundaire-radarondervraagpulsen en de P2-secundaire-radarregel-puls zodanig via verschillende riohtdiagrammen (figuur 3) uitstraalt, dat de signaalamplitude. van de P1- en P3-ondervraagpulsen bij benadering slechts in het bij dit ondervraagapparaat behorende bewa-10 kingsseotor met de bij secundaire-radar voorgeschreven waarde' groter is dan de signaalamplitude van de P2-regelpuls, dat de uitstraling van de P1- en P3-ondervraagpulsen door de afzonderlijke ondervraagapparaten in de tijd onderling toevallig gebeurt, dat tenminste drie secundaire-radarontvangers waarachter tijdmeetinrich-15 tingen geschakeld zijn, aangebracht zijn, dat in de tijdmeetinrich-tingen de invalstijden van een seeundaire-radarantwoordsignaal ge-.meten worden, dat de gemeten tijdstippen samen met het vliegtuig-* adres van het secundaire-radarantwoordsignaal aan een verwerkings- inrichting (3) overgedragen worden, dat daar tenminste twee ver-20 schillen van de gemeten tijdstippen berekend worden, waardoor men samen met de ontvanger-posities hyperboolstandlijnen verkrijgt, en dat de positie van de secundaire-radartransponder (l), die het ontvangen secundaire-radarantwoordsignaal uitgestraald heeft, door doorsnijding van de hyperboolstandlijnen bepaald wordt. 25

4· Luchthavenbewakingsinrichting volgens conclusie 2 of 3> met het kenmerk, dat in de weergeefinrichting (4) behalve de positie ook het bij de transponder behorende vliegtuig-adres weergegeven wordt.

5. Luchthavenbewakingsinrichting volgens conclusie 1 of 3» 30 met het kenmerk, dat de antenne (figuur -2) van de ondervraagapparaten een op een tegengewicht (22) geplaatste hoekreflector (21) heeft, dat aan tegengestelde zijden van de hoekreflector op het tegengewicht monopolen aangebracht zijn, waarbij door de ene monopool (23) de P1- en P3-ondervraagpulsen en door de andere 35 monopool (24) de P2-secundaire-radarregelpuls uitgestraald wordt. 8101444