WO1997026552A2 - Einrichtung zur überwachung des abstandes zweier objekte - Google Patents

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WO1997026552A2
WO1997026552A2 PCT/EP1997/000234 EP9700234W WO9726552A2 WO 1997026552 A2 WO1997026552 A2 WO 1997026552A2 EP 9700234 W EP9700234 W EP 9700234W WO 9726552 A2 WO9726552 A2 WO 9726552A2
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    • G08G5/72—Arrangements for monitoring traffic-related situations or conditions for monitoring traffic
    • G08G5/723—Arrangements for monitoring traffic-related situations or conditions for monitoring traffic from the aircraft

Definitions

  • the invention relates to a device for monitoring the distance between two objects according to the preamble of claim 1.
  • TCAS Traffic Alert & Collision Avoidance System
  • Transponders of the radar ground station are transmitted and from there are transmitted together with other data to all other aircraft flying in the same airspace area.
  • TCAD Traffic / Collision Alert Device
  • the display also uses the normal radar transponder signals.
  • the radar air monitoring helps well for higher traffic areas; Especially at low altitudes, at which there is a particularly high risk of dangerous approaches of aircraft, the radar monitoring and the transmission work together with data transmitted with radar signals, but less satisfactorily.
  • the present invention provides a device for monitoring the distance between two objects, at least one of which is moving, in which the object distance is determined independently of radar signals.
  • the invention provides a monitoring device with the features specified in claim 1.
  • the objects to be monitored with regard to a dangerous approach continuously emit position data signals and object identification signals in the VHF range. These signals are emitted essentially with a spherical characteristic.
  • the receiving units used work with a spherical characteristic.
  • Objects each contain monitoring computers which calculate the instantaneous object distance from the position data signals received and the own position data signals.
  • GPS units are now available at low cost.
  • the device according to the invention can thus be used to monitor dangerous approaches by aircraft also in the vicinity and on the surface of the earth.
  • the device according to the invention can also be used for collision avoidance in ships and land vehicles.
  • the invention can also be used to monitor the approach of moving objects to fixed obstacles.
  • the fixed obstacles are provided with memories containing the position data signals and object identification signals, and the corresponding data are continuously read from this memory and emitted, as for moving objects.
  • high buildings, mountains or the like can be integrated very cheaply into the security monitoring of the course of aircraft.
  • appropriately equipped radio buoys can avoid dangerous approaches of ships to shallows.
  • the future movement of the object to be monitored can be estimated well after receipt of a single path data record.
  • the development of the invention according to claim 3 is advantageous in terms of avoiding overlaps in the web data signals transmitted on a common VHF channel.
  • the risk is reduced in a simple manner that two objects use the same transmission time slice at the same time, since the allocation of the different radio channels via which the speech traffic for the different objects (aircraft) takes place by flight surveillance also in such a way that there is no double occupancy of channels,
  • the development of the invention according to claim 5 also serves to avoid overlaps in location data records emitted by the various objects.
  • the driver of the moving object is also given a proposal for a course change together with a warning, which is drawn up taking into account the aviation or shipping evasive regulations and which enables the vehicle driver to react quickly and correctly in the given situation. enables driving situation.
  • Figure 1 - a schematic representation of the distance monitoring between aircraft flying in a common traffic space
  • FIG. 2 a block diagram of a monitoring unit, as it is carried by each of the aircraft shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 a block diagram of a radio buoy with which special obstacles for moving objects can be marked
  • Figure 4 is a block diagram of a data test circuit of the monitoring unit shown in Figure 2;
  • FIG. 5 shows a flowchart of a main program, according to which a monitoring computer of the monitoring unit according to FIG. 2 operates;
  • FIG. 6 a flowchart of a subroutine of the main program according to FIG. 5, which is used for reading in new path data records;
  • FIG. 7 a flowchart of a subroutine of the main program according to FIG. 5, which is used to determine a proposal for an alternative course.
  • FIG. 1 shows three airplanes 10, 12, 14 which move through an air space on different courses.
  • the aircraft 10, 12, 14 have distance monitoring units 16, 18, 20 which, on the one hand, continuously send object data on a VHF frequency (indicated by exemplary wave fronts 22, 24, 26), which provide information about the identity of the aircraft, its construction, its position and its course.
  • the monitoring units 16, 18, 20 receive object data from the other aircraft located in the airspace under consideration at the common VHF frequency.
  • the Object data in particular the object location, the height of the object above sea level. , the direction in which the object is moving, the speed at which the object is moving, the time the object data is sent from the object, an object identification code, information on the object type and the VHF channel on which radio communication with the object is carried out .
  • the monitoring units of the various aircraft determine whether there is a danger of approaching another aircraft.
  • FIG. 2 shows details of the structure of one of the monitoring units 16, 18, 20.
  • the monitoring units 16, 18, 20 each comprise a GPS unit 28, which provides the position coordinates of the aircraft at a first output “GPS”, as can be seen from the runtime comparison of standard clock signals, which are fixedly positioned by different ones in space Navigation satellite is emitted.
  • the GPS unit 28 provides a highly accurate real-time signal at a further output TME.
  • Each monitoring unit also includes a course sensor 30, which provides a digital course signal COU corresponding to the course of the aircraft currently being taken.
  • This signal can e.g. derived from the gyrocompass installed in the aircraft.
  • each monitoring unit comprises an altitude sensor 32 which provides an altitude signal HGH assigned to the altitude of the aircraft.
  • This signal is again a digital signal and is provided by a suitably equipped altimeter of the aircraft.
  • the registration number and the type of the aircraft under consideration are programmed into a read-only memory 34.
  • a VHF radio device 40 of the aircraft provides a digital output signal which corresponds to the set VHF channel.
  • the radio communication device 40 is equipped with a channel output CHA, which is connected to the output of a digital position transmitter coupled to the channel selector.
  • a concatenation circuit 42 assembles the various character strings, which are provided by the GPS unit 28, the course sensor 30, the altitude sensor 32, the read-only memory 34 and the radio telephone 40, into a single character string, separators being inserted between the individual character strings and prepending a header string.
  • the character string thus obtained is placed on a transmission circuit 44.
  • the transmission circuit 44 works controlled by a transmission control circuit 46.
  • the latter receives the time output signal TME of the GPS unit 28 at a first input and the channel identification signal CHA which is emitted by the radio device 40 at a second output.
  • the transmission control circuit 46 defines a transmission time window that depends on the set radio speech channel. Within this transmission time window, the transmission control circuit 46 is activated and then converts the character string transferred to it into a serial representation, modulates a V ⁇ F signal with a predetermined standard power with this character string and transmits this modulated VHF signal to a transmission / reception trap switch 48, the output of which is connected to an antenna 50.
  • the transmission / reception switch 48 in turn is controlled by the output signal of the transmission control circuit 46.
  • the transmission time slice can also be allocated as a function of the approval number of the object in question, and in a further modification the allocation can also be made as a function (or partial dependence) of the VHF channel set and the approval number.
  • the transmission / reception switch 48 connects the antenna 50 to a reception circuit 52.
  • the antenna 50 has a directional characteristic that approximates the spherical shape.
  • the receiving circuit 52 comprises an input amplifier 54. Its output is connected to the input of an amplitude discriminator 56, which only allows those signals to pass through to its output whose amplitude is greater than a predetermined threshold value.
  • This threshold value is selected such that signals received by other aircraft that are at a greater distance than a predetermined distance of, for example, 60 miles are suppressed.
  • the transmission circuits 44 of all monitoring units carried by the various aircraft have the same standard transmission power, and the antennas 50 of the various antennas serving both transmission and reception purposes. Different monitoring units have a working characteristic that comes as close as possible to the spherical characteristic.
  • a serial / parallel converter 60 is connected to the output of the demodulator 58. At its exit, a character string is thus obtained, which includes the location, course, flight altitude, identification number and type as well as radio communication channel of another aircraft in the vicinity, as well as the exact time at which these data were sent.
  • the output of the converter 60 is connected to the input of a test circuit 62. This checks whether the string of characters received is complete or faulty. Faulty strings can e.g. result from faulty signal transmission and / or overlap of data sets, which can result from the random operation of the walkie-talkies 40 of two aircraft on the same frequency.
  • Errors can be identified on the basis of plausibility considerations (for example, comparison of the aircraft type transmitted with a list of all aircraft types) or on the basis of test bits, which are calculated on the transmission side according to a predetermined algorithm and are added to the character string on the transmission side , so that a comparison of the transmitted test bits with the comparison test bits calculated there according to the same algorithm can take place on the receiver side.
  • the test circuit 62 or Receiving circuit 52 always ready a signal when there is a finished data set in it.
  • the type of this output signal reveals whether the data record is error-free or faulty, the signal also revealing the type of error.
  • This signal ND is sent to a control input of a test computer 64.
  • the test computer 64 decides whether the data set received should be discarded or further processed. In the latter case, the test computer 64 activates a read / write control terminal W / R of an object data memory 66. Its data input terminal DI is connected to the output of the test circuit 62.
  • the test computer 64 can take over data from the data output terminal DO of the object data memory 66 by appropriately controlling the write / read control terminal W / R.
  • test computer 64 applies a signal which is characteristic of the memory cell to be selected for writing or reading.
  • test computer 64 Further data inputs of the test computer 64 are connected to the outputs of the GPS unit 28.
  • the test computer 64 works in such a way that it continuously polls its input connected to the output of the test circuit 62 within a loop in which the various object paths are calculated in advance and the smallest distances to its own predicted path are determined whether there is a new object data record in the test circuit 62. If this is the case, the computer (cf. the subroutine of FIG. 6) determines where this data record is to be stored in the object data memory 66 and whether the distance to the object belonging to this data record is smaller than a predetermined safety margin. If this is the case, the test computer 64 activates an alarm and outputs a corresponding display and a proposal for an evasive maneuver on a screen 68.
  • test computer 64 continues to operate in accordance with its main program. In this, the test computer loads the various object data records from the object data memory 66. For each object data record, the path which is expected to be traveled by the assigned aircraft is calculated by extrapolation and compared with the course calculated by extrapolating one's own position data and course data. The smallest distance between these two courses is determined, and if this distance is again below a predetermined safety margin, the alarm unit 70 is activated and output on the screen 68.
  • the test computer 64 also makes a suggestion for a course correction that takes account of the usual alternative rules.
  • the avoidance proposal already takes into account whether the proposed changed course may result in an impermissible approach to another object. See the flowchart of the subroutine for determining the avoidance suggestion, which is shown in FIG. 7.
  • the principle described above can also be used to avoid collisions with fixed obstacles, e.g. mountains and tall buildings if the objects are planes or shallows or blocked areas of the sea if they are ships.
  • the obstacles are provided with radio buoys which work in a similar way to the active or transmitting part of a monitoring unit, as was described above with reference to FIG. 2.
  • a corresponding object data record can simply be stored in a read-only memory 72 (see FIG. 3), which is connected to the input of the transmitting circuit 44.
  • the allocation of a time slice takes place in a fixed manner, with the transmission control circuit 46 being synchronized to the real time by a radio clock 74 which is connected to an antenna 76 is.

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Abstract

Zur leitstellenunabhängigen Bahnüberwachung von Flugzeugen (10, 12, 14) und anderen Objekten wird vorgeschlagen, diese Objekte jeweils mit einer Überwachungseinheit (16, 18, 20) auszurüsten, die ständig die von einer GPS-Einheit ermittelten Lagedaten und die Kursdaten des Objektes aussendet. Die Überwachungseinheiten (16, 18, 20) empfangen zugleich die entsprechenden Objektdaten von anderen Objekten, extrapolieren die eigene und die fremden Bahnen und prüfen, ob diese Bahnen einen Abstand haben, der kleiner ist als eine vorgegebene Sicherheitsmarge.

Description

Einrichtung zur Überwachung des Abstandes zweier Objekte
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Abstandes zweier Objekte gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Einrichtungen sind in Verbindung mit der Über- wachung des Abstandes zweier Flugzeuge bekannt und werden unter der Bezeichnung TCAS (Traffic Alert & Collision Avoidance System) von der Fa. Honeywell vertrieben. Bei dieser bekannten Einrichtung wird von den normalen Radar¬ einrichtungen des Flugzeuges Gebrauch gemacht, wobei die Lagedaten von den verschiedenen Flugzeugen über deren
Transponder der Radar-Bodenstation übermittelt werden und von dort zusammen mit anderen Daten an alle weiteren im gleichen Luftraumbereich fliegende Flugzeuge übermittelt werden.
Eine ähnliche Einrichtung wird unter der Bezeichnung TCAD (Traffic/Collision Alert Device) von der Fa. Ryan vertrie¬ ben. Diese bekannte Einrichtung empfängt und decodiert Transpondersignale und stellt den Luftverkehr im interes- sierenden Luftraum durch Zeichenfolgen auf einer kleinen
Anzeige dar. Auch bei diesem System wird aber von den normalen Radar-Transpondersignalen Gebrauch gemacht.
Die Radar-Luftüberwachung hilft zwar für höher liegende Verkehrsbereiche gut; gerade bei niederen Flughöhen, bei denen eine besonders große Gefahr von gefährlichen Annähe¬ rungen von Flugzeugen besteht, arbeitet die Radar-Überwa¬ chung und die Übertragung zusmmen mit Radarsignale über¬ tragener Daten aber weniger zufriedenstellend.
BESTATI6UN6SK0PIE Durch die vorliegende Erfindung wird eine Einrichtung zur Überwachung des Abstandes zweier Objekte, von denen sich mindestens eines bewegt, angegeben, bei welchem der Objektabstand unabhängig von Radarsignalen bestimmt wird.
Hierzu schafft die Erfindung eine Überwachungseinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Bei der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung senden die im Hinblick auf eine gefährliche Annäherung zu über¬ wachenden Objekte ständig Lagedatensignale und Objekt- Identifizierungssignale im VHF-Bereich aus. Das Aussenden dieser Signale erfolgt im wesentlichen mit einer Kugel- Charakteristik. Ähnlich arbeiten die verwendeten Empfangs- einheiten mit einer Kugelcharakteristik. In den bewegten
Objekten sind jeweils Überwachungsrechner enthalten, welche aus den erhaltenen Lagedatensignalen und den eigenen Lage¬ datensignalen den momentanen Objektabstand berechnen. Die Lagedatensignale sind im Falle bewegter Objekte jeweils durch eine GPS-Einheit (GPS = Global Positioning
System) erstellt, basieren also auf einer Standardbe¬ stimmung unter Verwendung der Ausgangssignale einer Vielzahl im Weltraum angeordneter Navigationssatelliten. Die so erhaltene Standortbestimmung ist sehr präzise. Die GPS-Einheiten sind zwischenzeitlich preisgünstig er¬ hältlich.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die GPS- Lagebestimmung und auch die VHF-Lagedatenübermittlung nicht nur in großen Höhen sondern auch in der Nähe der
Erdoberfläche gut arbeiten. Man kann somit mit der erfin¬ dungsgemäßen Einrichtung gefährliche Annäherungen von Flugzeugen auch in der Nähe und auf der Erdoberfläche überwachen. Die erfindungsgemäß Einrichtung läßt sich aber auch zur Kollisionsvermeidung bei Sshiffen und Landfahrzeugen verwenden.
Schließlich läßt sich die Erfindung auch dazu verwenden, die Annäherung bewegter Objekte an feststehende Hinder¬ nisse zu überwachen. Hierzu werden die feststehenden Hindernisse mit die Lagedatensignale und Objekt-Identifi¬ zierungssignale enthaltenden Speichern versehen, und die entsprechenden Daten werden laufend aus diesem Speicher augelesen und abgestrahlt, wie für bewegte Objekte. Auf diese Weise kann man hohe Gebäude, Berge oder dergleichen sehr preisgünstig in die Sicherheitsüberwachung des Kurses von Flugzeugen integrieren. In der Schiffahrt können entsprechend ausgestattete Funkbojen gefährliche Annähe¬ rungen von Schiffen an Untiefen vermeiden.
Ein Einsatz der Erfindung ist wegen der hohen Auflösung der GPS-Lagedaten auch in Verbindung mit Landfahrzeugen sinnvoll (z.B. frühzeitige Erkennung von Geisterfahrern auf Autobahnen) .
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter¬ ansprüchen angegeben.
Überträgt man gemäß Anspruch 2 nicht nur die Lagedaten der Obj ekte sondern auch deren Kursdaten (Bewegungsrich¬ tung, Bewegungsgeschwindigkeit ) , so kann man schon nach Empfang eines einzigen Bahndatensatzes die zukünftige Bewegung des zu überwachenden Obj ektes gut abschätzen .
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist im Hinblick auf das Vermeiden von Überlappungen in den auf einem gemeinsamen VHF-Kanal übertragenen Bahndatensignalen von Vorteil . Dabei wird mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß An¬ spruch 4 auf einfache Weise die Gefahr reduziert, daß zwei Objekte gleichzeitig dieselbe Sendezeitscheibe be¬ nutzen, denn die Zuteilung der verschiedenen Funkkanäle, über welche der Sprechverkehr für die verschiedenen Objekte (Flugzeuge) erfolgt, erfolgt durch die Flugüberwachung ebenfalls so, daß keine Doppelbelegung von Kanälen vorkommt,
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 dient dazu, Überlappungen in von den verschiedenen Objekten ausgestrahlten Lagedatensätzen zu vermeiden.
Bei einer Einrichtung gemäß Anspruch 6 wird dem Führer des bewegten Objektes zusammen mit einer Warnung auch gleich ein Vorschlag für eine Kursänderung unterbreitet, der unter Berücksichtigung der Luftfahrt- oder Schiffahrts- Ausweichregelungen erstellt ist und dem Fahrzeugführer ein rasches und richtiges Reagieren in der gegebenen Ge- fahrensituation ermöglicht.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 gestattet es, bei zwei bewegten Objekten rasch mit dem Führer des anderen Objektes Funkkontakt aufzunehmen, um den jeweils einzuschlagenden Ausweichkurs abzusprechen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In dieser zeigen:
Figur 1 -. eine schematische Darstellung der Abstandsüber¬ wachung zwischen in einem gemeinsamen Verkehrs- räum fliegenden Flugzeugen;
Figur 2: ein Blockschaltbild einer Überwachungseinheit, wie sie von jedem der in Figur 1 gezeigten Flug¬ zeuge getragen wird;
Figur 3: ein Blockschaltbild einer Funkboje, mit welcher besondere Hindernisse für bewegte Objekte mar¬ kiert werden können,-
Figur 4 : ein Blockschaltbild eines Datenprüfkreises der in Figur 2 wiedergegebenen Überwachungseinheit;
Figur 5: ein Flußdiagramm eines Hauptprogrammes, nach welchem ein Überwachungsrechner der Überwachungs- einheit nach Figur 2 arbeitet;
Figur 6: ein Flußdiagramm einer Unterroutine des Haupt¬ programmes nach Figur 5, welche zum Einlesen neuer Bahndatensätze dient; und
Figur 7: ein Flußdiagramm einer Unterroutine des Haupt- programmes nach Figur 5, welche zum Ermitteln eines Vorschlages für einen Ausweichkurs dient.
In Figur 1 sind drei Flugzeuge 10, 12, 14 wiedergegeben, die sich auf unterschiedlichen Kursen durch einen Luftraum bewegen. Die Flugzeuge 10, 12, 14 haben Abstands-Überwa- chungseinheiten 16, 18, 20, die einerseits laufend Objekt¬ daten auf einer VHF-Frequenz senden (angedeutet durch beispielhafte Wellenfronten 22, 24, 26), welche Informa¬ tionen über die Identität des Flugzeuges, seine Bauart, seine Position und seinen Kurs enthalten. Umgekehrt empfangen die Überwachungseinheiten 16, 18, 20 auf der gemeinsamen VHF-Frequenz Objektdaten von den anderen im betrachteten Luftraum befindlichen Flugzeugen.
Wie später noch genauer beschrieben wird, umfassen die Objektdaten insbesondere den Objektstandort, die Höhe des Objektes über NN. , die Richtung, in welcher sich das Objekt bewegt, die Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt bewegt, die Zeit der Absendung der Objektdaten vom Objekt, einen Objektidentifizierungscode, Angaben zum Objekttyp und den VHF-Kanal, auf welchem Funksprechverkehr mit dem Objekt abgewickelt wird.
Wie nachstehend noch genauer beschrieben wird, ermitteln die Überwachungseinheiten der verschiedenen Flugzeuge, ausgehend von der eigenen Position und dem eigenen Kurs und den Positionen und Kursen der anderen Flugzeuge, ob eine gefährliche Annäherung an ein anderes Flugzeug droht.
Figur 2 zeigt Einzelheiten des Aufbaus einer der Über¬ wachungseinheiten 16, 18, 20.
Die Überwachungseinheiten 16, 18, 20 umfassen jeweils eine GPS-Einheit 28, die an einem ersten Ausgang "GPS" die Lagekoordinaten des Flugzeuges bereitstellt, wie es sich aus dem Laufzeitvergleich von Standard-Uhrensignalen ergibt, welche von verschiedenen im Weltraum fest positi¬ onierten Navigationssatelliten abgestrahlt wird. An einem weiteren Ausgang TME stellt die GPS-Einheit 28 ein hoch- genaues Echtzeitsignal bereit .
Zu einer Überwachungseinheit gehört ferner jeweils ein Kursfühler 30, der ein dem momentan eingeschlagenen Kurs des Flugzeuges entsprechendes digitales Kurssignal COU bereitstellt. Dieses Signal kann z.B. von dem im Flugzeug eingebauten Kreiselkompaß abgeleitet sein.
Ferner umfaßt jede Überwachungseinheit einen Höhenfühler 32, der ein der Flughöhe des Flugzeuges zugeordnetes Höhen- signal HGH bereitstellt. Dieses Signal ist wiederum ein digitales Signal und wird von einem entsprechend ausgerüste¬ ten Höhenmesser des Flugzeuges bereitgestellt.
In einem Festwertspeicher 34 sind die Zulassungsnummer und der Typ des betrachteten Flugzeuges einprogrammiert.
Ein VHF-Funksprechgerät 40 des Flugzeuges stellt ein digitales Ausgangssignal bereit, welches dem eingestellten VHF-Kanal entspricht. Hierzu ist das Funksprechgerät 40 mit einer Kanalausgabe CHA ausgestattet, die mit dem Ausgang eines mit dem Kanalwähler gekoppelten digi¬ talen Stellungsgebers verbunden ist .
Ein Verkettungskreis 42 setzt die verschiedenen Zeichen- ketten, welche von der GPS-Einheit 28, dem Kursfühler 30, dem Höhenfühler 32, dem Festwertspeicher 34 und dem Funksprechgerät 40 bereitgestellt werden, zu einer einzigen Zeichenkette zusammen, wobei zwischen die einzelnen Zeichenketten Trennzeichen eingefügt werden und eine Kopfzeichenkette vorangestellt wird. Die so erhaltene Zeichenkette wird auf einen Sendekreis 44 gegeben.
Der Sendekreis 44 arbeitet gesteuert durch einen Sende¬ steuerkreis 46. Letzterer erhält an einem ersten Eingang das Zeit-Ausgangssignal TME der GPS-Einheit 28 und an einem zweiten Ausgang das Kanalidentifizierungssignal CHA, welches vom Funksprechgerät 40 abgegeben wird. Unter Verwendung des letztgenannten Signales legt der Sende¬ steuerkreis 46 ein vom eingestellten Funksprechkanal abhängendes Sende-Zeitfenster fest. Innerhalb dieses Sende¬ zeitfensters wird der Sendesteuerkreis 46 aktiviert und setzt dann die ihm überstellte Zeichenkette in serielle Darstellung um, moduliert mit dieser Zeichenkette ein VΗF-Signal fest vorgegebener Standard-Leistung und über- mittelt dieses modulierte VHF-Signal an eine Sende/Emp- fangsweiche 48, deren Ausgang mit einer Antenne 50 ver¬ bunden ist. Das Arbeiten der Sende/Empfangsweiche 48 erfolgt wiederum gesteuert durch das Ausgangssignal des Sendesteuerkreises 46.
Alternativ kann man die Zuteilung der Sendezeitscheibe auch in Abhängigkeit von der Zulassungsnummer des be¬ trachteten Objektes vornehmen, und in weiterer Abwandlung kann die Zuteilung auch sowohl in Abhängigkeit (oder teilweiser Abhängigkeit) von dem eingestellten VHF-Kanal und von der Zulassungsnummer erfolgen.
In denjenigen Zeitspannen, in denen kein Ausgangssignal des Sendesteuerkreises 46 vorliegt, verbindet die Sende/ Empfangsweiche 48 die Antenne 50 mit einem Empfangskreis 52.
Die Antenne 50 hat eine der Kugelform nahekommende Richt¬ charakteristik.
Wie aus Figur 4 ersichtlich, umfaßt der Empfangskreis 52 einen Eingangsverstärker 54. Dessen Ausgang ist mit dem Eingang eines Amplitudendiskriminators 56 verbunden, welcher nur diejenigen Signale auf seinen Ausgang durch- laufen läßt, deren Amplitude größer ist als ein vorgege¬ bener Schwellwert. Dieser Schwellwert ist so gewählt, daß Signale, die von anderen Flugzeugen empfangen werden, die sich in größerer Entfernung als ein vorgegebener Ab¬ stand von beispielsweise 60 Meilen befinden, unterdrückt werden. Um eine solche direkte Zuordnung zwischen Signal- stärke und Flugzeugabstand zu gewährleisten, haben - wie schon angesprochen - die Sendekreise 44 aller von den verschiedenen Flugzeugen getragenen Überwachungseinheiten gleiche Standard-Sendeleistung, und die sowohl Sendezwecken als auch Empfangszwecken dienenden Antennen 50 der ver- schiedenen Überwachungseinheiten haben eine der Kugel- Charakteristik möglichst nahekommende Arbeitscharakteristik.
Diejenigen Signale, die zum Ausgangs des Amplitudendis- kriminators 56 durchlaufen und somit Flugzeugen entspre¬ chen, die sich in vorgegebener näherer Umgebung des be¬ trachteten Flugzeuges befinden, gelangen auf einen De¬ modulator 58. Dieser setzt die einlaufenden VHF-Signale wieder in serielle Datensignale um.
An den Ausgang des Demodultors 58 ist ein Seriell/Parallel- Umsetzer 60 angeschlossen. An dessen Ausgang wird somit eine Zeichenkette erhalten, die Ort, Kurs, Flughöhe, Iden¬ tifizierungsnummer und Bauart sowie Funksprechkanal eines anderen in der Nähe befindlichen Flugzeuges ebenso umfaßt wie den genauen Zeitpunkt der Absendung dieser Daten. Der Ausgang des Umsetzers 60 ist mit dem Eingang eines Prüf¬ kreises 62 verbunden. Dieser prüft, ob die erhaltene Zei¬ chenkette vollständig oder fehlerhaft ist. Fehlerhafte Zeichenketten können sich z.B. durch fehlerhafte Signal- Übertragung und/oder Überlappung von Datensätzen ergeben, welche durch zufälliges Arbeiten der Funksprechgeräte 40 zweier Flugzeuge auf derselben Frequenz ergeben können.
Das Erkennen von Fehlern kann an Hand von Plausibilitäts- betrachtungen (z.B. Vergleich des übertragenen Flugzeug¬ typs mit einer Liste aller Flugzeugtypen) oder an Hand von Prüfbits erfolgen, die nach einem vorgegeben Algorithmus aus der zu übertragenden Zeichenkette sendeseitig berechnet werden und zur Zeichenkette hinzugefügt werden, sodaß empfängerseitig ein Vergleich der übermittelten Prüfbits mit dort nach dem gleichen Algorithmus berechneten Ver¬ gleichsprüfbits erfolgen kann.
An einem Ausgang ND stellt der Prüfkreis 62 bzw. der Empfangskreis 52 immer dann ein Signal bereit, wenn in ihm ein fertiger Datensatz liegt. Die Art dieses Ausgangs¬ signales läßt erkennen, ob es sich um einen fehlerfreien oder einen fehlerbehafteten Datensatz handelt, wobei das Signal zugleich die Art des Fehlers erkennen läßt. Dieses Signal ND wird auf einen Steuereingang eines Prüfrechners 64 gegeben.
Der Prüfrechner 64 entscheidet, ob der erhaltene Daten- satz verworfen oder weiterverwertet werden soll. Im letzt¬ genannten Falle aktiviert der Prüfrechner 64 eine Schreib/ Lese-Steuerklemme W/R eines Objektdatenspeichers 66. Dessen Dateneingangsklemme DI ist mit dem Ausgang des Prüfkreises 62 verbunden.
Durch entsprechende Ansteuerung der Schreib/Lese-Steuer¬ klemme W/R kann der Prüfrechner 64 Daten von der Datenaus¬ gangsklemme DO des Objektdatenspeichers 66 übernehmen.
An eine Adressierklemme ADR des Objektdatenspeichers
66 legt der Prüfrechner 64 jeweils ein die für das Schreiben bzw. Lesen auszuwählende Speicherzelle charakteristisches Signal .
Weitere Dateneingänge des Prüfrechners 64 sind mit den Ausgänen der GPS-Einheit 28 verbunden.
Wie aus Figur 5 ersichtlich, arbeitet der Prüfrechner 64 so, daß er innerhalb einer Schleife, in welcher die verschiedenen Objektbahnen vorausberechnet und die jewei¬ ligen kleinsten Abstände zur eigenen vorausberechneten Bahn ermittelt werden, ständig seinen mit dem Ausgang des Prüfkreises 62 verbundenen Eingang daraufhin abfragt, ob ein neuer Objektdatensatz im Prüfkreis 62 vorliegt. Ist dies der Fall, ermittelt der Rechner (vgl. die Unter¬ routine von Figur 6) , wo dieser Datensatz in dem Objekt- datenspeicher 66 abzulegen ist und ob der Abstand zu dem zu diesem Datensatz gehörenden Objekt kleiner ist als eine vorgegebene Sicherheitsmarge. Ist dies der Fall, aktiviert der Prüfrechner 64 einen Alarm und gibt eine entsprechende Anzeige sowie einen Vorschlag für ein Ausweichmanöver auf einem Bildschirm 68 aus.
Liegt eine derartige direkte Gefahrensituation nicht vor, so arbeitet der Prüfrechner 64 gemäß seinem Hauptprogramm weiter. In diesem lädt der Prüfrechner die verschiedenen Objektdatensätze aus dem Objektdatenspeicher 66. Für jeden Objektdatenstatz wird durch Extrapolation der voraussicht- lieh von dem zugeordneten Flugzeug durchlaufene Weg berech¬ net und mit dem durch Extrapolation der eigenen Lagedaten und Kursdaten berechneten Kurs verglichen. Der kleinste Abstand zwischen diesen beiden Kursen wird ermittelt, und liegt dieser Abstand wieder unter einer vorgegebenen Sicherheitsmarge, erfolgt zum einen Aktivierung der Alarm¬ einheit 70 und eine entsprechende Ausgabe auf dem Bild¬ schirm 68.
Der Prüfrechner 64 macht hierbei zugleich einen Vorschlag für eine Kurskorrektur, der den gebräuchlichen Ausweich¬ regeln Rechnung trägt. Außerdem wird bei dem Ausweichvor¬ schlag schon berücksichtigt, ob durch den vorgeschlagenen geänderten Kurs möglicherweise eine unzulässige Annäherung an ein anderes Objekt erfolgt. Siehe hierzu das Flußdiagramm der Unterroutine für die Ermittlung des Ausweichvorschlages, das in Figur 7 wiedergegeben ist.
Das oben beschriebene Prinzip zur Überwachung des Abstandes zwischen verschiedenen in einem gemeinsamen Luftraum be- findlichen Flugzeugen läßt sich gleichermaßen übertragen auf die Kollisionsverhinderung zwischen Schiffen.
Ferner kann man mit dem oben geschilderten Prinzip auch Kollisionen mit feststehenden Hindernissen vermeiden, z.B. Bergen und hohen Gebäuden, wenn es sich bei den Ob¬ jekten um Flugzeuge handelt oder Untiefen oder gesperrte Bereiche des Meeres, wenn es sich um Schiffe handelt. Hierzu werden die Hindernisse mit Funkbojen versehen, welche ähnlich arbeiten wie der aktive oder sendende Teil einer Überwachungseinheit, wie sie obenstehend unter Bezug¬ nahme auf Figur 2 beschrieben wurde. Da die Lage des Hin¬ dernisses aber unveränderlich ist, kann man einen entspre¬ chenden Objektdatensatz einfach in einem Festwertspeicher 72 ablegen (vgl. Figur 3), der mit dem Eingang des Sende- kreises 44 verbunden ist. Da die Lage des Hindernisses bekannt ist und aus Kostengründen in der Funkboje keine GPS-Einheit enthalten ist, erfolgt die Zuteilung einer Zeitscheibe in fester Weise, wobei das Synchronisieren des Sendesteuerkreises 46 auf die Echtzeit durch eine Funkuhr 74 erfolgt, die an eine Antenne 76 angeschlossen ist .
Man erkennt, daß man mit Funkbojen der in Figur 3 gezeig¬ ten Art auf sehr preiswerte Weise Hindernisse in eine leitstellenunabhängige Kursüberwachung von bewegten Ob¬ jekten integrieren kann.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur Überwachung des Abstandes zweier Ob¬ jekte (10, 12, 14), von denen sich mindestens eines bewegt, mit von den Objekten (10, 12, 14) getragenen Sende¬ einheiten (44, 50) und mindestens von den bewegten Objekten (10, 12, 14) getragenen Empfangseinheiten (50, 52) , wobei die Sendeeinheiten (44, 50) Lagedatensignale für die sie tragenden Objekte (10, 12, 14) und ein dem tragenden Ob¬ jekt zugeordnetes Identifizierungssignal senden, und die Empfangseinheiten (50, 52) die Lagedatensignale und Ob¬ jektidentifizierungssignale der anderen Objekte empfangen, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten Objekte (10,
12, 14) jeweils eine GPS-Einheit (28) tragen, welche die Lagedatensignale bereitstellt; daß die Sendeeinheiten (44, 50) und die Empfangseinheiten (50, 52) im VHF-Bereich arbeiten und jeweils eine Antenne (50) mit im wesentli- chen kugelförmiger Arbeitscharakteristik enthalten; und daß zumindest die bewegten Objekte (10, 12, 14) Überwachungs- rechner (64) tragen, welche aus den Lagedatensignalen des betrachteten Objektes und den empfangenen Lagedaten¬ signalen der anderen Objekte den Abstand der beiden Objekte (10, 12, 14) berechnen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheiten (44, 50) ferner Kursdatensig¬ nale des Objektes (10, 12, 14), von dem sie getragen sind, aussenden und daß die Überwachungsrechner (64) aus den Lagedatensignalen und Kursdatensignalen des betrachteten Objektes und den empfangenen Lagedatensignalen und Kurs- datensignalen des anderen Objektes die zukünftige Bewegung der beiden Objekte extrapolieren und zusätzlich ein Warn- signal erzeugen, wenn sich die extrapolierten Bahnen näher- kommen als eine vorgegebene Strecke.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß jeder Sendeeinheit (44, 50) eine vor- gegebene Sendezeitscheibe, bezogen auf die Normalzeit, zugeteilt ist, wobei die Normalzeit vorzugsweise von der GPS-Einheit (28) bereitgestellt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendezeitscheibe in Abhängigkeit von einer dem Objekt (10, 12, 14) jeweils zugeteilten Sprechfunk¬ frequenz (40) vorgegeben ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Sendezeitscheibe in Abhängigkeit von einer dem Objekt (10, 12, 14) jeweils zugeteilten Zulassungsnummer vorgegeben ist .
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheiten (44, 50) gleiche
Sendeleistung haben und die Empfangseinheiten (44, 50) mit einem Diskriminatorkreis (56) verbunden sind, welcher empfangene Signale verwirft, deren Amplitude kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungsrechner (64) , ausgehend von den extrapolierten Bahnen der beiden Ob¬ jekte (10, 12, 14) , einen Vorschlag für eine Kursänderung macht, durch welchen eine Kollision vermieden wird.
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