DE69528403T2

DE69528403T2 - Überwachungssystem für steuerbare Ziele

Info

Publication number: DE69528403T2
Application number: DE69528403T
Authority: DE
Inventors: Suketoshi Nagano; Masataka Oka; Kakuichi Shiomi
Original assignee: DIRECTOR GENERAL SHIP RES INST; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Electronic Navigation Research Institute
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2015-03-09
Also published as: CA2144291A1; CA2144291C; EP0671634A3; ATE225519T1; DE69528403D1; EP0671634B1; EP0671634A2; US5677841A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zielüberwachungs- Steuersystem zum Überwachen der Position von Steuerzielen, wie beispielsweise Flugzeuge und Fahrzeuge, die auf einer Flughafenoberfläche Vorgesehen sind.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Zielüberwachungs-Steuersystem zum Überwachen der Position eines Steuerziels, wie beispielsweise eines über einen Ozean fliegenden Flugzeugs oder eines Such- und Rettungsflugzeugs, das zwischen Bergen fliegt.
An den heutigen Flughäfen überwacht ein Lotse in einem Kontrollturm die Positionen von Flugzeugen und Fahrzeugen durch Bestätigen des angezeigten Inhalts eines Flughafenüberwachungsradars (Primärradar) und durch direktes Betrachten der Steuerziele. Ein derartiges Überwachungssystem kann aber kein Steuerziel, wie beispielsweise ein hinter einem Gebäude angeordnetes Flugzeug oder ein Fahrzeug hinter einem Flugzeug, überwachen und muss sich insbesondere bei den Flughäfen, die untere starkem Verkehr leiden, mit dem Sicherheitsproblem auseinandersetzen.
Eine herkömmliche Lösung für dieses Problem besteht darin, Fernsehkameras in dem toten Winkel oder der toten Zone des Primärradars oder des Kontrollturms zu installieren. Dieses Schema kann nur teilweise dieses Problem bewältigen und wird von den Wetterbedingungen beeinflusst, so dass die Überwachungsinformation eine geringe Zuverlässigkeit aufweist. Offensichtlich kann nicht gesagt werden, dass dieses Verfahren ausfallsicher ist. Außerdem weist der Primärradar eine unzureichende Genauigkeit auf (wirksam in einem Bereich von mehreren zehn Metern), und die Radarausgabe kann nur bei einer groben Bestimmung verwendet werden, was eine hohe Geschicklichkeit des Controllers erfordert.
In verschiedenen Ländern wurde ein Überwachungssystem implementiert, das es ermöglicht, dass jedes. Steuerziel seine Positionsdaten durch ein Satellitennavigationssystem, wie beispielsweise GPS (Global Positioning System), erfassen und die Positionsdaten über eine Kommunikationsleitung als Antwort auf eine Anforderung von einer Steuereinrichtung senden kann. Dieses Überwachungssystem synchronisiert die Referenzzeit der Steuereinrichtung mit derjenigen eines Steuerziels und teilt die Kommunikationsleitungen nach der Zeit auf, um den einzelnen Steuerzielen von der Steuereinrichtung Zeitschlitze zuzuweisen, wodurch die Positionsdaten von sämtlichen Steuerzielen erfasst werden.
Da dieses Überwachungssystem den individuellen Steuerzielen über die Steuereinrichtung Zeitschlitze einzeln zuweisen sollte, ist jedoch die Kommunikationsleitung in zwei für die Übertragungszeitspanne und die Empfangszeitspanne aufzuteilen. Außerdem erfordert dieses Überwachungssystem die Identifikationsdaten (ID-Daten) jedes Steuerziels für sowohl die Übertragung als auch den Empfang. Dies erfordert einen ziemlich langen Zeitschlitz nur für diese Anforderung der Positionsdaten eines Steuerziels und der Antwort auf die Anforderung. Hinsichtlich der zum Erfassen von Positionsdaten für den Überwachungszweck wirksamen Zeitspanne (mindestens ungefähr 1 Sekunde), sollte die Anzahl von Steuerzielen streng begrenzt sein (auf etwa 1500 Ziele), was für einen erwarteten Anstieg in der Menge von Steuerzielen nicht ausreicht.
Ein an einem Flugzeug, als ein Steuerziel, angebrachtes Satellitennavigationssystem erfasst Positionsdaten während des Flugs, und die Genauigkeit der Daten ist nur in einem Bereich von einigen zehn Metern gut. Die von einem derartigen Satellitennavigationssystem erfassten Positionsdaten können kaum für die Überwachung einer Flughafenoberfläche wirksam verwendet werden.
Ein Überwachungssystem, in dem jedes Steuerziel seine eigenen Positionsdaten an die Steuereinrichtung mit seinen eigenen Timings überträgt, wurde bei Flughäfen implementiert, die eine relativ kleine Anzahl von Steuerzielen haben. Dieses System beruht auf der Annahme, dass es nicht viele Chancen gibt, dass mehrere Steuerziele gleichzeitig Positionsdaten an die Steuereinrichtung übertragen. Angesichts möglicher tödlicher Unfälle an Flughäfen sind es jedoch außerordentlich wenige Flughäfen, die dieses Überwachungssystem benutzen.
Die existierenden Flugverkehrssteuerungen bzw. Flugleitsysteme sind ausgestaltet, um die Position eines Steuerziels mittels eines auf dem Boden vorgesehenes Radarsystem zu erfassen und die Positionsdaten an das Steuersystem zu übertragen, oder die auf der Steuerzielseite erfassten Positionsdaten durch ein Satellitennavigationssystem an die Steuereinrichtung mittels einer VHF-Kommunikationsleitung zu übertragen. Wenn die Steuereinrichtung die Positionsdaten des von einem der beiden Verfahren gesendeten Steuerziels empfängt, gibt der in der Steuereinrichtung vorgesehene elektronische Computer die Position des Steuerziels auf einer Anzeigevorrichtung basierend auf den übertragenen Positionsdaten des Steuerziels und der Positionszeit aus, und die Überwachung wird basierend auf den Anzeigedaten durchgeführt.
Hinsichtlich eines über einer spezifischen Zone fliegenden Steuerziels, in die kein Radar oder keine VHF- Wellen reichen, wie beispielsweise ein über einer Ozeanroute fliegendes Flugzeug, werden die von dem Steuerziel erhaltenen Positionsdaten selbst auf ein Relais-Zentrum am Boden mittels einer HF-Kommunikationsleitung als Sprache gesendet und dann von dem Relais-Center über eine Erddatenverbindungsleitung an den elektronischen Computer gesendet.
In diesem Fall werden die Positionsdaten jedes Steuerziels nahezu einmal pro Stunde übertragen. Demgemäß sollte der elektronische Computer die Position jedes Steuerziels zum gegenwärtigen Zeitpunkt vorhersagen, und die Genauigkeit dieser vorhergesagten Position ist nicht so hoch.
Um das Zeitintervall der Übertragung der Positionsdaten eines Steuerziels an das Relais-Center auf dem Boden zu verkürzen, sind einige Maßnahmen zu ergreifen, um mit einer unzureichender Menge Relais-Leitungen und den Relais-Lasten fertig zu werden. Ohne Überwinden dieser Probleme können die Flugintervalle jedes der Steuerziele nicht verringert werden. Das heißt, dass die Sicherheit nicht beibehalten werden kann, es sei denn, dass lange Flugintervalle für jedes Steuerziel festgelegt werden, womit der Betrieb der Ozeanrouten stark eingeschränkt wird.
Um diese Probleme zu lösen, war ein Satellitenkommunikationssystem in der Entwicklung, das eine Datenverbindungskommunikation ermöglicht, die keine Sprachverbindung beim Übertragen der Positionsdaten eines Steuerziels an eine Steuereinrichtung auf dem Boden beinhaltet. Der Betrieb dieses Satellitenkommunikationssystems erfordert, dass jedes Steuerziel mit Kommunikationsmitteln ausgerüstet ist, die die Satellitenkommunikationen ermöglichen. Dies belastete jedes Steuerziel mit einem beträchtlichen Kostenbetrag.
Wie es oben erläutert ist, gibt es im Stand der Technik kein wirksames System, das die Positionen vieler Steuerziele überwacht, und es gibt eine starke Nachfrage nach einer schnellen Lösung, um einen erwarteten Anstieg in der Anzahl von Steuerzielen zu bewältigen.
Ferner gibt es im Stand der Technik kein wirksames System, das die Positionen vieler Ziele über einer spezifischen Zone, wie beispielsweise einem Ozean, überwachen kann, ohne unter beträchtlichen zusätzlichen Kosten zu leiden. Es gibt ebenfalls eine starke Nachfrage nach einer schnellen Lösung, die einen erwarteten Anstieg in der Anzahl von Steuerzielen bewältigen kann.
Die WO-A-9301576 bezieht sich auf ein Zielüberwachungs- Steuersystem, das es einer Steuereinrichtung ermöglicht, eine Mehrzahl von Steuerzielen, wie beispielsweise Flugzeuge, zu überwachen. Im einzelnen offenbart das System dieses Dokuments ein Zielüberwachungs-Steuersystem, um es einer Steuereinrichtung zu ermöglichen, Positionen einer Mehrzahl von Steuerzielen in einer Steuerzone zu überwachen, wobei das System umfasst:
Zeiteinstellmittel, um Zeiten, die von der Mehrzahl von Steuerzielen und der Steuereinrichtung verwaltet werden, miteinander koinzidierend zu machen,
Positionsdaten-Erhaltungsmittel, die an jedem der Steuerziele installiert sind, um zumindest lokale Positionsdaten mittels eines Satellitennavigationssystems zu halten,
Positionsdaten-Übertragungsmittel, die an jedem der Steuerziele installiert sind und mittels Zeiten verwaltet werden, die von dem Zeiteinstellmittel eingestellt werden, um die von den Positionsdaten-Erhaltungsmitteln erhaltenen Positionsdaten an die Steuereinrichtung über eine spezifische Kommunikationsleitung innerhalb einer Zeitspanne eines Zeitschlitzes zu übertragen, die einem vorher angebrachten Identifikationscode entspricht,
Positionsdaten-Empfangsmittel, die an der Steuereinrichtung bereitgestellt sind, zum Empfangen von von jedem Steuerziel über die Kommunikationsleitungen gesendeten Positionsdaten,
Steuerziel-Diskriminierungsmittel, die an der Steuereinrichtung vorgesehen sind und mittels Zeiten verwaltet werden, die von dem Zeiteinstellmittel eingestellt werden, um hinsichtlich aller an den Positionsdaten-Empfangsmitteln empfangener Positionsdaten einen entsprechenden Identifikationscode aus einem Zeitschlitz einer Empfangszeit der Positionsdaten zu empfangen, um dadurch das Steuerziel zu diskriminieren, das die Positionsdaten gesendet hat; und
Anzeigemittel, die an der Steuereinrichtung zum Anzeigen von Positionen basierend auf den empfangenen Daten und eines Ergebnisses der Steuerzielsdiskriminierung für jeden gegebenen Überwachungszyklus bereitgestellt werden, wodurch der Überwachungszyklus durch zumindest eine Mehrzahl von vorher erstellten Identifikationscodes zeitgeteilt wird, so dass Zeitschlitze bestimmt werden die den Identifikationscodes entsprechen, und die Identifikationscodes vorher an die Mehrzahl von Steuerzielen auf eine derartige Art und Weise gegeben werden, dass sie nicht miteinander überlappen, um dadurch die Zeitschlitze den Steuerzielen zuzuweisen.
Ein weiteres Zielüberwachungssystem wird in der WO-A- 517685 offenbart, die nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Zielüberwachungs-Steuersystem bereitzustellen, das Positionsdaten vieler Steuerziele über einer spezifischen Zone in einer kurzen Zeitspanne mit weniger Kommunikationsleitungen und mit einer hohen Genauigkeit erfassen kann, und das die Steuerziele weniger belastet.
Die obige Aufgabe wird von einem Zielüberwachungssteuersystem gemäß Anspruch 1 erreicht. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen zeigt/zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das die Struktur eines Zielüberwachungs-Steuersystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Diagramm, das den Inhalt der spezifischen Verarbeitung eines Zieldetektors der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, das den Inhalt der spezifischen Verarbeitung eines Überwachungsprozesses der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm zum Erläutern des Betriebsverfahrens der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 ein Diagramm, das die Struktur eines Zielüberwachungs-Steuersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein Diagramm zum Erläutern des Betriebsverfahrens der zweiten Ausführungsform,
Fig. 7 ein Diagramm, das die Struktur eines Zielüberwachungs-Steuersystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 8 ein Diagramm, das die Struktur eines Zielüberwachungs-Steuersystems gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 9 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur einer Datenverarbeitungseinheit eines On-Target- Untersystems der vierten Ausführungsform,
Fig. 10 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur eines Zieldetektors eines Überwachungsuntersystems der vierten Ausführungsform zeigt,
Fig. 11 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur eines Überwachungsprozessors des Überwachungsuntersystems der vierten Ausführungsform zeigt,
Fig. 22 ein Diagramm, das ein Muster eines Flughafenoberflächenkoordinatensystems gemäß der vierten Ausführungsform beispielhaft darstellt,
Fig. 13 ein Diagramm, das ein Beispiel des Zeitaufteilens eines Flughafenoberflächenüberwachungszyklus für Zeitschlitze gemäß der vierten Ausführungsform zeigt,
Fig. 14 ein Diagramm, das die Korrelation zwischen den Gitterpunktpositionen von Steuerzielen, Übertragungsschlitzen und ID-Codes zeigt, die in Fig. 12 und 13 beispielhaft dargestellt sind,
Fig. 15A und 15B Diagramme, die ein weiteres Muster des Flughafenoberflächenkoordinatensystems beispielhaft darstellen,
Fig. 16 ein Blockdiagramm, das die Struktur eines Zielüberwachungs-Steuersystems gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 17 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur eines On-Target-Untersystems der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 18 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur einer Slave-Station der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 19 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur einer Master-Station der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 20 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur eines Überwachungsuntersystems der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 21 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur eines Zieldetektors der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 22 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur eines Überwachungsprozessors der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 23 ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen Zeitschlitzen und SSR-Codes in einem Flughafenoberflächenüberwachungszyklus gemäß der fünften Ausführungsform;
Fig. 24 ein Diagramm zum Erläutern des Grundkonzepts eines Positionsberechnungsprozesses gemäß der fünften Ausführungsform;
Fig. 25A bis 25C Diagramme, die die Beziehung zwischen Übertragungs- und Empfangs-Timings eines Impulssignals zum Erläutern eines Positionsfehlers bei der fünften Ausführungsform darstellen;
Fig. 26 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur einer Slave-Station einer sechsten Ausführungsform zeigt;
Fig. 27 ein Blockdiagramm, das die spezifische Struktur einer Master-Station der sechsten Ausführungsform zeigt;
Fig. 28A bis 28D ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Übertragungs- und Empfangs-Timings eines Impulssignals zum Erläutern eines Positionsfehlers bei der sechsten Ausführungsform darstellt;
Fig. 29 ein Diagramm, das die Struktur eines Zielüberwachungs-Steuersystems gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 30 ein Diagramm, das darstellt, wie ein Steuerziel Positionsinformation gemäß der siebten Ausführungsform weiterleitet, und
Fig. 31 ein Diagramm, das die Struktur eines Zielüberwachungs-Steuersystems gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 veranschaulicht ein Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung. Fig. 1 zeigt die Struktur des Systems, das Flugzeuge und Fahrzeuge überwacht, die auf einer Flughafenoberfläche als Steuerziele vorgesehen sind.
In Fig. 1 bezeichnet "1" ein Steuerziel, "2" eine Differenz-GPS-Bodenstation (hier nachstehend als "D.GPS"- Bodenstation bezeichnet), die an einer bekannten Position auf der Flughafenoberfläche vorgesehen ist und Differenzdaten erfasst und überträgt (hier nachstehend, als "D-Daten" bezeichnet), "3" bezeichnet eine Steuereinrichtung in einem Kontrollturm und "4" ist ein GPS-Satellit als ein Navigationssatellit. (Obgleich drei oder mehr GPS-Satelliten benötigt werden, um tatsächlich Positionsdaten zu erhalten, wird zur Vereinfachung der Beschreibung nur einer dargestellt.)
Die Bezugsziffer "11" bezeichnet ein On-Target-Untersystem 11, das an jedem Steuerziel 1 angebracht ist. Dieses Untersystem 11 ist mit einem Navigationssystem (z. B. GPS oder INS) zum Erfassen der lokalen Position ausgerüstet. Bei diesem Beispiel verwendet das Untersystem 11, um ein D.GPS zu bilden, das imstande ist, hochgenaue Positionsinformation zu erhalten, einen D.GPS-Empfänger (einschließlich einer D.GPS- Antenne) 111, um ein GPS-Signal von dem GPS-Satelliten 4 zu empfangen, um dadurch eine GPS-Zeit und lokale Positionsdaten zu erfassen, und um ein später zu beschreibendes Pseudo-GPS- Signal zu empfangen, und die Positionsdaten basierend auf in diesem Pseudo-GPS-Signal enthaltenen D-Daten auszugleichen.
Das Untersystem 11 umfasst ferner einen ID-Codegenerator 112, einen Prozessor 113 und einen VHF-Sender (einschließlich einer VHF-Antenne) 114.
Der ID-Codegenerator 112 ist mittels eines in einem Transponder aufgenommenen SSR-Codegenerators ausgeführt, der an einem Flugzeug installiert ist. Für Flugzeuge verwendet der ID-Codegenerator 112 direkt SSR-Codes, die bereits den Flugzeugen zugewiesen sind. Hinsichtlich Fahrzeuge oder dergleichen, weist der Generator 112 den Fahrzeugen einem Flughafen zugewiesene SSR-Codes zu.
Der Prozessor 113 editiert durch den D.GPS-Empfänger 111 erhaltene Positionsdaten in ein vorbestimmtes Format und verwaltet die Übertragungszeit der editierten Daten basierend auf einem ID-Code von dem ID-Codegenerator 112 mit der von dem D.GPS-Empfänger 112 erhaltenen GPS-Zeit als eine Referenz.
Der VHF-Sender 114 sendet die von dem Prozessor 113 editierten Positionsdaten an die Steuereinrichtung 3 über eine Kommunikationsleitung (in diesem Fall VHF-Leitung), die eine direkte Datenkommunikation mit der Steuereinrichtung 3 sicherstellen kann.
Die Bezugsziffer "21" bezeichnet ein in der D.GPS-Bodenstation 2 vorgesehenes D.GPS-Untersystem, und die Bezugsziffer "22" ist eine D.GPS-Antenne (auch ein Pseudo-GPS- Satellit genannt), die oben an dem Kontrollturm angeordnet ist. Das D.GPS-Untersystem 21 umfasst einen GPS-Empfänger 211, einen Bezugsdatengenerator 212, einen D-Daten-Rechner 213 und einen GPS-Sender 214.
Der GPS-Empfänger 211 erhält lokale Positionsdaten und die GPS-Zeit von einem von dem GPS-Satelliten gesendeten GPS- Signal. Der Bezugsdatengenerator 212 erzeugt (bekannte) Positionsdaten der Bodenstation 2 bei diesem Überwachungssystem. Der D-Daten-Rechner 213 vergleicht die von dem GPS- Empfänger 211 empfangenen Positionsdaten mit dem von dem Bezugsdatengenerator 212 erzeugten Positionsdaten und berechnet die Differenz zwischen diesen Daten, um Differenzdaten zu berechnen. Der GPS-Sender 214 sendet die von dem D- Daten-Rechner 213 erhaltenen D-Daten an jedes Steuerziel 1 über die D.GPS-Antenne 22.
Die Bezugsziffer "31" bezeichnet ein in der Steuereinrichtung 3 vorgesehenes Überwachungsuntersystem, und die Bezugsziffer "32" ist eine oben an dem Kontrollturm angeordnete VHF-Antenne. Das Überwachungsuntersystem 31 umfasst einen VHF-Empfänger 311, einen Zieldetektor (DIG) 312, einen Überwachungsprozessor 313 und eine Anzeigevorrichtung 314.
Der VHF-Empfänger 311 empfängt Positionsdaten von jedem Steuerziel 1, das an der VHF-Antenne 32 empfangen wird.
Der Zieldetektor 312 führt insbesondere einen Editierprozess durch, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der Zieldetektor 312 verwaltet Zeiten basierend auf der an dem GPS-Empfänger 211 des D.GPS-Untersystems 21 erhaltenen GPS- Zeit (Schritt a1), empfängt von dem VHF-Empfänger 311 sequentiell erhaltene Positionsdaten (Schritt b1), um die Empfangszeit zu erhalten (Schritt c1), diskriminiert den ID- Code des Datensenders (Steuerziel) von der Empfangszeit (Schritt d1), editiert und erstellt einen Zielbericht, der den ID-Code, die Positionsdaten und die Empfangszeit einander zuordnet (Schritt e1), und gibt den Zielbericht an den Überwachungsprozessor 313 aus (Schritt f1).
Der Überwachungsprozessor 313 führt insbesondere einen Editierprozess aus, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Der Überwachungsprozessor 313 kommuniziert mit einer anderen Einrichtung, wie beispielsweise einer FDP (Flight Data Processing), einem ARTS (Automated Radar Terminal System) oder einer ASDE (Airport Surface Detection Equipment) über eine Schnittstelle (nicht gezeigt), um Datendateien für die Überwachung (Schritt g1) zu sammeln, und erstellt und registriert eine Überwachungsdatei (Schritt h1).
Der Überwachungsprozessor 313 empfängt den von dem Zieldetektor 312 erstellten Zielbericht (Schritt 11), führt die Korrelation der Überwachungsdatei mit dem Zielbericht durch, um spezifische Daten (Flugzeugidentifikationscode (Rufzeichen), Fahrzeugnummer oder dergleichen) eines Steuerziels. 1 entsprechend dem ID-Code zu diskriminieren und zu spezifizieren (Schritt j1), verfolgt das Steuerziel mit dem Ergebnis jedes Korrelationsprozesses (Schritt k1) und aktualisiert die Überwachungsdatei basierend auf dem Verfolgungsergebnis (Schritt 11). Die Typdaten und die Positionsdaten jedes Steuerziels 1, die auf die obige Art und Weise erhalten werden, werden zusammen mit Daten von einer Flughafendatendatei (Flughafenoberflächenabbildung oder dergleichen) in einem vorbestimmten Format editiert, um Anzeigedaten (Schritt ml) zu erstellen, und die Anzeigedaten werden an die Anzeigevorrichtung 314 ausgegeben (Schritt n1).
Die in der Steuervorrichtung oder zugeordneten Abschnitten angebrachte Anzeigevorrichtung 314 zeigt die Anzeigedaten von dem Überwachungsprozessor 313 beispielsweise auf einem PPI (Plan Position Indicator) an, um dem Controller oder dergleichen die Daten zu präsentieren.
Der Betrieb des Systems mit der oben beschriebenen Struktur wird ausführlicher beschrieben.
Um die Position eines Steuerziels zu überwachen, sollte zuerst ein Zyklus zum Erfassen seiner Positionsdaten ungefähr zumindest in eine Sekunde fallen. Der SSR-Codegenerator in einem an einem Flugzeug angebrachten Transponder kann auf eine vierstellige Ziffer (0001 bis 7777) eingestellt werden, wobei jede Ziffer irgendeine von 0 bis 7 ist. Wenn dieser SSR-Codegenerator für den ID-Codegenerator 112 verwendet wird, der an jedem Steuerziel 1 angebracht ist, können 4096 Steuerzielen unterschiedliche ID-Codes zugewiesen werden.
Gemäß dem System dieser Ausführungsform werden Flugzeugen mit SSR-Codes die SSR-Codes als ID-Codes zugewiesen, während andere Fahrzeuge oder dergleichen SSR-Codes, die einem Flughafen zugewiesen sind, auf eine solche Art und Weise zugewiesen werden, dass sie nicht miteinander überlappen. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Flughafenoberflächenüberwachungszyklus auf 1 (Sekunde/Zyklus) gesetzt und auf 4096 Zeitschlitze (ein Zeitschlitz = 244,14 = 250 us) mit der GPS-Zeit als Referenz zeitgeteilt, und der geteilte erste Zeitschlitz bis zu dem 4096-sten Zeitschlitz werden den Übertragungszeitspannen der Positionsdaten von Steuerzielen in der Reihenfolge von jüngeren ID-Codes zugewiesen.
Bei dem Beispiel von Fig. 4 sendet das Flugzeug, dem der ID-Code (SSR-Code) "0001" gegeben ist, seine Positionsdaten in der Zeitspanne des ersten Zeitschlitzes, das Flugzeug, dem der ID-Code von "0003" gegeben ist, sendet seine Positionsdaten in der Zeitspanne des dritten Zeitschlitzes, und das Fahrzeug, dem der ID-Code von "7777" gegeben ist, sendet seine Positionsdaten in der Zeitspanne des 4096-sten Zeitschlitzes.
Die obige Zuweisung von Zeitschlitzen ermöglicht dem Überwachungsuntersystem, einen ID-Code von der Zeitschlitznummer bei der Datenempfangszeit zu diskriminieren und das Steuerziel zu spezifizieren, womit die Notwendigkeit für den Austausch des ID-Codes zwischen jedem Steuerziel und der Steuereinrichtung eliminiert wird. Ferner muss die Steuereinrichtung nicht jedem Steuerziel die Übertragungszeit zuweisen.
Da das Überwachungssystem mit der obigen Struktur die GPS-Zeit als eine Referenz behandelt, kann es ohne weiteres und genau die von allen Steuerzielen verwalteten Zeiten denjenigen anpassen, die von der Steuereinrichtung verwaltet werden. Auf diese Art und Weise kann die genaue Zuweisung der Zeitschlitze erreicht werden.
Die Verwendung des Differenz-GPS-Systems ermöglicht, das ein Steuerziel hochgenaue Positionsdaten erhalten kann (in etwa in der Größenordnung von Im), indem einfach die an der D.GPS-Bodenstation 2 in der Flughafenoberfläche erhaltenen D- Daten gleichzeitig an jedes Steuerziel gesendet werden. Demgemäß muss die Steuereinrichtung einfach die Positionsdaten von jedem Steuerziel sammeln, um eine hochgenaue Abbildungsanzeige durchzuführen, die für die Überwachung der einzelnen Steuerziele hinlänglich verwendet werden kann.
Gemäß dem Zielüberwachungs-Steuersystem mit der oben beschriebenen Struktur können somit die Positionsdaten vieler Steuerziele in der Flughafenoberfläche mit hoher Genauigkeit über weniger Kommunikationsleitungen und in einer, kürzeren Zeitspanne erhalten werden. Wenn ferner der bereits an einem Flugzeug angebrachte SSR-Codegenerator verwendet wird, werden die Steuerziele weniger belastet und eine beträchtliche Kostenverringerung ist beim Bauen dieses Systems zu erwarten.
Bei dieser Ausführungsform werden die von der D.GPS- Bodenstation 2 erhaltenen Differenzdaten an jedes Steuerziel 1 von der oben an dem Kontrollturm angebrachten D.GPS-Antenne 22 gesendet. Da die Differenzdaten aus relativ wenigen Bits bestehen und an alle Steuerziele gleichzeitig gesendet werden sollten, wird, wenn ein Teil der VHF-Leitung, die Positionsdaten übertragen, für die Übertragung der Differenzdaten verwendet werden, der Wirkungsgrad des Erfassens der Positionsdaten nicht stark beeinflusst.
Fig. 5 veranschaulicht die Struktur einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung, die hinsichtlich des obigen Punkts ausgestaltet ist. In Fig. 5 werden ähnliche oder gleiche Bezugssymbole wie in Fig. 1 verwendet, um entsprechende oder identische Teile zu bezeichnen, um die Wiederholung ihrer Beschreibungen zu vermeiden.
Das On-Target-Untersystems 11, das an jedem Steuerziel 1 angebracht ist, umfasst ferner einen VHF-Empfänger (einschließlich einer VHF-Antenne) 115. Das D.GPS-Untersystem 21 in der D.GPS-Bodenstation 2 ist mit einem VHF-Sender 215 anstatt des GPS-Senders 214 ausgestattet. Dieser VHF-Sender 215 verwendet die oben erwähnte VHF-Antenne, um D-Daten an einzelne Steuerziele in zuvor zugewiesenen Zeiten mittels der VHF-Leitung zu senden, die für die Übertragung von Positionsdaten verwendet wird.
Der Betrieb des Systems mit der obigen Struktur wird insbesondere mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben.
Wie es vorher erwähnt wurde, unterscheidet sich die für die Übertragung von Differenzdaten erforderliche Zeit kaum von der Zeit, die für die Übertragung von Positionsdaten erforderlich ist. Sogar wenn der Flughafenoberflächenüberwachungszyklus, wenn er auf 1 (Sekunde/Zyklus) gesetzt ist, auf 4096 + 1 Zeitschlitze aufgeteilt wird, ist ein Zeitschlitz gleich 244,08 = 250 us, was die Übertragung von Positionsdaten nicht beeinträchtigt. Somit wird der Flughafenoberflächenüberwachungszyklus auf 1 (Sekunde/Zyklus) eingestellt und auf 4097 Zeitschlitze mit der GPS-Zeit als eine Referenzzeit geteilt, und der erste geteilte Zeitschlitz bis zu dem 4096-sten Zeitschlitz werden Übertragungszeitspannen von Positionsdaten von Steuerzielen in der Reihenfolge von jüngeren ID-Code zugewiesen, während der 4097-ste Zeitschlitz der Übertragungsperiode der D-Daten von der D.GPS-Bodenstation 2 zugewiesen wird, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.
Bei dem Beispiel in Fig. 6 sendet, wie bei dem Beispiel von Fig. 4, das Flugzeug, dem der ID-Code (SSR-Code) "0001" gegeben ist, seine Positionsdaten in der Zeitspanne des ersten Zeitschlitzes, das Flugzeug, dem der ID-Code "0003" gegeben ist, seine Positionsdaten in der Zeitspanne des dritten Zeitsehlitzes, und das Fahrzeug, dem der ID-Code "7777" gegeben ist, sendet seine Positionsdaten in der Zeitspanne des 4096-sten Zeitschlitzes.
Diese Zuweisung von Zeitschlitzen eliminiert die Notwendigkeit, dass die D.GPS-Antenne Differenzdaten sendet, was zu der Kostenverringerung für das System beiträgt. Da ferner nur eine Kommunikationsleitung für die Datenübertragung und den Datenempfang verwendet wird, kann das vorliegende System mit einem Frequenzband erreicht werden. Dies ist in dem Fall sehr wirksam, in dem die Frequenzzuteilung schwierig ist.
Obgleich der D.GPS-Empfänger an einem Steuerziel angebracht ist, und die Differenzdaten an jedem Steuerziel von der Steuereinrichtung bei der oben beschriebenen Ausführungsform gesendet werden, kann der D.GPS-Empfänger in der Steuereinrichtung eingebaut sind, und keine Differenzdaten müssen an die Steuerziele gesendet werden, wobei die Positionsdaten der Steuerziele jedoch auf der Seite der Steuereinrichtung ausgeglichen werden können.
Fig. 7 veranschaulicht die Struktur einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung, die im Hinblick auf den obigen Punkt ausgestaltet wurde. In Fig. 7 werden ähnliche oder gleiche Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet, um entsprechende oder identische Teile zu bezeichnen, um das Wiederholen ihrer Beschreibungen zu vermeiden. Die folgende Beschreibung konzentriert sich somit auf die Unterschiede.
Der bedeutende Unterschied der dritten Ausführungsform zu der ersten Ausführungsform in Fig. 1 besteht darin, dass das On-Target-Untersystem 11 einen GPS-Empfänger 116 anstatt des D.GPS-Empfängers 111 verwendet, und dass der Zieldetektor 312 in dem Überwachungsuntersystem 31 mit der Funktion ausgestattet ist, Positionsdaten mit den D-Daten zu kompensieren.
Der GPS-Empfänger 116 empfängt das GPS-Signal von dem GPS-Satelliten 4 und erfasst die GPS-Zeit, die lokalen Positionsdaten und die ID-Nummer des bei dem Positions-Job verwendeten Navigationssatelliten (hier nachstehend als "Satelliten-ID" bezeichnet).
Der Prozessor 113 editiert die an dem GPS-Empfänger 116 erhaltenen Positionsdaten in einem vorbestimmten Format.
Der VHF-Sender 114 sendet die Positionsdaten an die Steuereinrichtung, die die Positionsdaten sind, an denen die Satelliten-ID angebracht sind und die von dem Prozessor 113 editiert wurden. Diese Positionsdaten werden an der VHF- Antenne 32 empfangen, und der VHF-Empfänger 311 des Überwachungsuntersystems 31 erhält die empfangenen Daten.
Der GPS-Empfänger 211 der D.GPS-Bodenstation 2 erhält die lokalen Positionsdaten, die GPS-Zeit und das Sehfeld des vollen visuellen Navigationssatelliten (dem Abstand zwischen dem GPS-Satelliten und der Bodenstation) aus dem GPS-Signal von dem GPS-Satelliten 4. Der Bezugsdatengenerator 212 erzeugt die (bekannten) Positionsdaten der Bodenstation 2.
Der D-Daten-Rechner 213 wird mit den von dem Bezugsdatengenerator 212 erzeugten, bekannten Positionsdaten, der von dem Steuerziel für seine Positionierung verwendeten und von dem VHF-Empfänger 311 gesendeten Satelliten-ID und den an dem GPS-Empfänger 211 empfangenen Daten versorgt. Der D- Daten-Rechner 213 erfasst die lokalen Positionsdaten aus diesen empfangenen Daten basierend auf der Satelliteninformation von dem gleichen Navigationssatelliten, wie er von dem Steuerziel für seine Positionierung verwendet wurde, und vergleicht die erhaltenen Positionsdaten mit den bekannten Positionsdaten, um Differenzdaten zu berechnen.
Diese Differenzdaten (D-Daten) werden an den Zieldetektor 312 des Überwachungsuntersystems 31 gesendet. Der Zieldetektor 312 wird mit den Positionsdaten des Steuerziels von dem VHF-Empfänger 311 versorgt, und diese Positionsdaten werden basierend auf den D-Daten kompensiert.
Diese Ausführungsform erfordert nur eine einzige Leitung zwischen den einzelnen Steuerzielen und der Steuereinrichtung und eliminiert die Notwendigkeit für die D.GPS-Antenne 22 in Fig. 1.
Fig. 8 veranschaulicht ein Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 zeigt die Struktur des Systems, das Flugzeuge und Fahrzeuge überwacht, die als Steuerziele auf einer Flughafenoberfläche angeordnet sind. In Fig. 8 werden ähnliche oder gleiche Bezugssymbole, wie sie in Fig. 1 verwendet werden, ebenfalls verwendet, um entsprechende oder identische Teile zu bezeichnen.
In Fig. 8 bezeichnet "1" ein Steuerziel, "2" eine D.GPS- Bodenstation, die an einer bekannten Position auf der Flughafenoberfläche vorgesehen ist und D-Daten des D.GPS erfasst und überträgt, "3" bezeichnet eine Steuereinrichtung in einem Kontrollturm und "4" ist ein GPS-Satellit als ein Navigationssatellit. (Obgleich drei oder mehr GPS-Satelliten benötigt werden, um Positionsdaten tatsächlich zu erhalten, wird nut einer zur Vereinfachung der Beschreibung dargestellt.)
Die Bezugsziffer "11" bezeichnet ein On-Target-Untersystem 11, das an jedem Steuerziel 1 angebracht ist. Dieses Untersystem 11 ist mit einem Navigationssystem (z. B. GPS oder INS) zum Erfassen der lokalen Position ausgerüstet. Um bei diesem Beispiel ein D.GPS zu bilden, das imstande ist, eine hochgenaue Positionsinformation zu erhalten, verwendet das Untersystem 11 einen D.GPS-Empfänger (einschließlich einer D.GPS-Antenne) 111, um ein GPS-Signal von dem GPS-Satelliten 4 zu empfangen, um dadurch die GPS-Zeit zu erfassen und die lokale Position zu bestimmen, und kompensiert die Positionsdaten basierend auf den getrennt gelieferten D-Daten.
Das Untersystem 11 umfasst ferner einen Datenprozessor 117 und einen VHF-Sender/Empfänger (einschließlich einer VHF- Antenne) 118. Der VHF-Sender/Empfänger 118 empfängt die von der D.GPS-Bodenstation 2 gesendeten D-Daten über eine vorbestimmte Kommunikationsleitung eines VHF-Bandes und sendet sie an den Datenprozessor 117, oder sendet den von dem Datenprozessor 117 gelieferten ID-Code an die Steuereinrichtung 3 über die Kommunikationsleitung.
Die spezifische Struktur des Datenprozessors 117 wird mit Bezug auf Fig. 9 erläutert.
Ein D-Daten-Eingangs/Ausgangs-Verarbeitungsabschnitt a2 extrahiert D-Daten aus dem von dem VHF-Sender/Empfänger 118 gesendeten Empfangs-Signal und gibt die D-Daten an den D.GPS- Empfänger 111 aus. Ein Positionsdateneingangsabschnitt b2 empfängt lokale Positionsdaten, die von dem D.GPS-Empfänger 111 empfangen wurden, wandelt sie in ein vorbestimmtes Format um und sendet die resultierenden Daten an einen Übertragungszeitbestimmungsabschnitt d2. Ein Zeitverwaltungsabschnitt c2 passt die verwaltete Zeit mit dem von dem D.GPS-Empfänger 111 erhaltenen GPS-Zeit an und sendet ein Zeitsignal an den Übertragungszeitbestimmungsabschnitt d2 und einen ID-Codeübertragungsabschnitt f2.
Dem Datenprozessor 117 wurde zuvor eine Flughafenoberflächengitterdatendatei g2 gegeben. Diese Flughafenoberflächengitterdatendatei g2 zeigt die Korrelation zwischen den Positionen einzelner Gitterpunkte in dem Koordinatensystem, das die Flughafenoberfläche segmentiert, dass eine Maschenform mit einem beliebigen Muster hat, und den Zeitschlitzen. Jeder Gitterpunkt wird durch den Schnittpunkt von zwei Achsen ausgedrückt, und ein Zeitschlitz wird jeder Achse zugewiesen.
Der Übertragungszeitbestimmungsabschnitt d2 bezieht sich auf die Gitterdatendatei, um einen Gitterpunkt zu erhalten, der am nächsten zu der von den Positionsdaten angegebenen Positionen ist, und diskriminiert die ersten und zweiten Zeitschlitze, die diesem Gitterpunkt zugewiesen sind, um die Übertragungszeit in den zugewiesenen Zeitschlitzen mit dem als Referenz genommenen Zeitsignal zu bestimmen. Die Übertragungszeitinformation wird an einen Übertragungszeitberichtsabschnitt e2 gesendet.
Dieser Übertragungszeitberichtsabschnitt e2 sendet die Übertragungszeitinformation an einen ID-Codeübertragungsabschnitt f2, so dass der Übertragungsabschnitt f2 einen ID- Code zu den ersten und zweiten Übertragungszeiten ausgibt. Dieser ID-Codeübertragungsabschnitt f2 überträgt den ID-Code von einem ID-Codegenerator h2 zu der Steuereinrichtung 3 über den VHF-Sender/Empfänger 118 zu den ersten und zweiten Übertragungszeiten mit dem Zeitsignal als eine Referenz.
Der ID-Codegenerator h2, der durch den SSR-Codegenerator ausgeführt wird, der in dem an einem Flugzeugangebrachten Transponder aufgenommen ist, verwendet bereits zugewiesene SSR-Codes für Flugzeuge und weist einem Flughafen zugewiesene SSR-Codes für Fahrzeuge oder dergleichen zu.
Die Bezugsziffer "21" bezeichnet ein in der D.GPS-Bodenstation 2 vorgesehenes D.GPS-Untersystem. Dieses D.GPS-Untersystem 21 umfasst einen GPS-Empfänger 211, einen D-Daten- Rechner 217, einen VHF-Sender/Empfänger 218 und eine VHF- Antenne 219. Die VHF-Antenne 219 ist oben an dem Kontrollturm angebracht.
Der GPS-Empfänger 211 empfängt ein von dem GPS- Satelliten 4 gesendetes GPS-Signal, um die Positionsdaten der lokalen Position und die GPS-Zeit zu erhalten. Der D-Daten- Rechner 217 vergleicht die (bekannten) Positionsdaten der Bodenstation 2, die zuvor erhalten wurden, mit den von dem GPS-Empfänger 211 erhaltenen Positionsdaten und berechnet den Unterschied zwischen diesen Daten, um die D-Daten zu berechnen. Der VHF-Sender/Empfänger 218 sendet die D-Daten an jedes Steuerziel 1 über die VHF-Antenne 219 zu der vorbestimmten Übertragungszeit mit der GPS-Zeit als eine Referenz. Der VHF-Sender/Empfänger 218 empfängt den ID-Code von jedem Steuerziel 1 und sendet ihn an die Steuereinrichtung 3.
Die Bezugsziffer "31" bezeichnet ein in der Steuereinrichtung 3 angeordnetes Überwachungsuntersystem. Dieses Überwachungsuntersystem 31 umfasst einen Zieldetektor 312 einen Überwachungsprozessor 313 und eine Anzeigevorrichtung 314.
Der Zieldetektor 312 umfasst die spezifische Struktur, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist.
Ein Zeitverwaltungsabschnitt 12 verwaltet Zeiten basierend auf der an dem GPS-Empfänger 211 des D.GPS-Untersystems 21 erhaltenen GPS-Zeit. Ein ID-Codeeingangsabschnitt j2 empfängt das empfangene Signal von dem in dem D.GPS-Untersystem 21 vorgesehenen VHF-Sender/Empfänger 218, um die ID-Codes sequentiell zu unterscheiden, und meldet die Empfangs-Timings einem Schlitznummer-Diskriminierungsabschnitt k2.
Der Schlitznummer-Diskriminierungsabschnitt k2 erhält Zeiten zu den ID-Codeempfangs-Timings mit dem von dem Zeitverwaltungsabschnitt 12 als eine Referenz gelieferten Zeitsignal und bestimmt die den Empfangszeiten entsprechenden Zeitschlitznummern. Ein Zielbericht-Editierabschnitt 12 editiert die Schlitznummern und ID-Codes, die sequentiell von den Abschnitten j2 und k2 erhalten wurden, und erstellt einen Zielbericht. Dieser. Zielbericht wird über einen Ausgangsabschnitt m2 an den Überwachungsprozessor 313 gesendet.
Der Überwachungsprozessor 313 weist, die spezifische Struktur auf, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist.
Der Überwachungsprozessor 313 kommuniziert mit einer anderen Einrichtung wie beispielsweise einer FDP (Flight Data Processing), einem ARTS (Automated Radar Terminal System) oder einer ASDE (Airport Surface Detection Equipment) über einen anderen Einrichtungsüberwachungs-Datenkommunikationsabschnitt m2, um weitere Einrichtungsüberwachungsdaten zu sammeln, sendet diese Daten an einen Überwachungsdateispeicherabschnitt o2, um sie in einer Überwachungsdatei zu speichern.
Bei Empfang des von dem Zieldetektor 312 erstellten Zielberichts über einen Zielberichtseingangsabschnitt p2 führt ein Korrelationsabschnitt q2 eine Korrelation der Überwachungsdatei mit jedem Zielbericht durch, um Typdaten (Flugzeugidentifikationscode (Rufzeichen), Fahrzeugnummer oder dergleichen) eines Steuerziels 1 entsprechend dem ID-Code zu unterscheiden und zu spezifizieren. Außerdem verfolgt ein Verfolgungsabschnitt r2 das Steuerziel basierend auf dem Ergebnis jedes Korrelationsprozesses, und die Überwachungsdatei wird von einem Überwachungsdateiaktualisierungsabschnitt s2 basierend auf dem Verfolgungsergebnis aktualisiert.
In einem Flughafendatendateispeicherabschnitt t2 ist zuvor eine Gitterdatendatei gespeichert, die die Korrelation zwischen den Positionen der einzelnen Gitterpunkte in dem Koordinatensystem und den Zeitschlitzen zeigt. Nach dem Verfolgungsprozess bezieht sich ein Anzeigedaten-Editierabschnitt u2 auf die Gitterdatendatei in dem Flughafendatendateispeicherabschnitt t2, um die Positionsdaten des Gitterpunkts zu erhalten, der der Schlitznummer in dem Zielbericht entspricht, und diese Positionsdaten werden zusammen mit den Typdaten an dem Korrelationsabschnitt q2 erhaltenen Typdaten in ein vorbestimmtes Format editiert, um Anzeigedaten zu erstellen. Diese Anzeigedaten werden über einen Anzeigedatenausgabeabschnitt v2 an die Anzeigevorrichtung 314 gesendet.
Die in dem Kontrollraum oder zugeordneten Abschnitten vorgesehene Anzeigevorrichtung 314 zeigt die Anzeigedaten von dem Überwachungsprozessor 313 beispielsweise auf einem PPI an, um dem Lotsen oder dergleichen die Daten zu präsentieren. Der Betrieb des Systems mit der oben beschriebenen Struktur wird nun insbesondere mit Bezug auf Fig. 12 bis 14 beschrieben.
Zuerst sollte, um die Position eines Steuerziels zu überwachen, der Überwachungszyklus auf zumindest etwa 1 Sekunde eingestellt werden. Der SSR-Codegenerator in einem an einem Flugzeug angebrachten Transponder kann eine 4-stellige Ziffer (0001 bis 7777) einstellen, wobei jede Ziffer eine zwischen 0 und 7 ist. Wenn dieser SSR-Codegenerator für den ID-Codegenerator 112 verwendet wird, der an jedem Steuerziel 1 angebracht ist, kann 4096 Steuerzielen ein unterschiedlicher ID-Code zugewiesen werden.
Gemäß dem System dieser Ausführungsform werden somit Flugzeugen mit SSR-Codes die SSR-Codes als ID-Codes zugewiesen, während anderen Fahrzeugen oder dergleichen SSR- Codes, die einem Flughafen zugewiesen sind, auf eine solche Art und Weise zugewiesen, dass sie nicht miteinander überlappen.
Das Koordinatensystem, das eine in einem beliebigen Muster in einer Maschenform segmentierte Flughafenoberfläche ist, sollte bestimmt und die Positionen der einzelnen Gitterpunkte sollten gemessen werden. Ein Beispiel ist in Fig. 12 gezeigt. Dieses Beispiel zeigt ein rechtwinkliges Koordinatensystem, dessen einzelne Gitterpunkte durch (n, m) ausgedrückt werden. Bei diesem Beispiel wird ein Flugzeug (1) mit einem SSR-Code "1111" angegeben, dass an der Position des Gitterpunkts (3, 2) vorgesehen ist, ein Flugzeug (2) wird mit einem SSR-Code "2222" angegeben, das an der Position des Gitterpunkts (7, 4) vorgesehen ist, und ein Fahrzeug (3) wird mit einem SSR-Code "3333" angegeben, das an der Position des Gitterpunkts (10, 3) vorgesehen ist.
Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, wird der Flughafenoberflächenüberwachungszyklus auf 1 (Sekunde/Zyklus) erstellt und ist in eine aus n Zeitschlitzen n1 bis nn bestehende erste Übertragungsstufe, eine aus m Zeitschlitzen ml bis mm bestehende zweite Übertragungsstufe und einen Zeitschlitz für die Übertragung und den Empfang von Differenzdaten zeitgeteilt. Die einzelnen Zeitschlitze n1 bis nn in der ersten Übertragungsstufe sind n-Achsendaten der Gitterpunkte zugeordnet, und die einzelnen Zeitschlitze ml bis mm sind in der zweiten Übertragungsstufe m-Achsendaten der Gitterpunkte zugeordnet.
Die Korrelation zwischen den Achsendaten (n, m) der Gitterpunkte in dem Koordinatensystem und der Zeitschlitznummern wurde zuvor in eine Datei umgewandelt, die an den Datenprozessor 112 und den Überwachungsprozessor 313 des Überwachungsuntersystems 31 gegeben wurde.
Jedes Steuersystem 1 empfängt von der D.GPS-Bodenstation 2 erhaltene Differenzdaten und kompensiert die von dem GPS- Signal erhaltenen Positionsdaten, um dadurch die lokale Position mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Das Steuerziel 1 diskriminiert die Zeitschlitze in den ersten und zweiten Übertragungsstufen aus den Achsendaten (n, m) des dieser lokalen Position zugeordneten Gitterpunkts und sendet den lokalen ID-Code innerhalb jedes Zeitschlitzes.
Mit Bezug auf Fig. 12 und 13 sendet das in Fig. 12 gezeigte Flugzeug (1) mit dem SSR-Code = 1111, dessen Positionsdaten der Gitterpunktposition Pos = (n, m) gleich n = 3 und m = 2 entsprechen, den ID-Code "1111" zu den Zeiten, der den n3-Schlitz in der ersten Übertragungsstufe und dem m2-Schlitz in der zweiten Übertragungsstufe entspricht, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Ebenso sendet das Flugzeug (2) mit dem SSR-Code = 2222 und Pos = (7, 4) den ID-Code "2222" zu den Zeiten, die dem n7-Schlitz in der ersten Übertragungsstufe und dem m4-Schlitz in der zweiten Übertragungsstufe entspricht, und das Fahrzeug (3) mit dem SSR-Code = 3333 und Pos = (10, 3) sendet den ID-Code "3333" zu den Zeiten, die dem n10-Schlitz in der ersten Übertragungsstufe und dem m3- Schlitz in der zweiten Übertragungsstufe entspricht. Die obigen Beziehungen sind zusammen in Fig. 14 dargestellt.
Durch Erstellen des Koordinatensystems der Flughafenoberfläche, wobei zuvor die Beziehung zwischen den Gitterpunkten und den Zeitschlitzen spezifiziert wurde, Erhalten des Gitterpunkts, der den GPS-Positionsdaten auf der Seite des Steuerziels entspricht, und Senden des ID-Codes in die zugeordneten Zeitschlitze von dem Steuerziel, kann das Überwachungsuntersystem des Steuerziels aus dem empfangenen D- Code spezifizieren und den Gitterpunkt aus den Zeitschlitznummern zu den Empfangszeiten des ID-Codes diskriminieren, um dadurch die Position des Steuerziels zu spezifizieren. Somit muss die Steuereinrichtung die Übertragungszeiten nicht einzeln den Steuerziele zuweisen, oder jedes Steuerziel muss keine Positionsdaten an die Steuereinrichtung senden, die eine riesige Informationsmenge enthält. Es ist somit möglich, den Überwachungszyklus auf einen relativ kurzen Zeitraum einzustellen und Positionsinformation vieler Steuerziele zu sammeln und anzuzeigen.
Obgleich die SSR-Codes als ID-Codes bei der obigen Ausführungsform verwendet werden, können statt dessen Modusadressen oder Flugzeug- und Fahrzeugnummern verwendet werden.
Da ferner das Überwachungssystem mit der obigen Struktur die GPS-Zeit als eine Referenz behandelt, kann es die von allen Steuerzielen verwalteten Zeiten ohne weiteres und genau denjenigen, die von der Steuereinrichtung verwaltet werden, anpassen. Dies kann die genaue Zuweisung von Zeitschlitzen sicherstellen.
Die Verwendung des Differenz-GPS-Systems ermöglicht, das ein Steuerziel hochgenaue Positionsdaten erhalten kann (in nahezu der 1-m Ordnung), indem einfach die bei der D.GPS- Bodenstation 2 in der Flughafenoberfläche erhaltenen D-Daten gleichzeitig an jedes Steuerziel gesendet werden. Demgemäß muss die Steuereinrichtung einfach die Positionsdaten von jedem Steuerziel sammeln, um eine hochgenaue Abbildungsanzeige zu erreichen, die für die Überwachung der einzelnen Steuerziele hinlänglich verwendet werden kann.
Da dieses Überwachungssystem ferner eine Kommunikationsleitung sowohl für die Übertragung als auch den Empfang von Daten verwendet, ist dieses System in dem Fall sehr wirksam, in dem die Frequenzzuteilung schwierig ist.
Gemäß dem Zielüberwachungs-Steuersystem mit der oben beschriebenen Struktur können somit die Positionsdaten vieler Steuerziele in der Flughafenoberfläche mit hoher Genauigkeit über weniger Kommunikationsleitungen und meiner kürzeren Zeitspanne erhalten werden. Wenn der bereits an einem Flugzeug angebrachte SSR-Codegenerator verwendet wird, werden Steuerziele weniger belastet und eine beträchtliche Kostenverringerung wird beim Aufbauen dieses Systems erwartet. Bei dieser Ausführungsform werden die von der D.GPS- Bodenstation 2 erhaltenen Differenzdaten an jedes Steuerziel 1 über die ID-Codekommunikationsleitung gesendet. Das D.GPS- Untersystem 21 kann jedoch mit einem D.GPS-Sender ausgestattet sein, und eine D.GPS-Antenne kann oben am Kontrollturm angeordnet sein, so dass die Differenzdaten als ein Pseudo- GPS-Signal gesendet werden können, das direkt von dem D.GPS- Empfänger 111 des Steuerziels 1 empfangen werden sollte.
Diese Struktur erfordert keine Zuweisung der Zeitschlitze für die Übertragung und den Empfang von Differenzdaten in dem Überwachungszyklus, womit ermöglicht wird, dass die Anzahl von Gitterpunkten erhöht wird, oder ermöglicht wird, dass der Überwachungszyklus verkürzt wird.
Bei der obigen Ausführungsform wurde das rechtwinklige Koordinatensystem als das Flughafenoberflächen-Koordinatensystem beschrieben. In diesem Fall werden, wenn eine Mehrzahl von Steuerzielen auf der gleichen Achse positioniert sind, die ID-Codes zu der gleichen Zeit gesendet. Um diese gleichzeitige Übertragung zu vermeiden, sollte das Muster des Koordinatensystems modifiziert werden, um die einzelnen Achsen beispielsweise als gekrümmte Linien, wie es in Fig. 15A gezeigt ist, oder als eine Kombination von Parabellinien und Kreisen, wie es in Fig. 15B gezeigt ist, auszugestalten, so dass die Steuerziele nicht auf der gleichen Achse positioniert sind. Wenn die Gitterpunkte für diejenigen Bereiche dicht gesetzt werden, in denen mehrere Steuerziele konzentriert sind, und spärlich für die anderen Bereiche gesetzt werden, kann die Einschränkung bei der Anzahl der Zeitschlitze gelockert werden.
Fig. 16 veranschaulicht ein Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung. Fig. 1 zeigt die Struktur des Systems, die Flugzeuge und Fahrzeuge überwacht, die in einer Flughafenoberfläche als Steuerziele angeordnet sind. In Fig. 16 werden ähnliche oder gleiche Bezugsziffern ebenfalls verwendet, um entsprechende oder identische Teile zu bezeichnen.
In Fig. 16 bezeichnet "1" ein Steuerziel, "5" und "6" bezeichnen erste und zweite Slave-Stationen, die an unterschiedlichen bekannten Positionen auf der Flughafenoberfläche vorgesehen sind, "3" bezeichnet ein in einem Kontrollturm angeordnete Steuereinrichtung, "33" bezeichnet eine an einer bekannten Position angeordnete Master-Station, die sich von denjenigen der ersten und zweiten Slave-Stationen 5 und 6 unterscheiden (die Master-Station 33 ist in diesem Beispiel in der Steuereinrichtung 3 angeordnet), und "4" ist ein als ein Navigationssatellit verwendeter GPS-Satellit.
Die Bezugsziffer "11" bezeichnet ein On-Target-Untersystem 11, das an jedem Steuerziel 1 angebracht ist. Wie es in Fig. 17 gezeigt ist, umfasst dieses Untersystem 11 eine GPS-Antenne 1111, einen GPS-Empfänger 1112, eihen SSR-Codegenerator 1113, einen Übertragungszeitmanager 1114, einen Impulsgenerator 1115, einen VHF-Sender 1116 und eine VHF- Antenne 1117. Für Flugzeuge können die GPS-Antenne, der GPS- Empfänger, der SSR-Codegenerator, der VEF-Sender und die VHF- Antenne, mit denen Flugzeuge bereits ausgerüstet sind, direkt verwendet werden. Für Fahrzeuge oder dergleichen werden einem Flughafen zugewiesene SSR-Codes den Fahrzeugen einzeln zugewiesen.
Bei diesem Untersystem 11 empfängt der GPS-Empfänger 1112 das GPS-Signal von dem GPS-Satelliten 4 über die GPS- Antenne 1111 und erfasst die GPS-Zeit. Diese GPS-Zeitinformation wird an den Übertragungszeitmanager 1114 gesendet. Dieser Übertragungszeitmanager 1114 verwaltet die GPS-Zeit als die lokale Zeit und erzeugt ein Übertragungsauslösesignal zu der Startzeit des Zeitschlitzes, auf den der vorher auf den SSR-Codegenerator 1113 gesetzte SSR-Code zugewiesen wird. Dieses Übertragungsauslösesignal wird an den Impulsgenerator 1115 gesendet.
Dieser Impulsgenerator 1115 erzeugt ein Impulssignal mit einer vorbestimmten Breite bei Empfang des Übertragungsauslösesignals von dem Übertragungszeitmanager 1114. Dieses Impulssignal wird über eine Radiowelle einer vorbestimmten Frequenz in dem VHF-Band an die ersten und zweiten Slave- Stationen 5 und 6 und die Master-Station 33 über den VHF- Sender 1116 und die VHF-Antenne 1117 gesendet.
Die erste Slave-Station 5 weist die spezifische Struktur auf, wie sie in Fig. 18 gezeigt ist, und umfasst eine GPS- Antenne 511, einen GPS-Empfänger 512, eine VHF-Antenne 513, einen VHF-Empfänger 514, eine Zeitmessvorrichtung 515 und eine Kommunikationsleitungs-Ausgabevorrichtung 516.
Der GPS-Empfänger 512 in der ersten Slave-Station 5 empfängt das GPS-Signal von dem GPS-Satelliten 4 über die GPS-Antenne 511 und erfasst die GPS-Zeit. Der VHF-Empfänger 514 empfängt das von dem Steuerziel 1 gesendete Impulssignal über die VHF-Antenne 513.
Die Zeitmessvorrichtung 515 erfasst das Start-Timing jedes Zeitschlitzes, das durch Zeitaufteilen des Überwachungszyklus mit der GPS-Zeit von dem GPS-Empfänger 512 als eine Referenz erhalten wurde, und veranlasst einen Zähler (COUKT), das Zählen bei jedem Timing zu beginnen. Bei Empfang des Impulses von dem VHF-Empfänger 514 stoppt die Zeitmessvorrichtung 515 das Zählen des Zählers und wandelt den Zählwert in eine Zeit um, um die gemessene Zeit zu dem Punkt des Empfangs des übertragenen Impulses von dem Steuerziel 1 an die erste Slave-Station 5 zu berechnen. Die Kommunikationsleitungsausgabevorrichtung 516 sendet die Information der gemessenen Zeit an die Master-Station 33 über eine vorbestimmte Kommunikationsleitung.
Da die zweite Slave-Station 6 ziemlich die gleiche Struktur wie die erste Slave-Station 5 aufweist, wird die Beschreibung ihrer spezifischen Struktur nicht angegeben.
Die Master-Station 33 umfasst die spezifische Struktur, wie sie in Fig. 19 gezeigt ist, und umfasst eine GPS-Antenne 331, einen GPS-Empfänger 332, eine VHF-Antenne 333, einen VHF-Empfänger 334; eine Zeitmessvorrichtung 335, eine Kommunikationsleitungseingabevorrichtung 336 und einen Positionsrechner 337.
Der GPS-Empfänger 332 in der Master-Station 33 empfängt das GPS-Signal von dem GPS-Satelliten 4 über die GPS-Antenne 331 und erfasst die GPS-Zeit. Der VHF-Empfänger 334 empfängt das von dem Steuerziel 1 gesendete Impulssignal über die VHF- Antenne 333.
Die Zeitmessvorrichtung 335 erfasst das Start-Timing jedes Zeitschlitzes, der durch die Zeitteilung des Überwachungszyklus mit der GPS-Zeit von dem GPS-Empfänger 332 als eine Referenz erhalten wurde, und veranlasst einen Zähler (COUNT), bei jedem Timing mit dem Zählen zu beginnen. Bei Empfang des Impulses von dem VHF-Empfänger 334 erfasst die Zeitmessvorrichtung 335 die Zeit und stoppt das Zählen des Zählers, wandelt den Zählwert in eine Zeit um, um die gemessene Zeit zu dem Punkt des Empfangs des gesendeten Impulses von dem Steuerziel 1 an die Master-Station 33 zu berechnen.
Die auf diese Art und Weise gemessene Zeitinformation wird zusammen mit der von den einzelnen Slave-Stationen 5 und 6 gesendete gemessene. Zeitinformation an den Positionsrechner 337 über die Kommunikationsleitungs-Eingabevorrichtung 336 eingegeben. Dieser Positionsrechner 337, der auf dem LORAN- System (LOng RAnge Navigation System) basiert, erhält die Differenz zwischen der gemessenen Zeiten an den Slave- Stationen 5 und 6 und der gemessenen Zeit an der Master- Station 33, erfasst eine hyperbolische Funktion, die die möglichen Ortskurve angeben, die die Zeitdifferenzen zwischen den Slave-Stationen 5 und 6 zeigen, und berechnet die Position des Schnittpunkts der beiden Hyperbeln, wodurch die Positionsinformation des Steuerziels 1 erfasst wird, das der Impulssender ist.
Die GPS-Zeitinformation, die Impulsempfangszeitinformation und die Positionsinformation, die von der Master- Station 33 erhalten wurden, werden an ein Überwachungsuntersystem 34 gesendet. Dieses Überwachungsuntersystem 34 weist die spezifische Struktur auf, wie sie in Fig. 20 gezeigt ist, und umfasst einen Zieldetektor 341, einen Überwachungsprozessor 342 und eine Anzeigevorrichtung 343.
Der Zieldetektor 341 weist die spezifische Struktur auf, wie sie in Fig. 21 dargestellt ist.
Ein Zeitschlitzverwaltungsabschnitt 13 verwaltet einzelne zeitgeteilte Zeitschlitzperioden basierend auf der GPS- Zeit von der Master-Station 33. Ein SSR-Codediskriminierungsabschnitt j3 bezieht sich auf die von dem Zeitschlitzverwaltungsabschnitt 13 verwalteten Zeitschlitze, um die Zeitschlitznummer zu diskriminieren, und bezieht sich auf eine SSR-Codezuweisungstabelle k3, die der Zeitschlitznummer zugeordnet ist, um den zugeordneten SSR-Code zu diskriminieren. Ein Zielberichts-Editierabschnitt 13 editiert die Zeitschlitznummern und die SSR-Codes, die sequentiell von dem SSR-Codediskriminierungsabschnitt j3 erhalten wurden, und erstellt einen Zielbericht. Dieser Zielbericht wird über einen Ausgabeabschnitt m3 an den Überwachungsprozessor 342 gesendet.
Der Überwachungsprozessor 342 weist die spezifische Struktur auf, wie sie in Fig. 22 dargestellt ist.
Der Überwachungsprozessor 342 kommuniziert mit einer anderen Einrichtung, wie beispielsweise einer FDP (Flight Data Processing), einem ARTS (Automated Radar Terminal System) oder einer ASDE (Airport Surface Detection Equipment), über einen anderen Einrichtungsüberwachungs-Datenkommunikationsabschnitt n3, um weitere Einrichtungsüberwachungsdaten zu sammeln, sendet diese Daten an einen Überwachungsdateispeicherabschnitt o3, sie in einer Überwachungsdatei zu speichern.
Bei Empfang des von dem Zieldetektor 341 erstellten Zielberichts über einen Zielberichtseingabeabschnitt p3, führt ein Korrelationsabschnitt q3 eine Korrelation der Überwachungsdatei mit jedem Zielbericht durch, um (Flugzeugidentifikationscode (Rufzeichen), Fahrzeugnummer oder dergleichen) eines dem SSR-Code entsprechenden Steuerziels 1 Typdaten zu diskriminieren und spezifizieren. Ferner verfolgt ein Verfolgungsabschnitt r3 das Steuerziel basierend auf dem Ergebnis jedes Korrelationsprozesses, und die Überwachungsdatei wird von dem Überwachungsdatei-Aktualisierungsabschnitt s3 basierend auf dem Verfolgungsergebnis aktualisiert.
In einem Flughafendatendateispeicherabschnitt t3 werden zuvor Karten- oder Abbildungsdaten der Flughafenoberfläche gespeichert. Nach dem Verfolgungsprozess editiert, ein Anzeigedaten-Editierabschnitt u3 die in dem Flughafendatendateispeicherabschnitt t3 gespeicherten Abbildungsdaten, die jeder Zeitschlitznummer in dem Zielbericht entsprechen, und die Typdaten, die von dem Korrelationsabschnitt. q3 erhalten wurden, um Anzeigedaten in einem bestimmten Format zu erstellen. Diese Anzeigedaten werden über einen Anzeigedatenausgabeabschnitt v3 an die Anzeigevorrichtung 343 gesendet.
Die Anzeigevorrichtung 343, die in dem Kontrollraum oder zugeordneten Abschnitten vorgesehen ist, zeigt die Anzeigedaten von dem Überwachungsprozessor 342 beispielsweise auf einen PPI an, um dem Lotsen oder dergleichen die Daten zu präsentieren.
Der Betrieb des Systems mit, der oben beschriebenen Struktur wird genauer in Fig. 23 bis 25 beschrieben.
Zuerst sollte, um die Position eines Steuerziels zu überwachen, der Überwachungszyklus zumindest in 1 Sekunde eingestellt werden. Der SSR-Codegenerator in einem an einem existierenden Flugzeug angebrachten Transponder kann auf eine vierstellige Zahl (0001 bis 7777) eingestellt sein, wobei jede Ziffer eine von 0 bis 7 ist. Wenn dieser SSR-Codegenerator für den SSR-Codegenerator 1113 verwendet wird, der an jedem Steuerziel 1 angebracht ist, können 4096 Steuerzielen unterschiedliche ID-Codes zugewiesen werden.
Gemäß dem System dieser Ausführungsform werden so Flugzeugen mit SSR-Codes diese SSR-Codes als ID-Codes zugewiesen, während andere Fahrzeuge oder dergleichen SSR-Codes, die dem Flughafen zugewiesen sind, auf eine solche Art und Weise zugewiesen werden, dass sie nicht miteinander überlappen.
Wie es in Fig. 23 gezeigt ist, wird der Flughafenoberflächenüberwachungszyklus auf 1 (Sekunde/Zyklus) gesetzt und in 4096 Zeitschlitze (ein Zeitschlitz = 244,14 = 250 us) von dem ersten Zeitschlitz bis zu dem 4096-sten Zeitschlitz mit der GPS-Zeit als ein Referenz geteilt, und die geteilten Zeitschlitze werden den SSR-Codenummern angepasst, und ein Impulssignal einer vorbestimmten Frequenz wird an jedes Steuerziel 1 an dem Start-Timing des der zugeordneten SSR- Codenummer entsprechenden Zeitschlitzes gesendet.
Bei dem Beispiel in Fig. 23 sendet das Flugzeug, dem der SSR-Code von "0001" gegeben ist, ein Impulssignal in der Zeitspanne des ersten Zeitschlitzes, das Flugzeug, dem der SSR-Code "0003" gegeben ist, ein Impulssignal in der Zeitspanne des dritten Zeitschlitzes, und das Fahrzeug, dem der SSR-Code von "7777" gegeben ist, ein Impulssignal in der Zeitspanne des 4096-sten Zeitschlitzes. Somit überlappen sich die von einer Mehrzahl von Steuerzielen gesendeten Radiowellen nicht miteinander in der gleichen Flughafenoberfläche.
Als nächstes messen die Slave-Stationen 5 und 6 und die Master-Station 33 die Zeiten von dem Start-Timing jedes Zeitschlitzes zu dem Punkt des Empfangs des Impulssignals von dem Steuerziel 1 mit dem zugeordneten SSR-Code. Zu dieser Zeit ist es notwendig, das Start-Timing des Zeitschlitzes für das Steuerziel 1 vollständig mit denjenigen für die einzelnen Stationen 5, 6 und 33 koinzidierend zu machen. Für diesen Zweck wird die von dem GPS-Satelliten 4 verwaltete GPS-Zeit verwendet, so dass sie mit den an den einzelnen Stationen 5, 6 und 33 verwalteten Zeiten übereinstimmt, und jede Sekunde wird durch 4096 zeitgeteilt, um den Zeitschlitz zu bestimmen.
Die Slave-Stationen 5 und 6 und die Master-Station 33 verwenden Zähler, um die Zeit zu messen. Diese Stationen 5, 6 und 33 starten die Zähler bei dem Start-Timing jedes Zeitschlitzes (jede Sekunde der GPS-Zeit), stoppen die Zähler an dem Impulsempfangs-Timing und wandeln die Zählwerte in Zeiten um, um dadurch die Impulsübertragungszeit von dem Steuerziel 1 zu messen. Die von dem Slave-Stationen 5 und 6 gemessenen Zeitinformationen werden in der Master-Station 33 gesammelt und beim Berechnen der Position des Steuerziels 1 verwendet, das den Impuls gesendet hat.
Die Grundkonzept des Positionsberechnungsprozesses wird nun mit Bezug auf Fig. 24 beschrieben.
In Fig. 24 ist "S1" die erste Slave-Stion 5, 115, "S2" die zweite Slave-Station 6 und "M" ist die Master-Station 33.
Es sei angenommen, dass das Steuerziel 1 ein Impulssignal gesendet hat, und dass die gemessenen Zeiten bei S1, S2 und M gleich Ts1, Ts2 bzw. Tm sind. Hinsichtlich der Zeitdifferenz Tm - Ts1 (= TLa) zwischen den Positionen von S1 und M, wird die Ortskurve an der Position, wo die Zeitdifferenz zwischen S1 und M gleich TLa wird, eine Hyperbel A. Ebenso ist hinsichtlich der Zeitdifferenz Tm - Ts2 (= TLb) zwischen den Positionen von S2 und Tm die Ortskurve an der Position, wo die Zeitdifferenz zwischen S2 und M gleich TLb wird, eine Hyperbel B.
Es ist aus dem Diagramm offensichtlich, dass der Schnittpunkt zwischen den Hyperbeln A und B der Position des Steuerziels 1 entspricht. Wenn die Positionen der Slave- Stationen S1 und S2 und der Master-Station M bekannt sind und die Geschwindigkeit der Impulsübertragungswelle gleich der Lichtgeschwindigkeit C ist, kann die Funktion der Hyperbeln A und B und die Position des Schnittpunkts der Hyperbeln berechnet werden.
Wenn die Lichtgeschwindigkeit C ist, wird die Linie der Positionen der Hyperbeln A und B, LOPa und LOPb wie folgt ausgedrückt:
LOPa = Tla · C
LOPb = Tlb · C
Tatsächlich ist es schwierig, die Zeiten an dem Steuerziel 1, den Slave-Stationen 5 und 6 und der Master-Station 33 vollständig mit der GPS-Zeit zu synchronisieren, und gefügige Fehler treten zwischen den Impulssignal-Übertragungszeiten und den Zähler-Start-Timings auf. Diese geringfügigen Fehler ist die Messgenauigkeit des vorliegenden Systems. Fig. 25A bis 25C veranschaulichen die Beziehung zwischen den Übertragungs- und Empfangs-Timings des Impulssignals.
Es sei angenommen, dass TG das Start-Timing des bei der GPS-Zeit verwalteten Zeitschlitzes ist, wobei das Impulsübertragungs-Timing für das Steuerziel 1 von TG um δt verzögert ist, wie es in Fig. 25A gezeigt ist, das Zählstart-Timing für die Slave-Stationen von TG um δts verzögert ist, wie es in Fig. 25B gezeigt ist, und das Zählstart-Timing für die Master-Station von TG um δtm verzögert ist, wie es in Fig. 25C gezeigt ist.
In diesem Fall wird, unter der Voraussetzung, dass die Messzeit an den Slave-Stationen Ts1 und die Messzeit an der Master-Station Tm ist, die Zeitdifferenz zwischen beiden gemessenen Zeiten TL zu
TL = (Tm - Ts) + (δtm - δts)
wobei (δtm - δts) die Verschlechterung der Genauigkeit ist.
Es sei hier bemerkt, dass der LOP-Fehler oder der Positionsfehler keinen Fehler in der Impulsübertragungszeit des Steuerziels (oder dem GPS-Zeitfehler) δt beinhaltet. Der LOP-Fehler ist (δt - δts), dessen Glieder Streuungswerte annehmen, so dass der genaue LOP-Fehler gleich
{(δtm)² + (δts)²}1/2
wird.
In jedem Fall können die Zeitmessfehler an der Master- Station und den Slave-Stationen auf vernachlässigbare Pegel mit Bezug auf die Positionierungsgenauigkeit durch die Technik, wie beispielsweise die gemeinsame Sicht des GPS, verringert werden.
Die Positionsdaten des Steuerziels, die durch die oben beschriebene Verarbeitung erhalten wurden, werden zusammen mit der Information der GPS-Zeit und der Impulsempfangszeit an das Überwachungsuntersystem 34 gesendet. Das Überwachungsuntersystem 34 diskriminiert die zugeordnete Zeitschlitznummer aus der Impulsempfangszeit, findet den dieser Nummer entsprechenden SSR-Code und editiert den Zielbericht. Ferner diskriminiert das Überwachungsuntersystem 34 einen Typ durch die Korrelation des Zielberichts mit der Überwachungsdatei, erstellt Anzeigedaten mit den Positionsdaten, Typdaten und Flughafenoberflächenabbildungsdaten, die einander nach dem Verfolgungsprozess zugeordnet sind, und stellt dem Controller oder dergleichen die Anzeigedaten zur Verfügung.
Gemäß dem Zielüberwachungs-Steuersystem mit der oben beschriebenen Struktur können somit die Positionsdaten von mehreren Steuerzielen auf der Flughafenoberfläche mit hoher Genauigkeit über weniger Kommunikationsleitungen und in einer kürzeren Zeitspanne erhalten werden. Ferner werden, wenn der bereits im Flugzeug angebrachte SSR-Codegenerator verwendet wird, Steuerziele weniger belastet, und eine beträchtliche Kostenverringerung wird beim Aufbauen dieses Systems erwartet.
Insbesondere muss nichts von der Steuereinrichtung an das Steuerziel gesendet werden, und das Steuerziel muss einfach ein Impulssignal an die Steuereinrichtung senden. Es ist somit möglich, den Überwachungszyklus auf eine relativ kurze Zeitspanne einzustellen und Positionierungsinformation vieler Steuerziele zu sammeln und anzuzeigen.
Da das Überwachungssystem mit der obigen Struktur ferner die GPS-Zeit als eine Referenz behandelt, kann es ohne weiteres und genau die von allen Steuerzielen verwalteten Zeiten mit denjenigen, die von der Steuereinrichtung verwaltet werden, anpassen. Dies kann die genaue Zuweisung von Zeitschlitzen sicherstellen.
Die Verwendung des LORAN-Systems ermöglicht der Master- Station, hochgenaue Positionsdaten (in etwa in der Größenordnung von 1 m) zu halten, so dass die Steuereinrichtung einfach das Impulssignal von jedem Steuerziel empfangen muss, um eine hochgenaue Abbildungsanzeige zu erreichen, die für die Überwachung der einzelnen Steuerziele hinlänglich verwendet werden kann.
Da dieses Überwachungssystem außerdem nur eine Frequenz für die Übertragung des Impulssignals verwenden muss, ist das System in dem Fall sehr wirksam, bei dem die Frequenzzuteilung schwierig ist. Obwohl die Kommunikationsleitung von der Slave-Station an die Master-Station wünschenswerterweise eine Hochgeschwindigkeitskommunikations-Steuereinrichtung ist, wie beispielsweise eine optisches Kommunikationseinrichtung ist, kann die existierende Kommunikationsleitung dem Zweck hinlänglich dienen, wenn eine Verzögerungszeit zur Signalübertragung durch diese Leitung zuvor berücksichtigt wurde.
Obgleich die ersten und zweiten Slave-Stationen die Zeiten für die Impulsübertragung und den Empfang bei der obigen Ausführungsform messen, können diese Zeiten auf der Seite der Master-Station gemessen werden. Diese Modifikation vereinfacht das System und ist somit vorteilhafter. Die Struktur der ersten Slave-Station 5 (die die gleiche wie diejenige der zweiten Slave-Station 6 ist) und die Struktur der Master-Station 33 werden in diesem Fall in den Fig. 26 und 27 dargestellt. Dieses modifizierte System wird nachstehend als eine sechste Ausführungsform beschrieben. In den Fig. 26 und 27 werden ähnliche oder gleiche Bezugsziffern, wie sie in den Fig. 17 und 18 verwendet werden, verwendet, um entsprechende oder identische Teile zu bezeichnen und um ein Wiederholen ihrer Beschreibungen zu vermeiden.
Fig. 26 zeigt die Struktur der ersten Slave-Station 5. Die Slave-Station 5 umfasst eine VHF-Antenne 513, einen VHF- Empfänger 514 und eine Empfangsimpuls-Transfervorrichtung 517. Der VHF-Empfänger 514, der das von dem Steuerziel 1 über die VHF-Antenne 513 gesendete Impulssignal empfängt, wird dieses Impulssignal über eine vorbestimmte Kommunikationsleitung an die Master-Station 33 von der Transfervorrichtung 517 gesendet. Die zweite Slave-Station 6 weist die gleiche Struktur auf.
Fig. 27 zeigt insbesondere die Struktur einer Master- Station 33, speziell die Struktur einer Zeitmessvorrichtung 335. Diese Zeitmessvorrichtung 335 weist erste bis dritte Zähler COUNT1 bis COUNT3 auf. Die Zeitmessvorrichtung 335 veranlasst alle Zähler COUNT1-COUNT3, das Zählen zur gleichen Zeit am Start-Timing jedes von der GPS-Zeit erfassten Zeitschlitzes zu beginnen, stoppt den ersten Zähler COUNT1 zur Zeit des Impulsempfangs an der Master-Station 33, stoppt die zweiten und dritten Zähler COUNT2 und COUNT3 zur Zeit der Erfassung der von den ersten und zweiten Slave-Stationen 5 und 6 gesendeten Impulssignale. Demgemäß kann die Impulsübertragungszeit an der Master-Station 33 von dem ersten Zähler gemessen werden, während die Impulsübertragungszeiten an den einzelnen Slave-Stationen von den zweiten und dritten Zählern gemessen werden können. Die nachfolgende Verarbeitung ist die gleiche wie diejenige der ersten Ausführungsform.
Mit der obigen Struktur müssen die einzelnen Slave- Stationen 5 und 6 nicht die Zeiten verwalten, sondern die maschinenorientierte Verzögerung von dem Impulsempfang bis zu der Impulsübertragung und die Transferverzögerungen von den Slave-Stationen 5 und 6 zu der Master-Station 33 sollten berücksichtigt werden. Die Fig. 28A bis 28D veranschaulichen die Beziehung zwischen den Übertragungs- und Empfangs-Timings des Impulssignals, auf die in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird.
Es sei angenommen, dass TG die Startzeit des zu der GPS- Zeit verwalteten Zeitschlitzes ist, wobei die Impulsübertragungszeit für das Steuerziel 1 gegenüber TG um δt verzögert ist, wie es in Fig. 28A gezeigt ist, das Impulssignal an der Slave-Station mit einer Verzögerung von Ts gegenüber TG empfangen wird, wie es in Fig. 28B gezeigt ist, und das Impulssignal nach einer Zeit dt übertragen wird, wie es in Fig. 28C gezeigt ist, und an der Master-Station nach dem Zeitablauf dts von dt empfangen wurde, wie es in Fig. 28D gezeigt ist. Es sei ebenfalls angenommen, dass die Master- Station das Impulssignal direkt nach dem Zeitablauf TM von TG empfängt, wie es in Fig. 28D gezeigt ist.
In diesem Fall ist die von dem Zähler in der Master- Station gemessene Zeit Tm - (Ts + dt + dts). Somit wird die Zeitdifferenz TL zwischen der Empfangszeit an der Slave- Station und der Empfangszeit an der Master-Station mit Bezug auf das gleiche Impulssignal
TL = Tm - Ts = tsm + dt + dts.
Die maschinenorientierte Verzögerungszeit dt und die Transferverzögerungszeit dts kann zuvor bei jeder Slave- Station gemessen werden.
Wenn die maschinenorientierte Verzögerungszeit und die Transferverzögerungszeit bei jeder Slave-Station 5 oder 6 zuvor gemessen werden, und die Master-Station 33 ausgestaltet ist, um diese Verzögerungen aufzuheben, kann eine genaue Information über die Zeitdifferenz zwischen dem Slave und dem Master erhalten werden.
Im Gegensatz zu der fünften Ausführungsform erfordert diese Struktur keine Zeitverwaltung auf der Seite der Slave- Station, so dass die Struktur der Slave-Station vereinfacht werden kann, und sie misst die Zeit vollständig auf der Seite der Master-Station, so dass der Zeitschlitzfehler nicht berücksichtigt werden muss, womit genauere Positionsdaten geliefert werden.
Obgleich es zwei Slave-Stationen bei den oben beschriebenen Ausführungsformen gibt, können mehr Slave-Stationen abhängig von dem Überwachungsbereich, den Gebäudepositionen und dergleichen angeordnet werden. In diesem Fall können die einzelnen Prozesse auf die gleiche Art und Weise wie bei den obigen Ausführungsformen ausgeführt werden.
Obgleich die vorstehende Beschreibung der Überwachung der Positionen von Flugzeugen und Fahrzeugen auf der Flughafenoberfläche gegeben wurde, ist die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt, sondern kann für die Überwachung der Positionen von Schiffen in einem Seehafen, die Überwachung der Positionen von Panzern und dergleichen in einem Abschusssektor usw. angepasst werden. Diese Erfindung kann natürlich in vielen weiteren spezifischen Formen ohne Abweichen von dem Geist oder Schutzumfang der Erfindung verkörpert sein.
Fig. 29 veranschaulicht ein Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß einer siebten Ausführungsform dieser Erfindung. Fig. 29 zeigt die Struktur des Systems, das Flugzeuge und Fahrzeuge, die über einen Ozean fliegen, als Steuerziel überwacht. In Fig. 29 werden ähnliche oder gleiche Bezugssymbole, wie sie in Fig. 1 verwendet werden, ebenfalls verwendet, um entsprechende oder identische Teile zu bezeichnen.
Mit Bezug auf Fig. 29 fliegen Steuerziele 1A und 1B über einer Ozeanroute und können nicht direkt mit der Steuereinrichtung kommunizieren, während ein Steuerziel 1C so angeordnet ist, dass es imstande ist, mit der Steuereinrichtung direkt zu kommunizieren. Die Bezugsziffer "4" ist ein GPS- Satellit als ein Navigationssatellit (obgleich drei oder mehr GPS-Satelliten benötigt werden, um tatsächlich Positionsdaten zu erhalten, wird nur einer zur Vereinfachung der Beschreibung dargestellt) und die Bezugsziffer "7" ist die Steuereinrichtung in dem Kontrollzentrum.
Die Steuerziele 1A, 1B und 1C weisen On-Target-Untersysteme 1A1, 1B1 und 1C1 auf, die jeweils an ihnen angebracht sind. Da diese Untersysteme 1A1, 1B1 und 1C1 die gleiche Struktur aufweisen, wird nur die Struktur des Untersystems 1A1 nachstehend erläutert.
Dieses Untersystem 1A1 umfasst einen GPS-Empfänger 1A11, um ein GPS-Signal von dem GPS-Satelliten 4 zu empfangen, um dadurch eine GPS-Zeit und lokale Positionsdaten (hier nachstehend "Positionsdaten" genannt) zu erfassen. Dieses Untersystem 1A1 umfasst ferner einen ID-Codegenerator 1A12, einen Prozessor 1A13, einen VHF-Empfänger 1A14 und einen VHF- Sender 1A15 (einschließlich einer VHF-Antenne).
Der ID-Codegenerator 1A12 ist ein in einem Transponder aufgenommener SSR-Codegenerator, der an einem Flugzeug installiert ist und SSR-Codes direkt verwendet.
Der Prozessor 1A13 editiert die von dem GPS-Empfänger 1A11 erfassten Positionsdaten in ein vorbestimmtes Format, bestimmt das Kommunikationsziel für die lokale Positionsinformation basierend auf der Positionsinformation eines anderen Steuerziels, das nahebei fliegt, das durch den VEW-Empfänger 1A14 angegeben wird (in dem Fall des Steuerziels 1A ist das Ziel das Steuerziel iß in Fig. 29), und verwaltet die Übertragungszeit für die editierten Daten basierend auf dem ID-Code von dem ID-Codegenerator 1A12 mit der GPS-Zeit als eine Referenz.
Der VHF-Sender 1A15 überträgt die von dem Prozessor 1A13 editierten Positionsdaten an ein anderes Steuerziel oder eine andere Steuereinrichtung (die das Steuerziel 1B in dem Fall des Steuerziels 1A in Fig. 29 ist) in dem zugeordneten Zeitschlitz.
Die Steuereinrichtung 7 ist mit einem Überwachungsuntersystem 71, einer GPS-Antenne 72 und einer VHF-Antenne 73 ausgestattet. Das Überwachungsuntersystem 71 umfasst einen VHF-Empfänger 711, einen Zieldetektor 712, einen Überwachungsprozessor 713 und eine Anzeigevorrichtung 714.
Der VEW-Empfänger 711 empfängt Positionsdaten von jedem an der VHF-Antenne 73 empfangenen Steuerziel (1A in dem Diagramm).
Der Zieldetektor 712 verwaltet Zeiten basierend auf der an der GPS-Antenne 72 erhaltenen GPS-Zeit, empfängt von dem VHF-Empfänger 711 erhaltene Positionsdaten, um die Empfangszeit zu erhalten, diskriminiert den IC-Code des Datensenders (Steuerziel) aus der Empfangszeit, editiert einen Zielbericht, der den ID-Code der Empfangszeit für die Positionsdaten zuordnet, und gibt den Zielbericht an den Überwachungsprozessor 713 aus.
Der Überwachungsprozessor 713 kommuniziert mit einer anderen Einrichtung, wie beispielsweise einer FDP (Flight Data Processing), einem ARTS (Automated Radar Terminal System) oder einer RDP (Radar Data Processing) über eine Schnittstelle (nicht gezeigt), um Datendateien zur Überwachung zu sammeln, und erstellt und registriert eine Überwachungsdatei.
Der Überwachungsprozessor 713 empfängt den von dem Zieldetektor 712 erstellten Zielbericht, führt die Korrelation der Überwachungsdatei mit dem Zielbericht durch, um den Flugzeugidentifikationscode des dem ID-Code zugeordneten Steuerziels zu diskriminieren und zu spezifizieren, und aktualisiert die Überwachungsdatei basierend auf dem Ergebnis jeder Korrelation. Der Flugzeug-ID-Code und die Positionsdaten aller so erhaltenen Steuerziele werden in einem vorbestimmten Format editiert, um die Anzeigedaten zu erstellen, und die Anzeigedaten werden an die Anzeigevorrichtung 714 ausgegeben.
Die in dem Kontrollraum oder den zugeordneten Abschnitten vorgesehene Anzeigevorrichtung 714 zeigt die Anzeigedaten von dem Überwachungsprozessor 713 beispielsweise auf einem PPI an, um dem Controller oder dergleichen die Daten zu präsentieren.
Der Betrieb des Systems mit der oben beschriebenen Struktur wird spezifisch beschrieben.
Zuerst sollte, um die Position eines Steuerziels zu überwachen, ein Zyklus das Erfassen seiner Positionsdaten zumindest in ungefähr 4 Sekunden eingestellt werden (wenn dieser Zyklus gleich dem Überwachungszyklus des Luftroutenüberwachungsradars eingestellt werden sollte). Der SSR- Codegenerator in einem an einem Flugzeug angebrachten Transponder kann auf eine vierstellige Ziffer (0001 bis 7777) eingestellt werden, wobei jede Ziffer eine von 0 bis 7 ist. Wenn dieser SSR-Codegenerator für den ID-Codegenerator verwendet wird, der an jedem Steuerziel angebracht ist, können den 4096 Steuerzielen unterschiedliche ID-Codes zugewiesen werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt, wenn die Flugdistanz zwischen Daten weiterleitenden Flugzeugen 200 NM beträgt, die Zeit, die bei Ausbreitung von elektrischen Wellen zwischen diesen benötigt wird, ungefähr 1 ms. Die Zeit in jedem Zeitschlitz bleibt als eine Totzeit, die nicht für die Datenübertragung verwendet werden kann. Somit muss die jedem Flugzeug zugewiesene Zeitschlitzbreite länger als 1 ms angenommen werden.
Wenn beispielsweise der Überwachungszyklus 1 Sekunde beträgt, ist die Zeit, die zum Übertragen von 90 Bit-Daten von elektrischen Wellen in einem Band von 25 kHz benötigt wird, ungefähr 2,9 ms beim Stand der Technik. Somit können durch Einstellen der Zeitschlitzbreite auf 3,9 ms 256 Flugzeuge pro Sekunde von einer einzigen elektrischen Welle gesteuert werden.
Aus dem obigen ist ersichtlich, dass 16 Wellen benötigt werden, um 4096 Flugzeuge in einem Überwachungszyklus von 1 Sekunde zu überwachen. Wenn außerdem der Überwachungszyklus mit 4 Sekunden ist, werden 4 Wellen benötigt, um 4096 Flugzeuge zu überwachen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden 4096 Flugzeuge in dem Überwachungszyklus von 1 Sekunde überwacht. Von den 12 Bits des SSR-Codes werden die oberen 4 Bits verwendet, um die zu steuernden Objekte in 16 Gruppen aufzuteilen, und eine Welle wird jeder Gruppe zugewiesen. In jeder Gruppe werden die durch Aufteilen einer Sekunde gebildete 256 Zeitschlitze als Positionsdaten- Übertragungszeitspannen an die niedrigeren 8 Bits des Identifikationscodes von dem untersten Bit zugewiesen.
Gemäß dem System dieser Ausführungsform werden SSR-Codes als ID-Codes von Flugzeugen zugewiesen, der Überwachungszyklus auf 3 (Sekunden/Zyklus) eingestellt und in 4096 Zeitschlitze (ein Zeitschlitz = 73,2 = 0,75 ms) mit der GPS- Zeit als eine Referenz geteilt, und diesem geteilten ersten Zeitschlitz bis zu dem 4096 Zeitschlitz werden die Übertragungszeitspannen der Positionsdaten von Steuerzielen in der Reihenfolge von jüngeren ID-Codes zugewiesen.
Genauer gesagt sendet das Flugzeug, dem der ID-Code (SSR-Code) von "0001" zugewiesen ist, seine Positionsdaten in der Zeitspanne des ersten Zeitschlitzes, und das Flugzeug, dem der ID-Code von "1111" zugewiesen ist, sendet seine Positionsdaten in der Zeitspanne des 1111-ten Zeitschlitzes.
Die obige Zuweisung von Zeitschlitzen eliminiert die Notwendigkeit für irgendeinen Austausch des ID-Codes zwischen Steuerzielen (einschließlich des Sender und eines Flugzeugs, das die Daten weiterleitet) und der Steuereinrichtung. Es ist ferner nicht notwendig, die Übertragungszeit zwischen den Steuerzielen und der Steuereinrichtung einzustellen.
Da das Überwachungssystem mit der obigen Struktur die GPS-Zeit als eine Referenz behandelt, kann es die von allen Steuerzielen verwalteten Zeiten denjenigen, die von der Steuereinrichtung verwaltet werden, ohne weiteres und genau anpassen. Dies kann die genaue Zuweisung von Zeitschlitzen sicherstellen.
Das Weiterleitungsverfahren wird nun mit Bezug auf Fig. 30 beschrieben.
Das Steuerziel 1a kann durch Überwachen der Übertragung des Steuerziels 1B über den lokalen VEF-Empfänger herausfinden, dass das Steuerziel 1B das Weiterleiten der Positionsdaten des Steuerziels 1B an das Steuerziel 1C anfordert, und kann ebenfalls herausfinden, dass das Steuerziel 1B näher an der Steuereinrichtung 7 als das Steuerziel 1A fliegt (Schritt a4). Somit bestimmt das Steuerziel 1A das Steuerziel 1B als jenes, das das Steuerziel 1A bittet, die lokalen Positionsdaten weiterzuleiten.
In dem seinen eigenen SSR-Code zugeordneten Zeitschlitz (dem 3333-sten Zeitschlitz in Fig. 30) in dem nächsten Überwachungszyklus (dem (n + 1)-ten Überwachungszyklus in Fig. 30), sendet das Steuerziel 1A die Positionsdaten (An + 1) dann an das Steuerziel 1B (Schritt b4).
Das Steuerziel 1B empfängt diese Positionsdaten von dem Steuerziel 1A in dem (n + 1)-ten Überwachungszyklus und leitet sie an das Steuerziel 1C in dem nächsten (n + n)-ten Überwachungszyklus weiter. Zu dieser Zeit wird als der Übertragungszeitschlitz der 3333-te Zeitschlitz verwendet, der dem Steuerziel 1A als ursprünglicher Sender zugewiesen ist (Schritt c4).
In dem (n + 2)-ten Überwachungszyklus überwacht das Steuerziel 1A, dass das Steuerziel 1B die Positionsdaten des Steuerziels 1A an das Steuerziel 1C weitergeleitet hat (Schritt d4).
In dem (n + 3)-ten Überwachungszyklus leitet das Steuerziel 1C ferner die Positionsdaten des Steuerziels 1A an ein weiteres Steuerziel oder die Steuereinrichtung 7 weiter, während das Steuerziel 1B überwacht, dass das Steuerziel 1C die Positionsdaten des Steuerziels 1A empfangen hat, die es weitergeleitet hat, und hat die Daten an einen anderen weitergeleitet (Schritt e4). Bei diesem Überwachungszyklus sendet das Steuerziel 1A seine Positionsdaten nicht an das Steuerziel 1B, um das Steuerziel 1A beim Überwachen der Datenweiterleitung nicht zu stören (Schritt f4).
In dem (n + 4)-ten Überwachungszyklus sendet, das Steuerziel 1A die Positionsdaten an das Steuerziel 1B auf die gleiche Art und Weise, wie es bei dem (n + 1)-ten Überwachungszyklus durchgeführt wurde.
Wie es oben beschrieben ist, werden drei Vorgänge, d. h. die Übertragung der Positionsdaten, die Überwachung der Übertragungszielweiterleitung der Positionsdaten an den nächsten Weiterleitungspunkt und kein Senden/Empfangen (Ruhe) in drei Überwachungszyklen durchgeführt, und die Betriebssequenz wird wiederholt, um die Weiterleitung der Positionsdaten zu erreichen.
Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform, da die bei jedem dritten Überwachungszyklus aktualisierten Positionsdaten an die Steuereinrichtung 4 gesendet werden, Daten in der Steuereinrichtung 4 einmal alle drei Sekunden aktualisiert. Die Aktualisierungsrate ist höher als diejenige in dem aktuellen RDP, in dem Daten einmal alle 10 Sekunden aktualisiert werden. Somit kann die Genauigkeit des RDF- Systems durch Koppeln des vorliegenden Systems mit der RDP verbessert werden.
Das oben beschriebene Weiterleiten ermöglicht der Steuereinrichtung 7, die Positionsdaten der Steuerziele 1A, 1B und 1C über das Steuerziel 1C zu erreichen. Die Steuereinrichtung 7 verwendet die GPS-Zeit, um die Zeitschlitze auf die gleiche Art und Weise wie die Steuerziele 1A, 1B und 1C zu verwalten. Das vorliegende Überwachungssystem empfängt für jeden gegebenen Überwachungszyklus die Positionsdaten von dem Steuerziel 1C über die VHF-Leitung, diskriminiert den zugeordneten ID-Code von dem Zeitschlitz, in dem das Empfangsereignis stattgefunden hat, ergreift das Sendersteuerziel jeder Positionsdaten und zeigt die Position jedes Steuerziels basierend auf den Positionsdaten, die für jeden Überwachungszyklus erfasst wurden, und seinem Sendersteuerziel an.
Da die Positionsdaten die erfasste Zeitinformation zu dieser Zeit umfasst, wird die aktuelle Position des Steuerziels, das die empfangenen Positionsdaten gesendet hat, durch Bezug auf den Flugplan des Sendersteuerziels vorhergesagt, und die vorhergesagte aktuelle Position wird angezeigt, womit die Überwachung der Positionen der einzelnen Steuerziele 1A, 1B und 1C zu dem aktuellen Zeitpunkt ermöglicht wird.
Gemäß dem Zielüberwachungs-Steuersystem mit der obigen Struktur können somit die Positionsdaten vieler Steuerziele über einem Ozean mit hoher Genauigkeit in einer kurzen Zeitspanne mittels einer einzigen Leitung des VHF-Bands erfasst werden. Ferner ist es nicht notwendig, eine Satellitenkommunikationsleitung in jedem Steuerziel zu installieren, so dass die Belastung des Steuerziels verringert wird.
Fig. 31 veranschaulicht eine achte Ausführungsform der Erfindung, das ein zwischen Bergen fliegendes Such- und Rettungsflugzeug beobachtet. In Fig. 31 werden ähnliche oder gleiche Bezugsziffern, wie sie in Fig. 29 verwendet werden, verwendet, um entsprechende oder identische Teile zu bezeichnen und ein Wiederholen der Beschreibungen zu vermeiden.
Ein Steuerziel (Such- und Rettungsflugzeug) 1D, das zwischen Bergen fliegt, fliegt häufig außerhalb des Radarbereichs. Deshalb ist ein Steuerziel 1E über den Bergen positioniert, so dass die Positionsdaten des Steuerziels 1D über das obige Steuerziel 1E zu einem Steuerziel 1F in einer regulären Luftroute vor dem Erreichen der Steuereinrichtung 7 oder über das Steuerziel 1E direkt an die Steuereinrichtung 7 weitergeleitet wird. Die Struktur dieser Ausführungsform kann helfen, ein wirksames Überwachungssystem für Such- und Rettungsflugzeuge zu bilden.
Diese Erfindung ist nicht auf irgendeine der oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern kann in vielen weiteren spezifischen Formen verkörpert sein, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Zielüberwachungs-Steuersystem, das es einer Steuerausrüstung (3) ermöglicht, Positionen einer Mehrzahl von Steuerzielen (1) in einer Steuerzone zu überwachen, wobei das System umfasst:

Zeiteinstellmittel (4, 111, 211), um Zeiten, die von der Mehrzahl von Steuerzielen (1) und der Steuerausrüstung (3) verwaltet werden, miteinander koinzidierend zu machen;

Positionsdaten-Erhaltungsmittel (111), die an jedem der Steuerziele (1) installiert sind, um mindesten lokale Positionsdaten mit einem Satellitennavigationssystem zu erhalten;

Zeitschlitz-Diskriminierungsmittel (d2, e2), denen eine Gitterdatendatei (g2) gegeben ist, die eine Korrelation zwischen Positionen von Gitterpunkten in einem Koordinatensystem, die durch vorheriges Segmentieren der Steuerzone in Maschenform in einem beliebigen Muster erhalten wurden, und Zeitschlitzen zeigt, und die sich auf die Gitterdatendatei (g2) beziehen, um einen Zeitschlitz eines Gitterpunkts zu erhalten, der den Positionsdaten entspricht,;

Identifikations-Code-Übertragungsmittel (f2, h2), die mit Zeiten verwaltet werden, die von dem Zeiteinstellmittel (111) eingestellt werden, zum Übertragen vorher gegebener Identifikations-Codes an die Steuerausrüstung (3) über eine spezifische Kommunikationsleitung innerhalb einer Zeitspanne des Zeitschlitzes, die von dem Zeitschlitz- Diskriminierungsmittel (d2, e2) erhalten wurde;

Identifikations-Code-Empfangsmittel (218, 219), das an der Steuerausrüstung (3) zum Empfangen eines von jedem Steuerziel (1) über die Kommunikationsleitung gesendeten Identifikations-Code vorgesehen ist;

Steuerziel-Diskriminierungsmittel (312), die an der Steuerausrüstung (3) zum Diskriminieren einer Art eines Sendersteuerziels (1) vorgesehen sind;

Positionsdaten-Diskriminierungsmittel (313) zum Erhalten aus einem Zeitschlitz, der einer Empfangszeit des empfangenen Identifikationscodes entspricht, einer Position eines zugeordneten Gitterpunkts in dem Koordinatensystem und zum Ausgeben der Position als Positionsdaten des Steuerziels (1), dessen Typ diskriminiert wurde; und

Anzeigemittel (314), die an dem Steuergerät (3) zum Anzeigen von Positionen basierend auf den empfangenen Daten und dem Ergebnis der Diskriminierung des Steuerziels (1) für jeden gegebenen Überwachungszyklus vorgesehen sind,

wobei jeder Gitterpunkt in dem Koordinatensystem durch eine erste Achse und eine zweite Achse ausgedrückt wird, wobei der Überwachungszyklus in mindestens ersten und zweiten Übertragungsstufen zeit-geteilt ist, wobei die erste Übertragungsstufe durch eine Anzahl von Gitterpunkten der ersten Achsen in dem Koordinatensystem zeit-geteilt ist, um einzelnen Zeitschlitzen den Gitterpunkten der ersten Achsen zuzuordnen, wobei die zweite Übertragungsstufe durch eine Anzahl von Gitterpunkten der zweiten Achse in dem Koordinatensystem zeit-geteilt ist, um einzelnen Zeitschlitzen den Gitterpunkten der zweiten Achse zuzuordnen, wobei Identifikations-Codes der Mehrzahl von Steuerzielen (1) in einer nicht überlappenden Art und Weise gegeben sind, und jeder Identifikations-Code in einem Zeitschlitz übertragen wird, der den zugeordneten Gitterpunkten der ersten und zweiten Achsen entspricht.

2. Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeiteinstellmittel (111, 211) eine Zeiteinstellung auf der Basis von von einem Navigationssatelliten (4) verwalteten Zeiten durchführt, der von dem Satellitennavigationssystem verwendet wird.

3. Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Bodenstation (2) mit Differenzdatenerzeugungsmitteln (211, 217) zum Durchführen eines Positionierungsvorgangs an einer bekannten Position in der Steuerzone auf der Basis von Satelliteninformation von dem gleichen Navigationssatelliten (4), der von dem Satellitennavigationssystems des Steuerziels (1) verwendet wird, und Vergleichen der Positionsdaten mit bekannten Positionsdaten, um Differenzdaten zu berechnen, und mit Differenzdatenübertragungsmitteln (218, 219) zum Übertragen der von den Differenzdatenerzeugungsmitteln (217, 218) erhaltenen Differenzdaten an die Mehrzahl Steuerziele (1); und wobei

die Mehrzahl der Steuerziele (1) jeweils mit Differenzdatenempfangsmitteln (118) zum Empfangender Differenzdaten ausgerüstet sind; und

die Positionsdatenerhaltungsmittel (111) eine Funktion zum Kompensieren von Positionsdaten basierend auf den Differenzdaten aufweisen.

4. Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzdatenübertragungsmittel (218, 219) einen Zeitschlitz zur Übertragung von Differenzdaten in dem Überwachungszyklus sichern und Differenzdaten über eine Kommunikationsleitung zum Kommunizieren der Positionsdaten in einer Zeitspanne des Zeitschlitzes senden.

5. Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzdatenübertragungsmittel (218, 219) der Bodenstation Differenzdaten über eine Leitung senden, die es dem in jedem der Mehrzahl Steuerziele (1) installierten Satellitennavigationssystem ermöglicht, Daten zu empfangen.

6. Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterpunkte in dem Koordinatensystem in einem Abschnitt dicht angeordnet sind, bei dem eine Konzentrierung der Steuerziele (1) erwartet wird, und in anderen Teilen spärlich angeordnet sind.

7. Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass SSR-Codes als die Identifikations-Codes verwendet werden.

8. Zielüberwachungs-Steuersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mode-S-Adressen als die Identifikations- Codes verwendet werden.