DE19619015A1 - Verfahren und Anordnung zur Verkehrsüberwachung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Verkehrsüber
wachung, insbesondere auf Flughäfen.
Die kontinuierliche Zunahme des Luftverkehrs und die ständig komplexer wer
denden Situationen auf und in der Umgebung von Flughäfen aufgrund der Zu
nahme der Verkehrsteilnehmer führt dazu, daß für eine effiziente Abwicklung
des Verkehrs im Flughafennahbereich und auf dem Rollfeld möglichst automati
sierte und vor allem wetterunabhängige Situationserfassungen erfolgen sollten.
Auf den Flughäfen befinden sich unterschiedliche Verkehrsteilnehmer: einer
seits Flugzeuge, und zwar sowohl startende, landende, sich auf dem Rollfeld
bewegende oder auch zu einem bestimmten Zeitpunkt sich nicht bewegende;
ferner auch Kraftfahrzeuge verschiedenster Art für Personenbeförderung oder
aber auch zur Abwicklung von Wartung oder sonstigen Transporten.
Diese sehr unterschiedlichen Verkehrsteilnehmer erschweren natürlich eine
sichere Ortung und Identifizierung, da viele von ihnen für eine solche Ortung
keine Ausrüstung besitzen und aus Kosten- und auch Komplikationsgründen gar
nicht alle Verkehrsteilnehmer entsprechend ausgerüstet werden können.
Bekannt sind für die Situationserfassung unterschiedliche Sensorsysteme.
Hierzu gehören beispielsweise nichtkooperative Sensoren, wie Induktionsschlei
fen in der Start- oder Rollbahn, Lichtschranken oder auch ein Primärradar, wie
das sogenannte Airport Surface Detection Equipment (ASDE). Solche Sensoren
können auch ohne ein eigenes Ortungselement im Verkehrsteilnehmer arbeiten.
Das ASDE kann sogar Hindernisse auf der Startbahn oder den Rollwegen
erkennen. Bestimmte Verkehrsteilnehmer verfügen auch über kooperative
Sensoren, z. B. auf der Grundlage des Sekundärradars oder des Abfragens der
im Flugzeug gewonnenen Ortung aus der Satellitennavigation per Automatic
Dependent Surveyance (ADS). Diese erlauben gleichzeitig die Identifizierung
des Teilnehmers, sind aber kaum vorhanden, wenn überhaupt schon praktisch
erprobt.
Wünschenswert wäre es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Verkehrs
überwachung vorzuschlagen, die möglichst mit schon bestehenden Anlagen
auskommen, möglichst geringe Nachrüstungsanforderungen auf den
Flugplätzen und möglichst überhaupt keine Nachrüstungsanforderungen bei
den Verkehrsteilnehmern verlangen, gleichwohl aber eine Ortung und
Identifizierung der Verkehrsteilnehmer erlauben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Verkehrsüberwachung gelöst, bei
dem eine Positionsbestimmung eines Verkehrsteilnehmers erfolgt, eine Kommu
nikation zwischen Verkehrsteilnehmer und einer Zentrale aufgezeichnet und
einer Spracherkennung zugeführt wird, eine Verkehrsteilnehmerkennung in der
Spracherkennung identifiziert und einem positionsbestimmten Verkehrsteil
nehmer zugeordnet wird, und die zugeordnete Identifizierung des positions
bestimmten Verkehrsteilnehmers kontinuierlich beibehalten wird.
Bei einer Anordnung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein oder mehrere
Einrichtungen zur Bestimmung von Positionen von Verkehrsteilnehmern vor
gesehen sind, daß eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation zwi
schen Verkehrsteilnehmern und einer Zentrale vorgesehen ist, daß ein Sprach
erkennungssystem vorgesehen ist und daß eine Datenverarbeitungsanlage mit
der oder den Einrichtungen zur Positionsbestimmung und der Spracher
kennungseinrichtung verbunden ist und durch Datenfusion ihrer Eingangsdaten
eine eindeutige Ortung und Identifizierung der Verkehrsteilnehmer an eine
Ausgabeeinheit weitergibt.
Bei einem solchen Verfahren und einer solchen Anordnung werden bei den
Verkehrsteilnehmern praktisch überhaupt keine zusätzlichen Anlagen oder
Geräte verlangt. Das System kommt nämlich mit der auf den Flughäfen schon in
der Regel vorhandenen Einrichtung zur Positionsbestimmung aus und setzt
zusätzlich nur das bei den Verkehrsteilnehmern auf Flughäfen vorhandene
Kommunikationssystem, also Funkgeräte für die Sprechverbindung mit dem
Tower, voraus. Über solche Funkgeräte verfügen Flugzeuge ganz
selbstverständlich und auch die übrigen Fahrzeuge im Flugplatzbereich müssen,
schon zur Entgegennahme von Anweisungen, stets über Funkgeräte verfügen
(man denke beispielsweise an zu dirigierende Busse, Feuerwehrfahrzeuge,
Transportwagen, Wartungsfahrzeuge).
Zu diesen ohnehin vorhandenen Elementen wird jetzt zusätzlich nur in der Zen
trale, also beispielsweise dem Tower auf dem Flughafen, eine Spracherken
nungseinheit benötigt, sowie ein Rechner bzw. eine Datenverarbeitungsanlage,
die zur Datenfusion in der Lage ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet zunächst, wie schon auf Flughäfen
an sich bekannt, mit einer Positionsbestimmung eines Verkehrsteilnehmers.
Dies können Peilerantennen im herkömmlichen Sinne, beispielsweise aber auch
ein gegebenenfalls vorhandenes Primärradar, gegebenenfalls auch mehrere
Peilerantennen, sein. Diese Ortungsdaten werden der Datenverarbeitungs
anlage zugeführt.
Davon unabhängig wird nun aber auch die Kommunikation zwischen dem Ver
kehrsteilnehmer und der Zentrale genutzt. Diese Kommunikation über das Funk
gerät beginnt auch jetzt schon standardmäßig mit einer Kennung, beispiels
weise dem Flugzeugkennzeichen oder auch einer anderen, den Verkehrsteil
nehmer identifizierenden sprachlichen Wiedergabe. Spracherkennungseinheiten
sind in der Lage, aus einer solchen Kommunikation dieses Kennzeichen her
auszulesen oder zumindest es als Identifizierungskennzeichen zu erkennen.
Diese in der Spracherkennung identifizierte Verkehrsteilnehmerkennung wird
nun in der Datenverarbeitungseinrichtung fusioniert mit den Daten aus der
Positionsbestimmung, insbesondere der Peilung.
Dieser Vorgang muß nur einmal erfolgen, denn nach einer Zuordnung der Iden
tifizierung zu einem Ortungsdatum ist ja klargestellt, welches identifizierte Ver
kehrsteilnehmerobjekt nun einer bestimmten Peilung zugeordnet werden kann.
Bewegt sich dieser Verkehrsteilnehmer nun auf dem Flughafen, so läuft seine
Identifizierung mit ihm. Dem Rechner ist bekannt, daß sich Verkehrsteilnehmer
nicht in Sprüngen bewegen und daß sie von den entsprechend vorgezeichneten
Wegen üblicherweise nicht abkommen.
Die Ergebnisse der Datenfusion können also entsprechend einer Ausgabeein
heit zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise Bildschirmen im Tower oder
auch Aufzeichnungsgeräten.
Für den Fall, daß es mit der eindeutigen Identifizierung während der Weiterver
folgung Probleme gibt, beispielsweise weil sich die Wege zweier Verkehrsteil
nehmer sehr eng benachbart kreuzen, ist es bevorzugt, daß dieser Umstand
von dem Verfahren erkannt wird und der oder die Verkehrsteilnehmer zur er
neuten Abgabe einer Teilnehmerkennung in dem Sprachkommunikationsweg
aufgefordert werden. Eine solche Aufforderung kann entweder ergehen, indem
das Überwachungspersonal in der Zentrale eine solche Aufforderung erläßt,
oder aber auch vom Rechner aus per synthetischer Sprache oder funktechnisch
in anderer Form.
Mit der Erfindung ist es möglich, ein kooperatives Sensorsystem auf Flug
plätzen, in Flughafenbereichen oder auch in anderem Zusammenhang auf
zubauen. Hierzu wird der an Flugplätzen vorhandene Peiler und sonstige nicht
kooperative Ortungssysteme, wie beispielsweise das oben genannte ASDE,
kombiniert mit den in Flugzeugen vorhandenen Funkgeräten für die Sprechver
bindung mit dem Tower. Die Erfindung nutzt Rechner zur Erkennung des ge
sprochenen Wortes zur eindeutigen Objektverfolgung.
Mit der Erfindung können auch andere Verkehrsüberwachungen stattfinden, bei
denen ähnliche Grundbedingungen herrschen, beispielsweise in Schiffahrts
häfen oder auch in größeren Industriegeländen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 einen speziellen kritischen Zustand; und
Fig. 3 einen weiteren möglichen kritischen Zustand.
Fig. 1 zeigt eine schematische Übersicht über die Gesamtsituation. Zu den
hier rein schematisch dargestellten Einrichtungen auf einem Flughafen gehört
beispielsweise eine Rollbahn 11, ein Tower 12, in welchem sich ein Lotse 13
befindet, ferner eine Peiler-Antenne 14 und die Ortung 15 aus einem Primär
radar.
Auf der Rollbahn 11 ist schematisch ein Verkehrsteilnehmer 20, hier ein Flug
zeug, mit einem Piloten 21 dargestellt. Der Pilot 21 des Verkehrsteilnehmers 20
gibt nun eine Meldung an den Tower 12 bzw. den dort sitzenden Lotsen 13.
Diese Meldung ist hier als Funkspruch 31 markiert. Der Funkspruch 31 beginnt
üblicherweise mit der Kennung des Verkehrsteilnehmers 20. Sei beispielsweise
dessen Kennung D-ADAM, so würde die Meldung 31 beginnen mit "Delta-Alpha-
Delta-Alpha-Mike". Der Lotse 13 im Tower 12 gibt bei seinen Funksprüchen 32
üblicherweise eine Wiederholung dieser Kennung, um dem Verkehrsteilnehmer
20 anzuzeigen, daß dieser gemeint ist.
Die Peiler-Antenne 14 nimmt gleichzeitig (und auch ständig) eine Richtungs
bestimmung des Verkehrsteilnehmers 20 vor, die hier durch den Winkel "PSI" im
Verhältnis zur Nordrichtung angedeutet ist. Diese Peilung erfolgt durch eine
Richtungsbestimmung des eintreffenden Funkspruches, also der eingehenden
Kommunikationsübertragung. Damit kann aus der Ortung 15 des Primärradars
für mehrere Verkehrsteilnehmer der zu identifizierende eindeutig erkannt
werden.
Alle diese Daten werden nun schematisch (in der unteren Bildhälfte dargestellt)
einer Datenverarbeitungsanlage 40 zugeführt. In dieser Datenverarbeitungsan
lage 40 ist infolge eines Blockdiagramms schematisch wiedergegeben, was ver
fahrensmäßig geschieht:
Vom Tower 12 bzw. direkt von der Peiler-Antenne 14 werden einerseits Daten
über die Richtungsbestimmung des Verkehrsteilnehmers 20 in einem Feld 41
verarbeitet, andererseits findet in einer Spracherkennungseinrichtung 42 eine
Aufbereitung der aufgezeichneten Kommunikation des Lotsen 13 mit dem Pilo
ten 21 statt, zum dritten werden beispielsweise von einem Primärradar oder von
anderen Quellen weitere Daten 15 zur Flugzeugposition zugeführt und im Feld
43 aufbereitet.
Die Felder 41 und 43 geben dann Daten über den von ihnen ermittelten Winkel
PSI bzw. die Koordinaten x, y, z weiter an das Feld 44 des Blockschaltbildes, in
dem eine Datenfusion stattfindet mit den ermittelten Ergebnissen der Sprach
erkennungseinrichtung 42, hier beispielsweise der Feststellung, daß es sich bei
dem Verkehrsteilnehmer 20 um "D-ADAM" handelt. Die Datenfusion im Feld 44
führt als Ausgabeergebnis zu einer eindeutigen Positionsbestimmung und
Ortung und gleichzeitigen Identifikation des Verkehrsteilnehmers 20. Dieses
Datam wird an das Feld 45 weitergegeben. Im Feld 45 ist eine Situationsverfol
gung vorgesehen, d. h. daß die ständig aktualisierten neuen Daten aus den Fel
dern 41 und 43 immer weiter verarbeitet werden; die Spracherkennungseinrich
tung 42 kann, muß aber nicht notwendig zur weiteren Aktualisierung herange
zogen werden. Als Ausgabeergebnis der Situationsverfolgung 45 wird eine ent
sprechende Ausgabe an eine Ausgabeeinheit, beispielsweise einen Bildschirm
17 vor dem Lotsen 13, weitergegeben.
Eine besonders gute Zuordnung ist natürlich möglich, wenn es sich bei der Pei
ler-Antenne 14 um eine Antenne handelt, die auf die Eingangsrichtung der
Funkmeldung 31 reagiert. Dann ist auch eine zeitliche Identifikationsmöglichkeit
besonders einfach möglich.
Solche Peiler mit feststehender Antenne sind an den meisten Flugplätzen schon
installiert.
Die Sprachkommunikation 31/32 zwischen Pilot 21 und Lotsen 13 wird im
Wechsel zwischen Flugzeug (Verkehrsteilnehmer 20) und Tower 12 umgeschal
tet. Der Pilot wendet sich nach oder vor dem Anrufen des Towers 12 (z. B.
"Hannover-Tower") jeweils mit dem Flugzeugkennzeichen oder einer anderen
Kennung, wenn es sich beispielsweise um einen anderen Verkehrsteilnehmer,
handelt. Der Lotse 13 wiederholt das Kennzeichen oder die Kennung bei seiner
Antwort.
Der im wesentlichen genormte Erkennungscode bietet eine ausgezeichnete
Grundlage für die automatische Erfassung der Kennung durch Analyse des digi
talisierten Sprachsignals mit Hilfe von Programmen zur Worterkennung. Die Er
gänzung des Peilers 14 durch eine Digitalisierung für die gemessene Richtung
mit gleichzeitiger rechnergesteuerten Analyse der vom Piloten 21 und vom Lot
sen gesprochenen Worte zur Erfassung der Kennung des Verkehrsteilnehmers
20 ist von besonderem Vorteil.
In dem Rechner bzw. der Datenverarbeitungsanlage 40 zur Datenfusion 44 wer
den neben diesen beiden Informationen - Richtung und Kennung - wie erwähnt
auch Meßsignale anderer Teilsensoren verarbeitet. Dieses dient zur Ortung, im
Regelfalle aber nicht zur Identifizierung der Verkehrsteilnehmer.
Durch die Datenfusion wird eine Verarbeitung der eingehenden Informationen
zur sicheren Ortung und Identifizierung jedes einzelnen Teilnehmers möglich.
Sinnvoll ist es, wenn neben den erwähnten Sensordaten auch ein Zugriff auf die
Daten für die Flugplatztopographie, für Flug- und Rollpläne der Verkehrsteilneh
mer 20 und so weiter vorgesehen ist. Dieses ist in der Fig. 1 zur Vereinfachung
weggelassen.
Fig. 2 deutet eine Situation an, bei der es möglicherweise zu einer nicht ein
deutigen Identifikation kommt. Zwei Verkehrsteilnehmer 20, 25 befinden sich
aus Richtung der Peilantenne 14 in derselben Richtung und auch ohne einen
Sprung kann es während der Situationsverfolgung 45 zu Zweifeln über die Iden
tität der beiden Verkehrsteilnehmer 20, 25 kommen. Aber auch dieses erkennt
die Datenverarbeitungsanlage 40 und meldet es beispielsweise über den Bild
schirm 17 dem Lotsep 13, der die Verkehrsteilnehmer 20 und 25 auffordern
kann, einfach eine erneute Teilnehmerkennung sprachlich abzugeben. Diese
Aufforderung kann auch vom Rechner aus per synthetischer Sprache oder
Funktechnik in anderer Form erfolgen. Solche Fälle werden allerdings eher
selten auftreten.
Wie beispielsweise Fig. 3 andeutet, hilft hier schon eine zweite Peiler-Antenne
18 auf einem anderen Teil des Flughafens, beispielsweise auf dem Gebäude
19, um ohne jedes Problem die beiden Verkehrsteilnehmer 20 und 25
voneinander unterscheiden zu können.
Auch die Kenntnis der Unterschiede der Rollbahnen 11 und 16 kann für die
Datenverarbeitungsanlage 14 schon ausreichen.
Claims (5)
1. Verfahren zur Verkehrsüberwachung, insbesondere auf Flughäfen, bei dem
- - eine Positionsbestimmung eines Verkehrsteilnehmers erfolgt,
- - eine Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmer und einer Zentrale auf gezeichnet und einer Spracherkennung zugeführt wird,
- - eine Verkehrsteilnehmer-Kennung in der Spracherkennung identifiziert und einem positionsbestimmten Verkehrsteilnehmer zugeordnet wird, und
- - die zugeordnete Identifizierung des positionsbestimmten Verkehrsteilneh mers kontinuierlich beibehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Positionsbestimmung auch eine Peilung anhand der Kommuni
kationsübertragung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verlust der eindeutigen Identifizierung eines positionsbestimmten
Verkehrsteilnehmers eine Aufforderung zu erneuter Kommunikation mit
Verkehrsteilnehmerkennung erfolgt.
4. Anordnung zur Verkehrsüberwachung, insbesondere auf Flughäfen, zur
Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Einrichtungen (14, 15) zur Bestimmung von Positionen von Verkehrsteilnehmern (20, 25) vorgesehen sind,
daß eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation (31, 32) zwischen Verkehrsteilnehmern und einer Zentrale (12) vorgesehen ist,
daß ein Spracherkennungssystem (42) vorgesehen ist und
daß eine Datenverarbeitungsanlage (40) mit der oder den Einrichtungen (14, 15, 18) zur Positionsbestimmung und der Spracherkennungseinrichtung (42) verbunden ist und durch Datenfusion ihrer Eingangsdaten eine eindeutige Ortung und Identifizierung der Verkehrsteilnehmer (20, 25) an eine Ausgabeeinheit (17) weitergibt.
daß ein oder mehrere Einrichtungen (14, 15) zur Bestimmung von Positionen von Verkehrsteilnehmern (20, 25) vorgesehen sind,
daß eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation (31, 32) zwischen Verkehrsteilnehmern und einer Zentrale (12) vorgesehen ist,
daß ein Spracherkennungssystem (42) vorgesehen ist und
daß eine Datenverarbeitungsanlage (40) mit der oder den Einrichtungen (14, 15, 18) zur Positionsbestimmung und der Spracherkennungseinrichtung (42) verbunden ist und durch Datenfusion ihrer Eingangsdaten eine eindeutige Ortung und Identifizierung der Verkehrsteilnehmer (20, 25) an eine Ausgabeeinheit (17) weitergibt.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß unter den Einrichtungen (14, 15, 18, 43) zur Bestimmung von Positionen
von Verkehrsteilnehmern (10, 25) eine Peileinrichtung (14) zur
Richtungsfeststellung der Kommunikationsübertragung ist.
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