DE19619015A1 - Verfahren und Anordnung zur Verkehrsüberwachung - Google Patents

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.

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.