DE4304562A1 - Device for improving the runway, taxiway and apron control of aircraft - Google Patents

Device for improving the runway, taxiway and apron control of aircraft

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Abstract

The invention relates to a device for improving the runway, taxiway and apron control of aircraft at airports, by means of which a simple and reliable monitoring function of the respective position determination and orientation on the taxiway can be carried out, there is no longer any need for voice radio traffic between the base control centre and the aircraft after landing, and the taxiway to be used as well as the parking position and deviations therefrom are continuously displayed on the cockpit display. An exemplary embodiment is described. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verbesserung der Roll- und Vorfeldführung von Flugzeugen auf Flugplätzen gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for improving the Taxiing and apron guidance of aircraft on airfields in accordance with the waiter Concept of claim 1.

In den letzten Jahren ist das Verkehrsaufkommen auf allen Flughäfen der Welt rapide gestiegen, während die Flughafenkapazitäten stagnieren. Bei den derzeitigen Auslastungen ist es auf Flugplätzen mit mehreren Lande­ bahnen und komplexen Rollwegnetzen selbst bei guter Sicht schwierig, vom Kontrollturm aus alle Flug- und Rollbewegungen von Fahrzeugen und Flug­ zeugen zu überwachen. Bei verschlechteter Sicht ist ohne zusätzliche technische Hilfsmittel mit empfindlichen Kapazitätseinbußen zu rechnen.In recent years, the traffic volume at all airports has been The world has grown rapidly while airport capacities are stagnating. At Current occupancy is at multi-country airfields railways and complex taxiway networks difficult even with good visibility, from Control tower from all flight and taxiing movements of vehicles and flight to witness witness. In poor visibility, there is no additional technical aids with a significant loss of capacity.

Der derzeitige Stand der Technik sieht zwar Instrumentenlandesysteme und Mikrowellenlandesysteme zur Unterstützung der Flugführung im Luftraum, vor der Schwelle bei Anflug und Landung, längs der Start- und Landebahn beim Rollen, zum Durchstarten und Starten vor, jedoch im Bereich des Roll- und Vorfeldes und der Rampen oder Haltepositionen sind bislang derartige technische Hilfsmittel nicht vorhanden. Lediglich eine Mittel­ linienbefeuerung der Rollwege unterstutzt den Piloten bei der horizonta­ len Führung des Flugzeuges bis zu Sichtweiten von 75 m. Nur auf wenigen Großflughäfen werden optische Unterstützungen der Rollanweisungen durch farbig geschaltete Befeuerungen von der jeweiligen Bodenkontrolle gege­ ben, ansonst beschränkt sich die Kontrolle und Sicherung des Roll- und Vorfeldverkehrs auf die Sicht- und Sprechfunkverbindung zwischen Boden­ kontrolle und Flugzeug. Bei schlechten Wetterbedingungen und hohen Ver­ kehrsdichten aber steht nur der Sprechfunk als alleinige Übermittlungsart zur Verfügung.The current state of the art sees instrument landing systems and Microwave landing systems to support flight control in airspace, before the threshold for approach and landing, along the runway when rolling, for starting and starting before, but in the area of The taxiway and apron and the ramps or stopping positions are so far such technical aids are not available. Just a means Line lighting of the taxiways supports the pilot at the horizonta len guidance of the aircraft up to a visibility of 75 m. Only on a few Large airports are optically supported by the taxiing instructions colored lights from the respective ground control ben, otherwise the control and securing of the rolling and Apron traffic on the line of sight and radio communication between the ground control and plane. In bad weather conditions and high ver However, only radio communication is the only way of transmission to disposal.

An einigen wenigen verkehrsreichen Flughäfen sind zwischenzeitlich Pri­ märradargeräte installiert worden, die ein Bild der tatsächlichen Posi­ tion der Verkehrsteilnehmer auf dem Roll- und Vorfeld zeigen. Neben der Schwierigkeit, alle Bereiche des Flughafens zu erfassen, liefern diese Systeme jedoch keine Informationen über den Bewegungszustand und die Identität dieser Verkehrsteilnehmer.At a few busy airports, Pri are now Märradargeräte have been installed that give a picture of the actual Posi tion of road users on the taxiway and apron. In addition to the Difficulties in capturing all areas of the airport provide this  Systems, however, have no information about the state of motion and the Identity of these road users.

Zum druckschriftlichen Stand der Technik wird auf die DE 25 18 583, DE 38 06 842 und DE 23 24 267 verwiesen.Regarding the state of the art in print, DE 25 18 583, DE 38 06 842 and DE 23 24 267 referenced.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine einfache und zuverläs­ sige, vom Sprechfunk unabhängige Oberwachungsfunktion für die Positions­ bestimmung und eine optimale Orientierung für die Flugzeugbesatzung und die Flugsicherung gewährleistet.The present invention has for its object a device of the type mentioned in the introduction, which is simple and reliable sig, independent of the radio communication monitoring function for the positions determination and optimal orientation for the flight crew and air traffic control guarantees.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen ge­ löst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispie­ le erläutert. Diese Erläuterungen werden durch die Figuren der Zeichnung ergänzt. Es zeigtThis object is achieved by the measures outlined in claim 1 solves. Refinements and developments are in the subclaims specified and in the following description are exemplary embodiments le explained. These explanations are given by the figures of the drawing added. It shows

Fig. 1 ein Schaubild eines kompletten Flughafengeländes auf einem Moni­ torbild, Fig. 1 is a diagram of a complete airport area torbild on a Moni,

Fig. 2 ein Schaubild eines vergrößerten Ausschnitts gemäß Fig. 1 mit Steuerungshinweisen, Fig. 2 is a diagram of an enlarged section of FIG. 1 with control instructions,

Fig. 3 Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels. Fig. 3 block diagram of an embodiment.

Wie bereits ausgeführt, ist derzeit ein kooperatives, vom Sprechfunk un­ abhängiges Überwachungssystem nicht vorhanden. Als die dafür notwendigen technischen Voraussetzungen sind anzusehen: eine gute Positionsbestim­ mung auf dem Roll- und Vorfeld einerseits und andererseits eine digitale Datenübertragung zwischen Flugzeug und Bodenkontrollstelle.As already stated, is currently a cooperative, from the radio and un dependent monitoring system not available. As the necessary technical requirements can be seen: a good position determination on the runway and apron on the one hand and on the other hand a digital one Data transmission between the aircraft and the ground control point.

Nun steht aber für eine gute Positionsbestimmung das Satellitennaviga­ tionsverfahren GPS (global positioning system) zur Verfügung. Dieses GPS liefert zu jeder Zeit unter allen Wetterbedingungen für den Nutzer eine hochgenaue Position und die Geschwindigkeit und ein Zeitnormal. Dieses System steht weltweit jederzeit einer unbegrenzten Anzahl von Nutzern zur Verfügung. Das GPS besteht aus 21 Satelliten und 3 inaktiven Reser­ vesatelliten. Die Satelliten umkreisen auf sechs unterschiedlichen Bahn­ ebenen in einer Höhe von 20.000 km die Erde in 12 Stunden. Vom Satelli­ ten werden Bahndaten, Statusinformationen und Zeitnormal ausgesandt. Die Nutzer bestimmen ihre Position durch Laufzeitmessung, wobei für eine dreidimensionale Positionsbestimmung mindestens vier Satelliten vom Nut­ zer aus "sichtbar" sein müssen. Für laterale Positionsbestimmungen (zweidimensional) genügen drei sichtbare Satelliten. Mit "Differential GPS" (Stützung durch eine ortsfeste Bodenstation) lassen sich heute be­ reits Genauigkeiten im Meterbereich erzielen. Es wird bereits in Ver­ kehrsflugzeugen eingerüstet und es darf davon ausgegangen werden, daß sich das GPS als Navigationssystem weltweit durchsetzen wird.But now the satellite naviga stands for a good position determination GPS (global positioning system) available. This GPS provides one for the user at all times under all weather conditions  highly accurate position and speed and a time standard. This System is available to an unlimited number of users worldwide at all times to disposal. The GPS consists of 21 satellites and 3 inactive reserves vesatellites. The satellites orbit around six different orbits planes at an altitude of 20,000 km in 12 hours. From Satelli Railway data, status information and time standards are sent out. The Users determine their position by measuring the runtime, whereby for a three-dimensional positioning at least four satellites from the groove zer from "visible" must be. For lateral position determination (two-dimensional) three visible satellites are sufficient. With "differential GPS "(support by a fixed ground station) can be used today already achieve accuracies in the meter range. It is already in ver sweeper aircraft and it can be assumed that GPS will establish itself worldwide as a navigation system.

Auf der Basis einer präzisen bordseitigen Positionsbedingung mittels des Differential-GPS - mit einer Genauigkeit von besser als 5 m - wird eine bordseitige Unterstützung der Rollbewegungen gewährleistet. Die präzisen Ortskoordinaten des Flugzeugs werden an ein datenverarbeitendes Gerät übermittelt. In diesem sind in vektorieller Form die Lage der Start- und Landebahn, die Rollwege, das Flughafenvorfeld und alle Parkpositionsmög­ lichkeiten des Flughafens abgespeichert. Somit kann vom Gerät bordseitig die Positionsbestimmung auf einer digitalen Karte des Flughafengeländes angezeigt werden. Dabei wird von dem Gerät die graphische Aufarbeitung durchgeführt. Die Darstellung erfolgt auf den heute in modernen Linien­ flugzeugen vorhandenen Cockpit-Displays.Based on a precise on-board positional condition using the Differential GPS - with an accuracy of better than 5 m - becomes one Onboard support of the rolling movements guaranteed. The precise ones Location coordinates of the aircraft are sent to a data processing device transmitted. In this are the position of the start and in vector form Runway, the taxiways, the airport apron and all parking positions the airport's facilities. Thus, the device can be onboard positioning on a digital map of the airport site are displayed. The device does the graphic processing carried out. The presentation is based on the modern lines today aircraft existing cockpit displays.

Gleichzeitig können die Ortskoordinaten der Positionsbestimmung mit Identifikationsdaten zur Bodenkontrolle digital übermittelt werden. Von der Bodenkontrollstelle wiederum werden Freigaben etc. ebenso in digita­ ler Form an das Flugzeug zurückübermittelt. Das datenverarbeitende Gerät kann somit die Freigaben visualisieren und auf der digitalen Karte des Flughafengeländes darstellen. Vom Gerät selbst werden während des Rol­ lens folgende Funktionen übernommen:At the same time, the location coordinates can be used to determine the position Identification data for ground control are transmitted digitally. From the ground inspection point, in turn, releases etc. also in digita transmitted back to the aircraft. The data processing device can thus visualize the releases and on the digital map of the Show airport area. From the device itself during the Rol lens has the following functions:

  • a) die kontinuierliche Berechnung der Abweichung von der Mittellinie des Rollweges,a) the continuous calculation of the deviation from the center line the taxiway,
  • b) die Steueranweisungen zur Führung auf der Mittellinie,b) the control instructions for guidance on the center line,
  • c) die Warnung, wenn die aktuelle Position nicht mehr auf dem freigege­ benen Rollweg liegt.c) the warning when the current position is no longer on the released next taxiway is.

Zur Einhaltung vorgegebener Zeiten werden Geschwindigkeitsberechnungen und Zeitmanagement durchgeführt. Damit ist garantiert, daß das Flugzeug die beste Rollgeschwindigkeit hat und daß vorgegebene Startzeiten und Ankunftszeiten am Flugsteig eingehalten werden. Für den Abflug wird der zu rollende Weg und die Abblockzeit sowie die Ankunftszeit am Rollhalte­ ort übermittelt. Bei der Ankunft erscheint die Vorgabe von Zeiten nur dann sinnvoll, wenn eine bestimmte Ankunftszeit am Flugsteig gefordert ist.Speed calculations are used to adhere to specified times and time management done. This guarantees that the aircraft has the best rolling speed and that predetermined start times and Arrival times at the gate are observed. For the departure the Path to be rolled and the blocking time as well as the arrival time at the stop location transmitted. On arrival, the times only appear then makes sense if a certain arrival time is requested at the gate is.

Die Darstellung der Informationen erfolgt im Flugzeug auf einem farbigen Cockpit-Display. Es wird die momentane Position des Flugzeugs auf einer digitalen Karte des Flughafengeländes angezeigt, wobei von der digitalen Karte folgende Anforderungen realisiert werden:The information is displayed on the aircraft on a colored Cockpit display. It shows the current position of the aircraft on a digital map of the airport site displayed, being from the digital Card the following requirements can be realized:

  • - Kartenausrichtung vorgegeben durch die Flugzeugausrichtung (Track up) oder- Map orientation determined by the aircraft orientation (track up) or
  • - Kartenausrichtung nach Norden (North up)- North up map orientation
  • - Vergrößerung und Verkleinerung (Maßstabsänderung) des Darstellungs­ bereiches.- Enlargement and reduction (change in scale) of the display area.

Zusätzlich ist die Möglichkeit gegeben, auch Steuerungshinweise graphisch aufbereitet darzustellen und zur Vermeidung von Konfliktsitua­ tionen Entscheidungshilfen in Form von Verkehrszeichen (Stop, Vorfahrt­ achten etc.) zusätzlich auf dem Display anzuzeigen.In addition, there is the possibility of control instructions presented graphically and to avoid conflict situations decision aids in the form of traffic signs (stop, right of way pay attention etc.) additionally on the display.

Als bordseitige und bodenseitige Vorteile der vorgeschlagenen Einrich­ tung können angeführt werden:As on-board and bottom-side advantages of the proposed equipment can be cited:

  • - Die Flugzeugbesatzung erhält zusätzlich für alle Rollbewegungen eine Orientierungs- und Steuerungshilfe, - The aircraft crew also receives one for all taxiing movements Orientation and control aid,  
  • - die Rollbewegungen können im Flugzeug genauestens überwacht werden, denn jegliche Abweichungen vom vorgegeben Weg werden durch optische und akustische Warnungen angezeigt,- the roll movements can be monitored very precisely in the aircraft, because any deviations from the given path are visual and acoustic warnings are displayed,
  • - zugleich wird der Flugzeugbesatzung ständig die zur zeitgerechten Erreichung der Zielposition erforderliche Geschwindigkeit angezeigt,- At the same time, the aircraft crew is constantly being updated Speed required to reach the target position,
  • - der Sprechfunkverkehr wird wesentlich entlastet, denn von der Boden­ kontrollstelle werden die digital übermittelten Rollanweisungen graphisch dargestellt,- The radio communication is substantially relieved, because of the ground The control point will be the digitally transmitted rolling instructions represented graphically,
  • - die Bodenkontrollstelle erhält eine zusätzliche, den Verkehr wesent­ lich vereinfachende Oberwachungseinrichtung, die außerdem digital Positions- und Identifikationsangaben übermittelt,- The ground inspection station receives an additional, essential traffic Lich simplifying monitoring device that is also digital Position and identification information transmitted,
  • - Irrtümer bei der Sprachübermittlung entfallen und Rollfehler sowie gefährliche Situationen werden auf den Displays von Flugzeug und Bodenkontrollstelle angezeigt,- Errors in voice transmission are eliminated and roll errors as well dangerous situations are shown on the displays of aircraft and Ground inspection point displayed,
  • - auf den vom Flugzeug übermittelten Daten können zukünftige Verkehrs­ managementsysteme aufgebaut werden.- Future traffic on the data transmitted by the aircraft management systems are built.

Claims (7)

1. Einrichtung zur flugzeugseitigen Verbesserung der Roll- und Vor­ feldführung der Flugzeuge auf Flughäfen unter Verwendung des Satellitenna­ vigationsverfahrens GPS (global positioning System), dadurch gekennzeich­ net, daß Einrichtung mit einem datenverarbeitenden Gerät versehen ist, in dem in vektorieller Form alle Informationen zur Darstellung des gesamten Flughafenkomplexes samt seiner Topographie, einschließlich der Rollwege und Parkpositionen gespeichert sind und dieses Gerät mit dem Differen­ tial-GPS verknüpft ist, mittels dem flugzeugseitig laufend eine präzise Positionsbestimmung vorgenommen wird und kontinuierlich auf der digitalen Karte des Flughafengeländes im Cockpit-Display angezeigt wird.1. Device for the aircraft-side improvement of the taxiing and field control of the aircraft at airports using the satellite navigation system GPS (global positioning system), characterized in that the device is provided with a data processing device in which all information for display is in vector form of the entire airport complex, including its topography, including taxiways and parking positions, and this device is linked to the differential GPS, by means of which a precise position determination is carried out continuously on the aircraft side and is continuously shown on the digital map of the airport site in the cockpit display. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleich­ zeitig mit der Positionsbestimmung die Ortskoordinaten derselben mit Iden­ tifikationsdaten des Flugzeugs zur Bodenkontrollstelle digital übermittelt werden.2. Device according to claim 1, characterized in that the same the position coordinates of the position coordinates of the same with idens Certification data of the aircraft are digitally transmitted to the ground control point become. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das datenverarbeitende Gerät die Darstellung des Flughafens und der Flug­ zeugposition mit Translation, Rotation und dem gewählten Betrachtungsbe­ reich maßstabsmäßig variabel farbig präsentiert.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the data processing device the representation of the airport and the flight tool position with translation, rotation and the selected view Richly presented in various colors. 4. Einrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die digitale Obermittlung der Roll- und Parkanweisungen von der Bodenkontrollstelle zum Flugzeug von dessen datenverarbeitendem Gerät mit Hilfe der abgespeicherten Flughafendaten verarbeitet und graphisch ange­ zeigt werden.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized net that the digital transmission of taxiing and parking instructions from the Ground control point to the aircraft from its data processing device The stored airport data is processed and displayed graphically be shown. 5. Einrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Darstellung der Rollanweisungen der Bodenkontrollstelle im Flugzeug-Cockpit-Display farbig erfolgt. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized net that the representation of the rolling instructions of the ground control point in Airplane cockpit display done in color.   6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung mit Schnittstellen und Interfaces für die digi­ tale Datenkommunikation versehen ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in net that the facility with interfaces and interfaces for the digi tale data communication is provided. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Speicher mit den Flughafendaten im datenverarbeitenden Gerät leicht auswechselbar angeordnet ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in net that the memory with the airport data in the data processing device is easily interchangeable.
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