[发明专利]用于飞行器的飞行安全和/或空中交通控制的装置和方法

说明书

本申请是于2010年9月8日进入中国国家阶段的申请号为200980108233.0、发明名称为“用于飞行器的飞行安全和/或空中交通控制的装置和方法”的中国发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种用于飞行器的飞行安全和/或航线安排装置。所述装置包括在要保障的和/或要引导的飞行器上的至少一个发送站和与飞行安全和/或空中交通控制中心站连接的多个接收站。在要保障的和/或要引导的飞行器上的至少一个发送站发射广播信号。至少一个接收站接收广播信号并将广播信号中所含的至少一部分数据传送到飞行安全和/或空中交通控制中心站或者其他机构。

本发明还涉及一种利用上述的用于飞行器的飞行安全和/或航线安排装置的用于飞行安全和/或空中交通控制的方法。

现有技术中以“广播式自动相关监视(ADS-B；Automatic Dependent Surveillance–Broadcast)”的名称公开了一种飞行安全和/或航线安排装置(参见2003年4月10日出版的RTCA Do-260A标准，“Minimum Operational Performance Standard for 1090MHz Extended Squitter Automatic Dependent Surveillance–Broadcast(ADS-B)and Traffic Information Services–Broadcast(TIS-B)，Volume I(Main Part)and Volume II(Appendices)”)。在ADS-B下，飞行器自身，也就是在没有外部帮助的情况下，周期性发出其身份、位置、速度和航向以及其它信息作为广播信号。为此，在飞行器上设置至少一个适当的发送站(所谓的Mode S Extended Squitter，即S模式扩展应答机)。此外，飞行器具有适当的计算资源，以便对飞行器中的输出数据进行确定、收集和，在需要时，预处理并准备作为广播信号传送做好准备。优选地，广播信号每秒钟重复两次。

在公知的ADS-B飞行安全和/或航线安排装置中，在地面上设置多个彼此间隔开的接收站，这些接收站可以接收飞行器的S模式扩展应答机的广播信号。广播信号中所含的数据和信息传送到飞行安全和/或空中交通控制中心站而被接收，并且在需要时被加工和处理然后提供给用户。存在于飞行安全和/或空中交通控制中心站内的各个飞行器的数据可以用于采取飞行安全和/或空中交通控制措施。

飞行器的位置信息来自于安装在飞行器上的用于全球导航的任意来源，全球导航系统例如全球定位系统(GPS)卫星。不言而喻，为确定飞行器的位置也可以使用其他卫星支持的定位系统，例如GLONASS(俄罗斯)、Euteltracs(欧洲，特别是用于长途交通运输)、伽利略系统(Galileo)(欧洲)、MTSAT(日本)或者北斗系统(中国)。

飞行器的广播信号也可以由处于广播信号的有效距离内的其他飞行器接收，如果这些飞行器具有适当的接收站的话。任何飞行器上因此均可以存在周围其他飞行器的飞行信息，这些信息可以发送给飞行器驾驶员并用于避免相撞。

但是，现有技术中所公开的用于显示飞行器在空域中的移动的陆基ADS-B空中交通控制装置仅在由适当的接收站所充分覆盖的区域中是可用的。设置在地面上的接收站的沿关于飞行器的准视线的有效范围最高为400千米，该有效范围是飞行器的飞行高度(例如10000米)函数；因此，它们各自覆盖直径最高为800千米的大致圆形的接收范围。为了使ADS-B可以在大区域内使用并覆盖低飞行高度，需要大量的ADS-B地面接收站。此外，在难以通行和偏远的区域设置ADS-B地面接收站非常困难。特别是在海洋地区和/或在非常遥远和人迹罕至的地区(例如极区、荒漠等)，利用雷达设备和/或ADS-B地面站进行完全的全球监控是不可能的或者不实用的。

例如从加勒比海飞往葡萄牙的飞行器在海岸几海里后就离开目前雷达监控的有效距离并然后只能通过无线电与各种空中交通控制相连接。在即将到达葡萄牙的亚速尔群岛时，当飞行器进入葡萄牙空中交通控制(NAV葡萄牙或FIR里斯本)的飞行监控区时，飞行器才在经过较长时间后重新由空中交通控制雷达掌控。