专利名称：检测机场跑道上的车辆的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在机场的跑道上、尤其是在起飞或着陆跑道上、在滑行道上 或在停机坪区域上检测车辆、尤其是飞机的装置，具有至少一个布置在跑道的区域中的雷 达传感器，这个或这些雷达传感器被构造用于以雷达射束扫描空间检测区域。
背景技术：
具有用于处理飞机的起飞和着陆的有限跑道的机场面对着世界范围越来越多的 空中交通。在此，运行时间的延长以及机场的新建或扩建不能跟上空中交通的增长。后果 是日益增加的起飞和着陆节拍以及在起飞和着陆跑道上、在滑行道上、在停机坪上和在机 场的登机通道之间的区域中更加稠密的交通。在此飞机、尤其是极大不同类型的车辆、以及 诸如油罐车、接送公共汽车、行李列车、用于地面电流和给养的供应车辆、移动的登机梯和 诸如此类的地面车辆来分享机场跑道。由于高的交通密度，越来越多地出现车辆互相妨碍，这可能导致非故意的事件，如 起飞或着陆跑道的不必要的堵塞，或甚至导致具有巨大车辆或人员损伤的相撞。注意在跑 道的进入起飞或着陆跑道的入口或与起飞或着陆跑道的交叉路口之前的停止位置、在多车 道的停机坪区域中的车辆跟随和通常在候机大厅(Terminal)之间的区域在这里提供特别 临界的交通情况。事件限制跑道的可用性，并因此限制机场的容量，这总之与其说降低空中 交通的密度，不如说妨碍了空中交通。公知许多用于监控和控制机场交通的系统。控制塔中的或控制中心中的控制人员 主管机场近区中的飞机运动，其中机场的跑道也属于近区。除了对参与交通的车辆的口头 的无线电通信之外，具有屏幕和输入设备的中央操作和观察单元可供控制人员使用。控制 人员通过屏幕获得用于检测飞机的检测装置的信息，而通过输入设备来操作灯标设备用于 给车辆驾驶员发出光信号或发光指示牌。为了检测飞机公知多点定位系统(Multilaterationssystem)，其中，从由飞机发 送的信号到三个或多个分布式布置在机场场地上的传感器的运行时间差中计算飞机的位 置。除此之外，通过具有旋转天线的地面雷达的飞机定位是公知的。为此参阅公开文献DE 103 06 922 Al，从中公知了一种用于监控机场场地的系统，其中，借助多个雷达传感器来 定位飞机。在那里模拟了利用通常旋转天线的场地扫描，其方式是在时间上相继地用发送 信号来操纵许多安装在弯曲载体上的天线元件。所述的检测装置具有在整个机场场地上方和超出其外延伸的大的检测区域。它们 具有由传感器系统的等待时间(Latenzzeit)决定的时间检测间隙，而也具有阴影面形式 的空间检测间隙；除此之外，还出现如幻象或幻影之类的检测误差。此外，这样的检测装置 在购置和运行中是昂贵的。除此之外，公知本地检测装置，其检测区域较小和处于直接的传感器附近。这里公 知微波栅栏(Mikrowellenbarrieren)，所述微波栅栏的发射机和接收机布置在跑道的相对 侧上，并且如果飞机在侵入检测区域时遮蔽相对发射机的接收机，则所述微波栅栏检测飞机。这样的检测装置对于天气是很敏感的。欧洲专利EP 0 317 630 Bl的译文DE 37 52 132 T2公开了一种用于引导地面上 的飞机的装置。由对应于相邻线圈环路的两个传感器始终在重叠的状态下输出飞机检测信 号，由此可以连续检测飞机。在机动车的情况下信号不重叠，使得可以将所述信号与飞机区 分开来。但是感应环路极其易于需要维护，并且由于其敷设在跑道中维护也是耗费的。从公开文献DE 199 49 737 Al中公知一种用于在着陆场上引导飞机的装置，其 中，设置至少一个用于飞机监控的雷达传感器。雷达传感器被构造为多普勒雷达，以便通过 频率差来监控飞机的运动。优选在机场跑道的长度上分布多个传感器，以便能够实现完全 的监控。将每两个雷达传感器集成到地下或地上信号灯中，所述信号灯的辐射波瓣从下倾 斜地向上在两个相反的方向上延伸。
发明内容
本发明所基于的任务在于，如此改进开始时所述方式的检测装置，使得以较大的 测量精度、较高的传感器可靠性和在应用稳健的测量原理的情况下能够实现对在跑道上运 动的车辆的检测。根据本发明通过具有权利要求1的特征部分的特征的根据前述部分所述的检测 装置解决所述的任务。检测区域因此具有两个在跑道之上水平地和与车辆行驶方向交叉地 延伸的波瓣形子区。由此形成检测区域的几何形状，该几何形状允许简单而无延时地确定 经过的车辆、尤其是飞机的存在以及运动参量。通过将雷达传感器构造用于以微波扫描检 测区域，应用具有高精度和稳健性的测量原理。在本发明检测装置的有利的实施形式中，至少一个雷达传感器被构造为双射束 的，并且检测区域的两个子区相互旋转地以处于水平面内的角度来取向。由此能够实现紧 凑的实施方案，这在机场上现场使用中在有时高的风载下是有利的。在存在的有干扰的测 量时，双射束的雷达传感器为信噪比提供较小的分散值。由于扫描子区的两个光程的相应 归一化曲线的不对称性，有利地产生较少类似的角度样式(Winkelmuster)，使得测量分散 具有较小的影响。结果是较少错误的角度分配。可替代地但是也可以由两个单射束的雷达 传感器扫描两个子区。在本发明检测装置的优选的扩展方案中，雷达传感器被构造用于借助调频连续波 (Dauerstrichverfahren)方法扫描其检测区域。雷达传感器因此持续地但是用不断变化的 以锯齿样式的频率或用线性的交替升降的频率来发射，由此除了车辆速度之外也可以确定 车辆距传感器的距离。在有利的扩展方案中，本发明检测装置具有用于分析由雷达传感器提供的扫描信 号的控制单元。借助控制单元的计算和存储装置可以无时间损失地在应用所储存的分析算 法的情况下来处理输送给所述控制单元的传感器信号，以便首先识别车辆到底是否位于检 测区域中，和以便在肯定的情况下获得在车辆状态和类型识别方面可使用的探测结果。优选地，本发明检测装置的控制单元被构造用于确定车辆的位置和/或速度和/ 或加速度和/或长度和/或类型。通过与存放在分析单元的存储装置中的参考样式和值的 比较，可以检测许多飞机和其它地面车辆类型，包括它们的位置或境况和运动状态。在优选的实施形式中，本发明检测装置的控制单元经由用于双向数据交换的通信接口与中央操作和观察单元相连接。通信接口可以被构造为具有本地通信单元和通信线路 的有线现场总线，但是也可以被构造为无线的本地数据网络。控制单元可以通过该数据网 络向中央操作和观察单元、例如机场控制塔的控制人员、但是也可以向另外检测装置的另 外的控制单元传输关于传感器分析的报告。在另一优选实施形式中，本发明检测装置的控制单元通过用于操纵的通信接口与 灯标设备(Befeuerimgseinrichtimg)相连接，该灯标设备在行驶方向上跟随在雷达传感 器的检测区域之后布置在跑道处，并被构造用于向由雷达传感器检测的车辆发出光信号。 如果灯标设备被构造用于发出停止信号或指示信号，则当控制单元检测到没有准许而继续 行驶的、或以太高速度行驶的、或但是侧向太远偏离跑道中线的车辆时，可以例如通过在控 制单元方的操纵来激活该灯标设备。在操作和观察单元方的确认的条件下可以进行灯标设 备的激活。在另一优选的扩展方案中，本发明检测装置包括容纳至少一个雷达传感器的具 有对微波透射的区域的外壳。由外壳保护雷达传感器免受天气情况影响和扬起的小零件 (Kleinteile)。所述外壳可以由铝压铸或塑料组成，但是必须具有发射射束和反射的回波 射束可以穿过的区域。本发明检测装置的外壳优选在跑道侧布置在地面水平上，并借助具有额定断口处 (Sollbruchstelle)的地面支架来固定。由此确保检测装置对抗从跑道离开的车辆的障 碍物阻力被定义，并且不是太高。但是也可以设想将外壳以嵌入跑道中的方式布置在地下。在又一有利的扩展方案中，本发明检测装置的雷达传感器集成到地下或地上信号 灯的外壳中。由于传感器集成到信号灯中，可以有利地采用标准化的构件，并且可以利用灯 标设备的能源供应、控制和通信单元。
从附图的以下说明中得出本发明检测装置的其它特性和优点，其中示意性示出了图1为布置在跑道处的检测装置的俯视图，图2为通过雷达传感器的检测区域的横截面，图3为分配给检测区域的第一子区的信号幅度的时间特性曲线，图4为分配给检测区域的第一子区的天线信号的时间特性曲线，图5为分配给检测区域的第二子区的信号幅度的时间特性曲线，图6为分配给检测区域的第二子区的天线信号的时间特性曲线。
具体实施例方式图1展示了在机场的跑道R上滑行的飞机A。跑道R例如是约30m宽的在飞机A 的行驶方向V向前通向起飞和着陆跑道的滑行道。在滑行道上，飞机典型地拥有30km/h至 80km/h的速度，飞机以此速度大致在滑行道的中线M上运动。为了监控要向起飞或着陆跑 道滑行的交通，布置用于检测在跑道R上运动的车辆的本发明检测装置10。检测装置10为此具有例如以侧向到滑行道边缘约IOm的距离布置的双射束雷达 传感器11。雷达传感器11扫描具有两个波瓣形子区El或E2的检测区域E。在图1中通 过点划线标明所分配的雷达射束的射束轴。每一个子区El或E2水平地和与飞机A的行驶方向V交叉地在跑道R之上延伸。在此，第二子区E2的射束轴基本上垂直于中线M，而第 一子区El的射束轴相对于第二子区E2的射束轴线相对行驶方向V旋转地以优选在5°至 45°之间、特别优选在10°至20°之间的(水平的，也就是在图平面中的)角度来取向。雷达射束用微波辐射扫描检测区域E，这提供特别准确的测量值，并允许采用具有 极好的稳健性的雷达传感器。根据图2，雷达射束(例如检测区域E的子区似)具有直至 IOOm的检测有效距离w和在跑道R的地面水平F之上至少25m的检测高度h。子区El或 E2中的每一个在此情况下撑开垂直位于跑道R上的平的检测面，这通过聚焦的雷达射束来 实现。在此，雷达传感器11可以按照调频连续波方法工作。按照图2，检测装置10具有外壳13，由该外壳13包围这里没有示出的雷达传感器 11用于保护免受天气情况影响和四下飞扬的小零件。外壳13在其朝向跑道R的侧具有对 微波透射的区域，该区域可以使由传感器11发射出的雷达射束和从飞机A向传感器天线所 反射的回波射束透过。外壳13布置在地面水平F之上，并具有相对于下部可倾翻和可旋转 地构造的上部。由此可以定向雷达射束。下部具有用于在地面上固定外壳13的支架15，该 支架15包括横截面收缩形式的额定断口处14。检测装置10有利地集成到地上信号灯中。为了分析由雷达传感器11提供的扫描信号，根据图1的检测装置10包括本地控 制单元12，该本地控制单元具有用于电子数据处理的没有示出的计算和存储装置。如果滑 行的飞机A穿过第一和第二子区El或E2，则在传感器天线中生成其时间特性曲线示出在 图3和图5中的电压幅度U1或u2。所述传感器幅度U1或U2描绘了所检测的飞机A的标志 (Signatur)，从中获得相应的天线信号S1或S2，其时间特性曲线图4和图6中示出。从天 线信号S1或&中得出飞机前端N穿过子区El或E2的时刻tN1或tN2以及飞机尾部T穿过 子区El或E2的时刻tT1或tT2。在控制单元12中现在在飞机前端N穿过子区El或E2时，从频移中计算出飞机前 端N距雷达传感器11的距离I1或12。从中可以确定飞机A的位置是否侧向偏离跑道R的 中线M。还在考虑角α的情况下可以确定在第一和第二子区El或Ε2的通道之间的路程 长度1。使飞机A的速度采取为飞机前端N和飞机尾部T的速度的平均值。通过路程长度 1除以天线信号81或&的相应的时间差(tN2-tN1)或(tT2-tT1)，得出飞机A的前端N和尾部 T的速度。如果比较两个时间差，则可以推断出飞机A的加速度或减速度。此外，通过时间 差的平均值与所计算的速度相乘，可以确定飞机长度。飞机长度与标志、也就是传感器幅度 的时间特性曲线相组合，最终能够实现对飞机类型、更准确地说车辆类型的确定，因为以此 方式也可以将地面车辆与飞机区分开。现在通过可以包括检测装置10的通信单元16以及通信线路17的通信接口，可以 向外传输许多检测的信息，在最简单的情况下在检测区域E中对飞机A的存在的探测。将 通信接口构造为双向现场总线，其中例如机场控制塔上的控制人员用的中央操作和观察单 元20和灯标设备30连接在该现场总线上。灯标设备30直接在滑行道R进入起飞或着陆跑 道的入口之前和在飞机A的行驶方向V上布置在检测装置10之后，并且包括两个在跑道R
侧向安装的地上信号灯(Oberflurfeuer)和在中心嵌入到跑道中的地下信号灯横列，用 于向飞机A的驾驶员发出停止信号。如果例如飞机A未注意激活的停止位置，控制单元12 则通过通信接口 16或17向操作和观察单元20以及向灯标设备30报告对飞机A的探测。 在由控制人员通过单元20确认之后操纵灯标设备30，以便生成停止信号。这用于以视觉方式用信号通知驾驶员，以便该驾驶员试图阻止飞机A侵入起飞或着陆跑道。本发射检测装 置10就此而言提供了飞机场监控系统中的安全网功能。
权利要求
1.用于在机场的跑道(R)上、尤其是在起飞或着陆跑道上、在滑行道上或在停机坪区 域中检测车辆、尤其是飞机(A)的装置(10)，具有至少一个布置在跑道(R)的区域中的雷达 传感器(11)，所述雷达传感器(11)被构造用于以雷达射束扫描空间检测区域(E)，其特征 在于，所述检测区域(E)具有在跑道(R)之上水平地和与车辆(A)的行驶方向(V)交叉延 伸的两个波瓣形的子区(El，E2)，并且所述雷达传感器(11)被构造用于以微波扫描检测区 域Φ)。
2.按照权利要求1的检测装置(10)，其中，所述至少一个雷达传感器(11)被构造为双 射束的，和其中检测区域(E)的两个子区(E1，E》互相旋转地以位于水平面中的角度(α) 来取向。
3.按照权利要求1或2的检测装置(10)，其中，所述雷达传感器(11)被构造用于借助 调频连续波方法扫描其检测区域(E)。
4.按照权利要求1至3之一的检测装置(10)，具有用于分析由雷达传感器(11)所提 供的扫描信号的本地控制单元(12)。
5.按照权利要求4的检测装置(10)，其中，所述控制单元(12)被构造用于确定车辆 (A)的位置、速度、加速度、长度和类型。
6.按照权利要求4或5的检测装置(10)，其中，所述控制单元(12)通过用于双向数据 交换的通信接口(16，17)与中央操作和观察单元00)相连接。
7.按照权利要求4至6之一的检测装置(10)，其中，所述控制单元(12)通过用于操纵 的通信接口(16，17)与灯标设备(30)相连接，该灯标设备(30)在行驶方向(V)上在雷达 传感器(11)的检测区域(E)之后布置在跑道(r)处，并被构造用于向由雷达传感器(11) 所检测的车辆(A)发出光信号。
8.按照权利要求1至7之一的检测装置(10)，具有容纳所述至少一个雷达传感器(11) 的外壳(13)，该外壳(13)具有对微波透射的区域。
9.按照权利要求1至8之一的检测装置(10)，其中，所述外壳(1 在跑道(R)侧布置 在地面水平(F)之上，并借助具有额定断口处(14)的地面支架(15)来固定。
10.按照权利要求9的检测装置(10)，其中，所述雷达传感器集成到地下或地上信号灯 的外壳中。
全文摘要
本发明涉及一种用于在机场的跑道(R)上、尤其是在起飞或着陆跑道上、在滑行道上或停机坪区域中检测车辆、尤其是飞机(A)的装置(10)，具有至少一个布置在跑道(R)的区域中的雷达传感器(11)，所述雷达传感器(11)被构造用于以雷达射束扫描空间检测区域(E)。当检测区域(E)具有在跑道(R)之上水平地并与车辆(A)的行驶方向(V)交叉延伸的两个波瓣形的子区(E1，E2)，并且雷达传感器(11)被构造用于以微波扫描检测区域(E)时，能够以较大的测量精度、较高的传感器可靠性和在应用稳健的测量原理的情况下检测在跑道上运动的车辆。
文档编号G01S13/91GK102066972SQ200880119776
公开日2011年5月18日 申请日期2008年10月9日 优先权日2007年10月9日
发明者G·博伦斯, G·莱南, J-C·范德沃尔德 申请人:Adb有限责任公司