Unidad de campo de radar para sistema que evita la colisión entre una aeronave y un obstáculo.

Una unidad de campo para detectar y avisar a una aeronave acerca de un obstáculo, comprendiendo la unidad de campo una unidad central de procesamiento y un sistema de radar para la detección con radar de una aeronave en un área de cobertura de radar:

- comprendiendo el sistema de radar:

- una antena de radar

(120) que comprende una pluralidad de paneles de antena (110), comprendiendo cada uno una pluralidad de elementos de antena radiantes (111), estando dispuestos los paneles de antena como los lados de un octógono; y

- componentes electrónicos de radar en comunicación con la antena de radar, comprendiendo los componentes electrónicos de radar:

- una pluralidad de conmutadores, estando acoplado cada conmutador a un elemento de antena y configurado para conmutar el elemento de antena entre la transmisión de una señal de radar y la recepción de una señal de radar;

- un transceptor de radar, configurado para generar una señal de radar para los elementos de antena y para recibir señales de radar desde los elementos de antena como información de radar; y

- una unidad de control de conmutador para controlar la pluralidad de conmutadores;

- estando la unidad central de procesamiento en comunicación con el sistema de radar para procesar la información de radar del sistema de radar, información de radar que incluye, para una aeronave detectada, al menos una indicación de dirección y varias indicaciones de distancia, o al menos una indicación de dirección, una indicación de distancia y una indicación de velocidad;

- estando configurada la unidad central de procesamiento para calcular el rumbo y la altura de una aeronave detectada y para identificar cuándo una aeronave detectada está en una zona de advertencia del área de cobertura de radar en función de la información de radar;

- estando configurada la unidad de campo para activar una advertencia si el rumbo y la altura de la aeronave detectada son tales que hay peligro de colisión con el obstáculo.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12150745.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 44 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: MARK,MORTEN, BAKKEN,ROLF.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/93 (para anticolisión)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Sistemas o redes de antenas (disposiciones para cambiar... > H01Q21/06 (Redes de unidades de antenas, de la misma polarización, excitadas individualmente y espaciadas entre ellas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Detalles de dispositivos asociados a las antenas... > H01Q1/12 (Soportes; Medios para el montaje)
  • SECCION G — FISICA > SEÑALIZACION > SISTEMAS DE CONTROL DE TRAFICO (control de tráfico... > Sistemas del control del tráfico aéreo > G08G5/04 (Sistemas anticolisión)
  • SECCION G — FISICA > SEÑALIZACION > SISTEMAS DE CONTROL DE TRAFICO (control de tráfico... > G08G5/00 (Sistemas del control del tráfico aéreo)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > G01S7/00 (Detalles de sistemas según los grupos G01S 13/00, G01S 15/00, G01S 17/00)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Sistemas o redes de antenas (disposiciones para cambiar... > H01Q21/28 (Combinaciones de unidades o sistemas de antenas sustancialmente independientes y sin interacción entre ellas)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Balizas o sistemas de balizas que transmiten señales... > G01S1/68 (Balizas marcadoras, delimitadoras, identificadoras o similares, que transmiten señales que no conllevan información direccional)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Sistemas o redes de antenas (disposiciones para cambiar... > H01Q21/20 (estando las unidades espaciadas a lo largo de un trayecto curvilíneo o adyacente a éste)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/91 (para el control de tráfico (G01S 13/93   tiene prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Detalles de dispositivos asociados a las antenas... > H01Q1/42 (Envolturas que no están asociadas mecánica e íntimamente con los elementos radiantes, p. ej. cúpula)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/86 (Combinaciones de sistemas de radar con sistemas no de radar, p. ej. sonar, localizador de dirección)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Detalles de dispositivos asociados a las antenas... > H01Q1/06 (Medios para el alumbrado o indicación luminosa de antenas, p. ej. para señalización)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/94 (para evitar el terreno)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/66 (Sistemas de seguimiento por radar; Sistemas análogos)

PDF original: ES-2490340_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Unidad de campo de radar para sistema que evita la colisión entre una aeronave y un obstáculo

La Invención se refiere a sistemas que evitan la colisión entre una aeronave y un obstáculo sobre el terreno, y se refiere en particular a sistemas de este tipo que comprenden un dispositivo de radar para la detección de una aeronave en vuelo y un dispositivo para avisar al operario de la aeronave acerca de un posible obstáculo de colisión que está cerca de la aeronave.

Accidentes en los que aviones o helicópteros chocan con líneas de energía eléctrica se producen una o dos veces al año en Noruega y casi cada semana en los Estados Unidos. Con frecuencia, estos accidentes dan como resultado la pérdida de vidas humanas y sustanciales daños materiales. Los accidentes son una clara indicación de que la señalización actual de las líneas de energía eléctrica y otros obstáculos aéreos no es lo suficientemente buena. La señalización de obstáculos aéreos usando un sistema que evita la colisión entre una aeronave y un obstáculo, denominado en lo sucesivo OCAS, puede reducir considerablemente el número de accidentes de este tipo.

El documento US 5.351.032 da a conocer un sistema de radio de corto alcance, donde el sistema proporciona al piloto de una aeronave avisos sonoros y visuales acerca de una línea de energía eléctrica próxima. El sistema comprende un pequeño transmisor de banda estrecha que utiliza energía de la línea de energía eléctrica, donde el transmisor de banda estrecha puede estar instalado encima de una torre de línea de energía eléctrica o dentro de bolas de advertencia ya existentes de la línea de energía eléctrica. El transmisor de banda estrecha proporciona una señal de advertencia continua a la aeronave que se aproxima al transmisor de banda estrecha implantado, y un receptor instalado a bordo de la aeronave capaz de recibir la señal de advertencia procedente del transmisor de banda estrecha activará, tras recibir la señal de advertencia, una alarma sonora y visual para avisar al piloto de la aeronave sobre el peligro potencial. Por tanto, el sistema requiere que una parte del mismo, en este caso un receptor adaptado al sistema, esté ubicada en la aeronave, y solo será eficaz a la hora de avisar a una aeronave que tenga una parte del sistema instalada en la misma. Por lo tanto, una aeronave que no tenga un receptor de este tipo Instalado no podrá beneficiarse de la posible advertencia que pueda emitir el transmisor de banda estrecha. Además, el sistema no Incluye ningún medio para determinar la distancia entre la aeronave y el obstáculo, siendo por tanto cuestión de suerte que el receptor de la aeronave capture la señal de advertencia a una corta o a una larga distancia, lo que puede dar como resultado una advertencia detectada demasiado tarde o una advertencia innecesaria para una aeronave que esté a gran distancia pero, no obstante, dentro del alcance máximo determinado por la potencia de propagación de las ondas de radio, la presencia o ausencia de fuentes de ruidos y la sensibilidad del receptaren cuestión.

El documento US 5.252.978 da a conocer un sistema conocido de aviso de colisión. El documento US 2.807.018 da a conocer una antena octogonal conocida.

Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar una solución que pueda avisar al operario de una aeronave con el fin de evitar una colisión entre una aeronave y un obstáculo, que supere las desventajas de las soluciones conocidas anteriores.

La presente Invención proporciona una unidad de campo para su uso en un sistema que evita la colisión entre una aeronave y un obstáculo, caracterizada por las características expuestas en las reivindicaciones de patente independientes adjuntas.

Características ventajosas adicionales de la invención se exponen en las reivindicaciones de patente dependientes adjuntas.

En la siguiente descripción se explicará con mayor detalle la presente invención con la ayuda de ejemplos y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Flg. 1 es un diagrama estructural que muestra los elementos principales de un sistema OCAS según la invención; la Fig. 2 es una Ilustración de un ejemplo de una unidad OCAS según la invención;

la Fig. 3 muestra una unidad OCAS según la Invención y una realización de un mástil que será una parte integrante de un sistema OCAS;

la Fig. 4 es una ilustración esquemática de un ejemplo de la determinación de un límite de advertencia vertical para

una solución OCAS según la invención;

la Fig. 5 es una ilustración esquemática de un ejemplo de zonas de detección y de advertencia en un ejemplo de la utilización de un sistema OCAS según la invención para avisar acerca de un obstáculo de línea de energía eléctrica a una aeronave que se desplaza a una velocidad inferiora 200 nudos;

la Fig. 6 es una ilustración esquemática de un ejemplo de zonas de detección y de advertencia en un ejemplo de la utilización de un sistema OCAS según la invención para avisar acerca de un obstáculo de línea de energía eléctrica a una aeronave que se desplaza a una velocidad superior a 200 nudos;

la Flg. 7 es una ilustración esquemática de un ejemplo de zonas de detección y de advertencia en un ejemplo de la

utilización de un sistema OCAS según la invención para avisar acerca de un punto fijo a una aeronave que se desplaza a una velocidad inferior a 200 nudos;

la Fig. 8 es una ilustración esquemática de un ejemplo de zonas de detección y de advertencia en un ejemplo de la utilización de un sistema OCAS según la invención para avisar acerca de un punto fijo a una aeronave que se desplaza a una velocidad superior a 200 nudos;

la Fig. 9 indica, en principio, dos posibles tipos de advertencia que pueden ser componentes de un sistema OCAS según la invención;

la Fig. 10 es un esquema genérico de un posible escenario que implica una instalación de un sistema OCAS según la invención en una linea de energía eléctrica y zonas de detección y de advertencia para una aeronave que se desplaza hacia la instalación del sistema;

la Fig. 11 muestra una configuración de antena para un radar en un sistema OCAS según la invención;

la Fig. 12 es un diagrama esquemático más detallado de una arquitectura de antena de radar como la mostrada en la

Fig. 11;

la Fig. 13 es un diagrama esquemático más detallado de una arquitectura de antena como la mostrada en la Fig. 11 con la adición de componentes electrónicos de control y de generación de señales;

la Fig. 14 es una ilustración esquemática de ejemplos de diseños de panel de antena para una arquitectura de antena como la mostrada en la Fig. 11 o la Fig. 12 para una solución OCAS según la invención;

la Fig. 15 es una ilustración esquemática de un ejemplo de una red de alimentación para diseños de panel de antena para una arquitectura de antena como la mostrada en las Fig. 10, 11 o 12 para una solución OCAS según la

invención;

la Fig. 16 es una ilustración esquemática de un armazón de soporte casi cilindrico y de un radomo para una arquitectura de antena como la mostrada en las Fig. 11, 12 o 13, con una sugerencia de montaje para un posicionamiento favorable de una antena VHF no direccional; y

la Fig. 17 es una ilustración esquemática de más detalles del armazón de soporte en una arquitectura de antena como la mostrada en las Fig. 11, 12, 13 o 16, donde cada panel de antena individual está cubierto por un radomo de paneles para una solución OCAS según la invención.

Un sistema OCAS según la invención comprende unidades que se comunican entre sí y que también están dispuestas para comunicarse con una parte central, por ejemplo un OCC... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Una unidad de campo para detectar y avisara una aeronave acerca de un obstáculo, comprendiendo la unidad de campo una unidad central de procesamiento y un sistema de radar para la detección con radar de una aeronave en un área de cobertura de radar:

- comprendiendo el sistema de radar:

- una antena de radar (120) que comprende una pluralidad de paneles de antena (110), comprendiendo cada uno una pluralidad de elementos de antena radiantes (111), estando dispuestos los paneles de antena como los lados de un octógono; y

- componentes electrónicos de radar en comunicación con la antena de radar, comprendiendo los componentes electrónicos de radar:

- una pluralidad de conmutadores, estando acoplado cada conmutador a un elemento de antena y configurado para conmutar el elemento de antena entre la transmisión de una señal de radar y la recepción de una señal de radar;

- un transceptor de radar, configurado para generar una señal de radar para los elementos de antena y para recibir señales de radar desde los elementos de antena como información de radar; y

- una unidad de control de conmutador para controlar la pluralidad de conmutadores;

- estando la unidad central de procesamiento en comunicación con el sistema de radar para procesar la información de radar del sistema de radar, Información de radar que Incluye, para una aeronave detectada, al menos una indicación de dirección y varias indicaciones de distancia, o al menos una indicación de dirección, una Indicación de distancia y una Indicación de velocidad;

- estando configurada la unidad central de procesamiento para calcular el rumbo y la altura de una aeronave detectada y para Identificar cuándo una aeronave detectada está en una zona de advertencia del área de cobertura de radar en función de la Información de radar;

- estando configurada la unidad de campo para activar una advertencia si el rumbo y la altura de la aeronave detectada son tales que hay peligro de colisión con el obstáculo.

2.- Una unidad de campo según la reivindicación 1, comprendiendo la antena de radar ocho paneles, formando cada uno el lado de un octógono para formar un prisma octogonal.

3 - Una unidad de campo según la reivindicación 1 o 2, en la que los diversos elementos de antena en cada panel de antena están dispuestos en una columna.

4.- Una unidad de campo según la reivindicación 1, 2 o 3, en la que cada panel comprende ocho elementos de antena.

5.- Una unidad de campo según la reivindicación 4, en la que la frecuencia de funcionamiento es de 1,3 a 1,5 GHz aproximadamente, cada panel tiene una altura de 1,3 m aproximadamente y en la que el área de sustrato combinada total para la antena de radar es de 2 m2 aproximadamente.

6.- Una unidad de campo según cualquier reivindicación anterior, en la que la antena está formada por una pluralidad de antenas de parche y microbanda, cada una comprendiendo una pluralidad de superficies metálicas en un lado de un sustrato que forma elementos de antena respectivos, estando metalizadas las antenas en al menos una parte del otro lado del sustrato para formar el plano de tierra de elemento, en la que la distancia mínima entre los elementos y el plano de tierra es de 3 mm aproximadamente para garantizar un ancho de banda de antena correcto.

7.- Una unidad de campo según la reivindicación 6, en la que cada antena de parche y microbanda incluye cavidades llenas de aire entre los elementos de antena y el plano de tierra.

8.- Una unidad de campo según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, en la que el campo de visión de cada panel de antena está dispuesto con un campo de visión que supera 1/8 de la circunferencia de la antena, en la que el campo de visión de panales adyacentes se solapa, proporcionando el ensamblado de paneles 360° de cobertura.

9.- Una unidad de campo según cualquier reivindicación anterior, en la que los paneles de antena están montados en un armazón octogonal, y en la que los paneles de antena están montados preferiblemente en ranuras longitudinales respectivas en el armazón.

10.- Una unidad de campo según la reivindicación 9, en la que los paneles de antena están dispuestos de manera cilindrica en una sección transversal octogonal.

11.- Una unidad de campo según la reivindicación 10, que comprende además una interfaz que ocupa una posición

central en un extremo con medios de fijación mecánicos para una antena VHF.

12.- Una unidad de campo según cualquier reivindicación anterior, en la que cada panel de antena individual está protegido por un radomo de paneles.

13.- Una unidad de campo según la reivindicación 12, cuando depende de cualquiera de las reivindicaciones 9, 10 5 u 11, en la que los radomos de paneles están acoplados al armazón enroscándose en muescas del armazón.

14.- Una antena de radar para su uso en una unidad de campo según cualquier reivindicación anterior, comprendiendo la antena de radar:

- una pluralidad de paneles de antena (110), cada uno comprendiendo una pluralidad de elementos de antena radiantes (111), estando dispuestos los paneles de antena como los lados de un octógono;

- donde la antena de radar está dispuesta para comunicarse con componentes electrónicos de radar, que

comprenden:

- una pluralidad de conmutadores, estando acoplado cada conmutador a un elemento de antena y configurado para conmutar el elemento de antena entre la transmisión de una señal de radar y la recepción de una señal de radar;

- un transceptor de radar, configurado para generar una señal de radar para los elementos de antena y

para recibir señales de radar desde los elementos de antena como información de radar; y

- una unidad de control de conmutador para controlar la pluralidad de conmutadores.