Servicios de monitorización y difusión ADB-S para la gestión del tráfico aéreo global usando satélites.

Una disposición para la vigilancia de aeronaves que usa una Monitorización de la Difusión de VigilanciaDependiente Automática,

ADS-B, que comprende una pluralidad de estaciones de recepción (20, 26, 7) adaptadacada una para la recepción de una señal de difusión de ADS-B (5, 6) emitida por una aeronave (1, 2),comprendiendo la señal de difusión (5, 6) información con respecto a la aeronave (1, 2) que emite la señal dedifusión (5, 6), y medios basados en tierra (11) adaptados para el procesamiento de las señales de difusión recibidas(5, 6), caracterizada porque al menos algunas de las estaciones de recepción (20, 26) y las antenas (20') estánlocalizadas sobre satélites, estando las estaciones de recepción (20, 26) localizadas en los satélites en la forma de:transpondedores transparentes, en donde los transpondedores transparentes están adaptados para reflejar la señalde difusión de ADS-B (5, 6), a medios de procesamiento basados en tierra (11) recibiendo la señal de difusión (5, 6),transformándola a la frecuencia del enlace descendente de los satélites y transmitiendo por el enlace descendente laseñal de difusión (5, 6) a los medios de procesamiento basados en tierra (11).

Servicios de monitorización y difusión ADB-S para la gestión del tráfico aéreo global usando satélites La presente invención se refiere a una disposición para la vigilancia de aeronaves usando una Monitorización de la Difusión de Vigilancia Dependiente Automática, ADS-B. La disposición comprende una pluralidad de estaciones receptoras adaptada cada una para recibir una señal de difusión ADS-B emitida por la aeronave, comprendiendo la señal de difusión información con respecto a la aeronave que emite la señal de difusión, y medios basados en tierra adaptados para procesar las señales difundidas recibidas.

Además, la invención se refiere a un procedimiento para la vigilancia de aeronaves que usa la Monitorización de la Difusión de Vigilancia Dependiente Automática, ADS-B. El procedimiento comprende las etapas de recibir por al menos una de una pluralidad de estaciones de recepción una señal de difusión de ADS-B emitida por una aeronave, comprendiendo la señal de difusión, información con respecto a la aeronave que emite la señal de difusión, y el procesamiento de las señales de difusión recibidas por los medios de procesamiento basados en tierra.

Una disposición y un procedimiento para la monitorización de ADS-B de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y 16 se desvela en el documento EP 2 056 272 A2 así como en el documento WO 2009/112 112 A1, formando este último la técnica anterior en el sentido del Art. 54 (3) EPC.

La Gestión del Tráfico Aéreo de hoy en día usa diversas tecnologías de Comunicaciones, Navegación y Vigilancia (CNS) para controlar con seguridad las aeronaves de Puerta a Puerta a lo largo de las diferentes fases del vuelo desde la salida, en ruta, descenso para la aproximación y aterrizaje. Hoy en día, las aeronaves se siguen con radares de superficie primarios (PSR) y secundarios (SSR) . En áreas sin cobertura de radar los pilotos tienen que volar de acuerdo con las normas de los procedimientos de vuelo. Recientemente, con la Difusión de Vigilancia Dependiente Automática (ADS-B) se ha hecho posible seguir la aeronave de transporte aéreo también con las estaciones de tierra de ADS-B complementariamente con los radares. De forma similar a las señales de difusión de radio y de televisión de acuerdo con la presente invención no se dirigen a un receptor específico sino que se puede recibir por cualquier receptor dentro del alcance del transmisor de difusión y técnicamente capaces de recibir las señales de difusión. El principio de ADS-B es la difusión automática, periódica y sin dirección de los datos existentes a bordo por cada aeronave equipada con los transmisores adecuados. Los datos a difundir pueden ser, por ejemplo, la posición, altitud, vector de velocidad, intención, y/o señal de identificación de la aeronave o la clase de la aeronave, etc. La difusión de los datos se realiza principalmente a la frecuencia de aviación de 1090 MHz. Los datos de difusión se pueden recibir en las estaciones terrestres de ADS-B que monitorizan esta frecuencia y extraen las Señales Espontáneas Extendidas de 1090 MHz del Modo S. La información extraída se convierte a continuación en el protocolo normalizado del Control de Tráfico Aéreo (ATC) y se redirige al ATC u otros usuarios.

Mirando el flujo del tráfico aéreo a nivel mundial se pueden identificar tres áreas principales de flujo de tráfico aéreo (los llamados espacios aéreos de alta densidad) : la zona Continental de los Estados Unidos (CONUS) , el Espacio Aéreo de Control de Tráfico Aéreo de la Comunidad Europea (ECAC) y sobre Asia. La Cobertura de Radar completa solo está disponible dentro de estos espacios aéreos de alta densidad.

La tecnología de vigilancia ADS-B ha comenzado a usar estaciones receptoras de ADS-B basadas en tierra para monitorizar las Señales Espontáneas Extendidas de 1090 MHz Modo S que se difunden continuamente por cada Aeronave de Transporte Aéreo. Actualmente, hay redes de Estaciones Terrestres de ADS-B instaladas en Australia y en Estados Unidos. La monitorización de ADS-B es un concepto de sistema pasivo, lo que significa que las propias estaciones terrestres solo reciben las señales de difusión emitidas por la aeronave y no transmiten o difunden señales.

Las señales de 1090 MHz del Modo S emitidas por la aeronave son señales de difusión, es decir no se establece ningún enlace de comunicaciones entre la aeronave y la estación terrestre de ADS-B ya que ADS-B es una transmisión sin dirección de los datos existentes a bordo por cada aeronave.

En áreas sin radar y/o sin estación terrestre de ADS-B, se tienen que aplicar las normas de la Gestión del Tráfico Aéreo (ATM) de procedimientos de vigilancia. Esto es típico para regiones oceánicas y regiones continentales con infraestructura de ATM débil. Muchas Regiones de Información de Vuelos (FIR) oceánicos no son incluso alcanzables por los sistemas terrestres. Mirando la cobertura de VHF a nivel mundial que se usa para la Comunicaciones de Voz con las aeronaves y el ATC, se puede ver que se presenta una cobertura de VHF completa solo en Estados Unidos continental, junto con la costa este de Sudamérica, Europa, India, Japón, Indonesia, Australia y Nueva Zelanda. Todas las demás áreas, por ejemplo por encima de los océanos, Alaska, enormes partes de África, y enormes partes de Asia no tienen cobertura de VHF en absoluto.

Además, en los primeros años de 1990 se introdujo el concepto del Futuro Sistema de Navegación Aérea (FANS-1/A) . Incluye el Sistema de Comunicación e Información de las Aeronaves (ACARS) . Normalmente los mensajes de ACARS se transmiten en VHF, pero si la aeronave está fuera de cobertura de VHF entonces se establece un enlace SATCOM para comunicar los mensajes ACARS. Para el establecimiento de tales enlaces SATCOM la aeronave tiene que tener el equipo apropiado consistente de una radio de Comunicaciones de Satélite dedicada y la antena. Este equipo no es obligatorio en las aeronaves. Como el SATCOM requiere un esfuerzo de instalación extra y el

servicio es caro, hoy en día solo alrededor del 35% de todas las aeronaves de transporte aéreo se equipan con tal equipo de SATCOM. La aeronave comunica estos mensajes solo cada 15 minutos, debido a los altos costes del servicio SATCOM. El informe del contenido del mensaje de ADS-B a través de un enlace SATCOM se conoce también como ADS-C (C = Contrato) . El ADS-C se usa principalmente en el espacio aéreo oceánico y establece un enlace de comunicaciones punto a punto entre la aeronave y las estaciones receptoras.

Hoy en día, las aplicaciones básicas del ADS-B son las Aplicaciones de Vigilancia de Aire a Aire (ASA) y las Aplicaciones de Vigilancia de Aire a Tierra (GSA) .

Salida ADS-B:

• ADS-B implica la transmisión regular, no solicitada, de los datos disponibles a bordo de cada aeronave, por cada aeronave (por lo tanto es un servicio automático que suministra datos dependientes.

• Esta información incluye datos de vigilancia, por ejemplo la posición, altitud, vector de velocidad, intención, señal de identificación, clase de aeronave, etc.

• Los mensajes de ADS-B se difunden espontáneamente, regularmente y sin direccionamiento específico.

ASA usando la entrada de ADS-B:

• La aviónica recibe los mensajes de salida de ADS-B de otras aeronaves.

• Esto se requiere para las aplicaciones de aire a aire, por ejemplo el conocimiento mejorado de la situación, aseguramiento de la separación en vuelo, etc.

GSA:

Vigilancia de ATC en áreas sin radar:

• ADS-B proporciona vigilancia de ATC en áreas sin radar (de procedimiento) , donde la instalación de radar no está justificada o no es posible.

Es un objetivo de la presente invención superar los inconvenientes mencionados anteriormente, en particular para ofrecer mejores posibilidades de vigilancia de las aeronaves cubriendo una mayor área, con costes reducidos para los usuarios (por ejemplo otras aeronaves, ATC, líneas aéreas, etc.)

Para resolver este objetivo, la presente invención proporciona una disposición y un procedimiento para la vigilancia de las aeronaves que usan la monitorización de la Difusión de Vigilancia Dependiente Automática, ADB-S, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 16. Ventajosas realizaciones adicionales surgen de las sub-reivindicaciones. Por lo tanto, la recepción de las señales de difusión se realiza a través de satélites. Para este propósito se instala en los satélites una antena, por ejemplo del tipo de la Banda L, y un transpondedor transparente, por ejemplo del tipo de la banda L de 1090 MHz. Los satélites reciben las señales difundidas, por ejemplo las señales ES del Modo S... [Seguir leyendo]

1. Una disposición para la vigilancia de aeronaves que usa una Monitorización de la Difusión de Vigilancia Dependiente Automática, ADS-B, que comprende una pluralidad de estaciones de recepción (20, 26, 7) adaptada cada una para la recepción de una señal de difusión de ADS-B (5, 6) emitida por una aeronave (1, 2) , comprendiendo la señal de difusión (5, 6) información con respecto a la aeronave (1, 2) que emite la señal de difusión (5, 6) , y medios basados en tierra (11) adaptados para el procesamiento de las señales de difusión recibidas (5, 6) , caracterizada porque al menos algunas de las estaciones de recepción (20, 26) y las antenas (20') están localizadas sobre satélites, estando las estaciones de recepción (20, 26) localizadas en los satélites en la forma de: transpondedores transparentes, en donde los transpondedores transparentes están adaptados para reflejar la señal de difusión de ADS-B (5, 6) , a medios de procesamiento basados en tierra (11) recibiendo la señal de difusión (5, 6) , transformándola a la frecuencia del enlace descendente de los satélites y transmitiendo por el enlace descendente la señal de difusión (5, 6) a los medios de procesamiento basados en tierra (11) .

2. La disposición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las estaciones de recepción (20, 26) están adaptadas para recibir una de las Señales Espontáneas Extendidas del Modo S de 1090 MHz, 1090 MS ES, el Transceptor de Acceso Universal, UAT, a 978 MHz, y el Modo 4 del Enlace de Datos de VHF, VDL Modo 4 como la señal de difusión.

3. La disposición de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en la que al menos algunos de los satélites (20, 26) son satélites que orbitan, en la Órbita Terrestre Baja, LEO.

4. La disposición de acuerdo con la reivindicación 1 a 3, en la que al menos algunos de los satélites (20, 26) son satélites que orbitan, en la Órbita Terrestre Media, MEO.

5. La disposición de acuerdo con la reivindicación 1 a 4, en la que al menos algunos de los satélites (20, 26) son satélites que orbitan de forma Geoestacionaria, GEO.

6. La disposición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de procesamiento basados en tierra (11) están adaptados para usar la redundancia de datos de una señal de difusión (5, 6) recibida por más de una estación de recepción (20, 26) para comprobación de la integridad.

7. La disposición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de procesamiento basados en tierra (11) están adaptados para usar técnicas de multi-laterización para detectar la aeronave (1, 2) que emite solo la señal de difusión de 1090 MS (5, 6) pero no las Señales Esporádicas Extendidas de 1090 MS.

8. La disposición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de procesamiento basados en tierra (11) comprenden un único o múltiples receptores de ADS-B.

9. La disposición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de procesamiento basados en tierra (11) están adaptados para extraer mensajes de las señales de difusión (5, 6) , conteniendo los mensajes los datos de a bordo con respecto a la aeronave (1, 2) y sus parámetros de vuelo.

10. La disposición de acuerdo con la reivindicación 9, en la que los medios de procesamiento basados en tierra (11) están adaptados para diseminar los datos extraídos a los usuarios.

11. La disposición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los satélites (20, 26) comprenden medios adaptados para la redifusión de las señales de difusión recibidas (5, 6) a los otros satélites o aeronaves, como la Redifusión de Vigilancia Dependiente Automática, ADS-R.

12. La disposición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los satélites (20, 26) comprenden un medio adaptado para difundir la Difusión del Servicio de Información de Tráfico, TIS-B.

13. La disposición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los satélites (20, 26) comprenden un medio adaptado para difundir la Difusión del Servicio de Información de Vuelo, FIS-B.

14. La disposición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones de 11 a 13, en la que el medio para la redifusión de las señales ADS-R y/o el medio para la difusión de las señales TIS-B y/o FIS-B están adaptados para transmitir las señales de ADS-R, TIS-B y/o FIS-B sobre una frecuencia diferente de la frecuencia sobre la cual las estaciones receptoras (20, 26) reciben las señales de difusión.

15. La disposición de acuerdo con la reivindicación 14, en la que las estaciones receptoras (20, 26) están adaptadas para recibir las señales de difusión sobre 1090 MHz ES y que el medio para la redifusión de las señales ADS-R y/o el medio para la difusión de las señales TIS-B y/o FIS-B están adaptados para transmitir las señales ADS-R, TIS-B y/o FIS-B sobre el UAT de 978 MHz.

16. El procedimiento para la vigilancia de aeronaves que usa la Monitorización de la Difusión de Vigilancia Dependiente Automática, ADS-B, que comprende recibir por al menos una de una pluralidad de estaciones de

recepción (20, 26, 7) una señal de difusión de ADS-B (5, 6) emitida por una aeronave (1, 2) , comprendiendo la señal de difusión (5, 6) información con respecto a la aeronave (1, 2) que emite la señal de difusión (5, 6) y procesar las señales de difusión recibidas (5, 6) por el medio de procesamiento basado en tierra (11) caracterizado porque se recibe la señal de difusión de ADS-B (5, 6) y se refleja a los medios de procesamiento basados en tierra (11) por un transpondedor transparente dispuesto sobre un satélite (20, 26) , recibiendo dicho transpondedor transparente la señal de difusión (5, 6) , transformándola a la frecuencia del enlace descendente del satélite y transmitiendo por el enlace descendente la señal de difusión (5, 6) a los medios de procesamiento basados en tierra (11) .