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Title:
AIS MONITORING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/067996
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an AIS monitoring system for monitoring ships which transmit AIS radio signals with the aid of transmission units, said signals being received with the aid of an aerial object. The received AIS radio signals are processed with the help of radio signals received by other receiver units in an overlap region of the receiver region.

Inventors:
PLASS SIMON (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/072712
Publication Date:
May 08, 2014
Filing Date:
October 30, 2013
Export Citation:
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Assignee:
DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT & RAUMFAHRT EV (DE)
International Classes:
G08G3/02; H04B7/185
Foreign References:
US20110207398A12011-08-25
US20090161797A12009-06-25
US20080086267A12008-04-10
EP2395680A12011-12-14
Other References:
ERIKSEN T ET AL: "Maritime traffic monitoring using a space-based AIS receiver", ACTA ASTRONAUTICA, PERGAMON PRESS, ELMSFORD, GB, vol. 58, no. 10, 1 May 2006 (2006-05-01), pages 537 - 549, XP027930605, ISSN: 0094-5765, [retrieved on 20060501]
Attorney, Agent or Firm:
AISCH, Sebastian (DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1 . Überwachungssystem (1 ) zur Überwachung von Schiffen (S-i , S2), die jeweils AlS-Schiffssendeeinheiten zum Aussenden von AIS-Funksignalen (AIS-i , AIS2), die Schiffsverkehrsdaten des jeweiligen sendenden Schiffes (S-i , S2) enthalten, haben, mit einer Mehrzahl von AIS- Empfangseinheiten (3a, 3b) zum Empfangen der von den Schiffen (S-i , S2) ausgesendeten AIS-Funksignale (AIS-i , AIS2) innerhalb eines jeweiligen Empfangsbereiches (4a, 4b) der AIS-Empfangseinheiten (3a, 3b), wobei zumindest ein Teil der AIS-Empfangseinheiten (3a, 3b) an einer Mehrzahl von Flugobjekten (2a, 2b) zur Luftüberwachung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Signalverarbeitungseinrichtung (6a, 6b, 9) vorgesehen ist, die eingerichtet ist, AIS- Funksignale (AIS-i , AIS2) aus empfangenen überlagerten AIS- Funksignalen (AISi+2) verschiedener AIS-Funkzellen (Ζ-ι , Z2) eines Empfangsbereiches (4a) einer an einem Flugobjekt (2a) angeordneten AIS- Empfangseinheit (3a) in Abhängigkeit von einem oder mehreren AIS- Funksignalen (AIS2) der überlagerten AIS-Funksignale (AIS +2) des Empfangsbereiches (4a), die von einer oder mehreren von der AIS- Empfangseinheit (3a) des Flugobjektes (2a) verschiedenen AIS- Empfangseinheiten (3b) innerhalb des Empfangsbereiches (4a) empfangen wurden, zu ermitteln.

2. Überwachungssystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Flugobjekt (2a, 2b) mindestens eine Signalverarbeitungseinrichtungen (6a, 6b) angeordnet ist, die mit der AIS-Empfangseinheit (3a, 3b) des jeweiligen Flugobjektes (2a, 2b) signaltechnisch verbunden sind, und dass die AIS-Empfangseinheiten (3a, 3b) mit mindestens einer Kommunikationseinrichtung (7a, 7b) signaltechnisch verbunden sind, wobei die Kommunikationseinrichtungen (7a, 7b) jeweils eingerichtet sind, die von den verbundenen AIS-Empfangseinheiten (3a, 3b) in dem jeweiligen Empfangsbereich (4a, 4b) empfangene AIS-Funksignale über einen Kommunikationslink (L) mit anderen Kommunikationseinrichtungen auszutauschen und ausgetauschte AIS-Funksignale einer mit der jeweiligen Kommunikationseinrichtung verbundenen Signalverarbeitungseinrichtung zur Signalverarbeitung bereitzustellen.

Überwachungssystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bodenstation (7) vorgesehen ist, welche eine Signalverarbeitungseinrichtung (9) aufweist, und dass die AIS- Empfangseinheiten (3a, 3b) jeweils mit mindestens einer Kommunikationseinrichtung (7a, 7b) signaltechnisch verbunden sind, wobei die Kommunikationseinrichtungen jeweils eingerichtet sind, die von den verbundenen AIS-Empfangseinheiten in dem jeweiligen Empfangsbereich empfangene AIS-Funksignale über einen Kommunikationslink an die Bodenstation (7) weiterzuleiten, um die AIS-Funksignale der Signalverarbeitungseinrichtung (9) der Bodenstation bereitzustellen.

Überwachungssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die AIS-Empfangseinheiten eingerichtet sind, die empfangenen AIS-Funksignale um eine Zeit- und/oder Ortsinformation zu ergänzen, wobei mindestens ein Signalverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln der AIS-Funksignale aus den empfangenen überlagerten AIS-Funksignalen weiterhin in Abhängigkeit von den ergänzten Zeit- und/oder Ortsinformationen der AIS-Funksignale eingerichtet ist.

Überwachungssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Signalverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, in Abhängigkeit von Signallaufzeiten desselben AIS-Funksignals, das von unterschiedlichen AIS-Empfangseinheiten empfangen wurde, eine Ortsinformation der AlS-Schiffssendeeinheit, die das AIS-Funkssignal ausgesendet hat, zu bestimmen und AIS- Funksignale aus den empfangenen überlagerten AIS-Funksignalen weiterhin in Abhängigkeit von der ermittelten Ortsinformation zu ermitteln.

Überwachungssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Extraktionseinheit vorgesehen ist, die zum Extrahieren der in den AIS-Funksignalen enthaltenen Schiffsverkehrsdaten eingerichtet ist.

7. Überwachungssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Signalverarbeitungseinrichtung zum Abrufen und/oder Empfangen von bereits aus den AIS- Funksignalen extrahierten Schiffsverkehrsdaten und zum Ermitteln der AIS-Funksignale aus den empfangenen überlagerten AIS-Funksignalen weiterhin in Abhängigkeit von den abgerufenen und/oder empfangenen Schiffsverkehrsdaten des Empfangsbereiches, in dem die überlagerten AIS-Funksignale empfangen wurden, eingerichtet ist.

8. Überwachungssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Signalverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, die von einer AIS-Empfangseinheit empfangenen überlagerten AIS-Funksignale mit dem oder den AIS-Funksignalen, die von anderen AIS-Empfangseinheiten empfangen wurden, zu korrelieren und in Abhängigkeit der Korrelation die AIS-Funksignale aus den überlagerten AIS-Funksignalen zu ermitteln.

9. Überwachungssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugobjekte Verkehrsflugzeuge und/oder Satelliten sind.

Description:
AlS-Überwachungssystem

Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem zur Überwachung von Schiffen, die jeweils AlS-Schiffssendeeinheiten zum Aussenden von AIS-Funksignalen, die Schiffsverkehrsdaten des jeweiligen sendenden Schiffes enthalten, haben, mit einer Mehrzahl von AIS-Empfangseinheiten zum Empfangen der von den Schiffen ausgesendeten AIS-Funksignale innerhalb eines jeweiligen Empfangsbereiches der AIS-Empfangseinheiten, wobei zumindest ein Teil der AIS- Empfangseinheiten an einer Mehrzahl von Flugobjekten zur Luftüberwachung angeordnet sind.

Die Überwachung des weltweit zunehmenden Schiffsverkehrs basiert heute überwiegend auf Radarüberwachung, Sprechfunk sowie die Nutzung von AIS (Automatic Identification System). Seit dem Jahr 2000 ist das AIS von der internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) als verbindlicher Standard festgelegt worden, um die Sicherheit des internationalen Schiffsverkehrs zu erhöhen. Dieses lokal begrenzte Funksystem dient dabei zum Austausch von Navigations- und anderen Schiffsdaten, die es den Schiffen ermöglichen sol- len, einen umfassenden Überblick über den benachbarten Schiffsverkehr zu erhalten. Primäres Ziel ist es dabei, Kollisionen zwischen Schiffen zu vermeiden.

Das AIS sendet abwechselnd auf zwei Kanälen im UKW-Seefunkbereich, näm- lieh zum Einen auf 1 68,975 MHz und zum Anderen auf 1 62,025 MHz. Die Aussendung der einzelnen AlS-Schiffsdaten erfolgt dabei in festen Zeitrahmen, deren Belegung selbstständig durch die betreffenden Teilnehmer abgestimmt wird (sogenannte SOTDMA: self-organizing time-division multiple access). Somit stehen pro Minute lediglich 2250 Zeitschlitze zur Übertragung von Daten den einzelnen Teilnehmern zur Verfügung.

Auf Grund des verwendeten UKW-Frequenzbandes entspricht die Funkreichweite von AIS von Schiff zu Schiff ca. 40 bis 60 km, was ein wenig mehr als die normale Sichtweite auf hoher See entspricht. Küstenstationen können durch ihre höhere Position einen Umkreis von bis zum 1 00 km abdecken. Auf Grund der beschränkten Reichweite sowie des verwendeten Übertragungsprotokolls bilden Schiffe, die sich gegenseitig sehen und empfangen können, eine AIS- Funkzelle, innerhalb derer die Teilnehmer ihre Daten kollisionsfrei senden und empfangen können. Damit stellt das AIS lediglich ein lokales Funksystem dar, das zwar für ein auf hoher See befindliches Schiff ausreichend Daten zur Verfügung stellt, jedoch für die weltweite Erhebung des zunehmenden Schiffsverkehrs nicht geeignet ist. Für Reedereien, Schifffahrtsorganisationen oder Umweltministerien wäre jedoch eine zeitnahe Erhebung der weltweit anfallenden AIS- Schiffsverkehrsdaten von großem Interesse, um insbesondere auch illegalen Machenschaften auf hoher See entgegenzuwirken.

In jüngster Vergangenheit wurden Versuche unternommen AIS- Empfangsantennen auf Satelliten anzuordnen, um so die weltweit ausgesende- ten AIS-Funksignale, die von den Schiffen regelmäßig ausgesendet werden, global empfangen zu können. Dies würde zwar eine weltweite Erhebung der mit Hilfe von AIS ausgesendeten Schiffsverkehrsdaten ermöglichen, hat jedoch in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten und Nachteile, da das AIS nicht für einen Satellitenempfang entwickelt worden ist.

Denn auf Grund der extrem hohen Flughöhe eines Satelliten wird ein Empfangsbereich, der auch als Ausleuchtungszone oder Footprint bezeichnet wird, mit einem Durchmesser von etwa 5000 km erzeugt. Da sich das AIS als lokales Funksystem selbstständig in einzelne Funkzellen organisiert, die alle auf den gleichen Frequenzbändern senden, kommt es bei einem derart gro ßen Empfangsdurchmesser zum Empfang einer Vielzahl von Funkzellen mit identischen Sendefrequenzen, so dass sich die AIS-Funksignale der verschiedenen AIS- Funkzellen im Empfangsbereich des Satelliten überlagern und ohne eine aufwendige Signalverarbeitung nicht mehr auswertbar sind.

Hierfür schlägt beispielsweise die DE 1 0 201 1 1 1 3 1 52.7 vor, AIS- Empfangseinheiten an Verkehrsflugzeugen anzuordnen, um so die von den Schiffen ausgesendeten AIS-Funksignale während des Fluges aufzuzeichnen. Auf Grund der geringeren Flughöhe von Flugzeugen (ca. 1 0 km) gegenüber Satelliten ist der aufgespannte Empfangsbereich mit einem Durchmesser von ca. 400 bis 600 km deutlich geringer, so dass das Risiko von Signalkollisionen auf Grund des Empfangens verschiedener, unterschiedlicher AIS-Funkzellen geringer ist. Allerdings hat sich gezeigt, dass auch hier eine aufwendige Sig- nalprozessierung notwendig ist, da Verkehrsflugzeuge meist die stark frequentierten Schifffahrtsrouten abdecken und es somit trotz des geringeren Empfangsdurchmessers gegenüber Satelliten zum Empfangen einer Vielzahl von AIS-Funkzellen kommt, so dass auch hier überlagerte AIS-Funksignale emp- fangen werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Überwachungssystem zur Überwachung von Schiffen mittels AIS-Funksignalen anzugeben, mit dem die AIS-Funksignale trotz des gro ßen Empfangsdurchmessers von Flugobjekten aufgenommen werden können und die Schiffsverkehrsdaten dennoch sicher und zuverlässig aus den AIS-Funksignalen extrahiert werden können.

Die Aufgabe wird mit dem Überwachungssystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Signalverarbeitungs- einrichtung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, AIS-Funksignale aus empfangenen überlagerten AIS-Funksignalen verschiedener AIS-Funkzellen eines Empfangsbereiches einer an einem Flugobjekt angeordneten AIS- Empfangseinheit in Abhängigkeit von einem oder mehreren Funksignalen der überlagerten AIS-Funksignale des Empfangsbereiches, die von einer oder mehreren von der AIS-Empfangseinheit des Flugobjektes verschiedenen AIS- Empfangseinheit innerhalb des Empfangsbereiches empfangen wurden, zu ermitteln.

Demnach wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Signalverarbeitung der überlagerten AIS-Funksignale, die von einem Flugobjekt durch seine AIS- Empfangseinheit empfangen wurden, mit Hilfe von AIS-Funksignalen unterstützt werden, die Teil der empfangenen überlagerten AIS-Funksignale sind und von anderen AIS-Empfangseinheiten empfangen wurden. So überlagern sich die Empfangsbereiche der verschiedenen AIS-Empfangseinheiten, insbesondere die der Flugobjekte, recht häufig, so dass zumindest ein Teil der AIS- Funksignale eines Empfangsbereiches auch von benachbarten AIS- Empfangseinheiten zumindest teilweise (im Überlappungsbereich) empfangen werden können. Diese von den anderen AIS-Empfangseinheiten im Überlappungsbereich des Empfangsbereiches des Flugobjektes aufgezeichneten AIS- Funksignale können dann zur Signalprozessierung und Signalaufbereitung der überlagerten AIS-Funksignale des Empfangsbereiches verwendet werden, so dass die Signalaufbereitung qualitativ wesentlich verbessert werden kann.

Hierdurch wird eine kooperative Signalverarbeitung erreicht, bei der dieselben AIS-Funksignale, die jedoch von anderen AIS-Empfangseinheiten empfangen wurden, zur Ermittlung der AIS-Funksignale aus den überlagerten AIS- Funksignalen herangezogen werden. Unter Kenntnis eines AIS-Funksignals, das in überlagerten AIS-Funksignalen enthalten sein soll, kann die Signalprozessierung wesentlich vereinfacht werden, da diese Funksignale beispielsweise von dem Gesamtsignal (überlagertes Funksignal) abgezogen werden und so dieser Prozess iterativ fortgesetzt werden kann, bis alle Signale detektiert sind. Unter dem Begriff der Luftüberwachung wird im Übrigen die Überwachung der Schiffe durch Empfangen von AIS-Funksignalen mit Hilfe von Flugobjekten verstanden. Überlagerte AIS-Funksignale sind dabei ein AIS-Gesamtsignal, welches durch eine AIS-Empfangseinheit eines Flugobjektes empfangen werden kann, wenn sich in dem Empfangsbereich mehrere verschiedene AIS- Funkzellen befinden, so dass es zu Signalkollisionen und Störungen durch Überlappen der AIS-Funksignale der verschiedenen AIS-Funkzellen kommt. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann dabei die Detektionswahrscheinlichkeit von AIS-Funksignalen innerhalb eines solchen überlappenden und sich störenden AIS-Funksignals erhöht werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist jedes Flugobjekt, das eine AIS- Empfangseinheit aufweist, mindestens eine Signalverarbeitungseinrichtung auf, so dass die Signalprozessierung der überlagerten AIS-Funksignale dezentral durch jedes Flugobjekt erfolgen kann. Um nun Informationen bezüglich AIS- Funksignalen anderer AIS-Empfangseinheiten erhalten zu können, sind die AIS-Empfangseinheiten mit mindestens einer Kommunikationseinrichtung signaltechnisch verbunden, so dass mit Hilfe der Kommunikationseinrichtung die durch eine AIS-Empfangseinheit empfangenen AIS-Funksignale mit anderen Signalverarbeitungseinrichtungen über einen Kommunikationslink ausgetauscht werden können. Die über die Kommunikationseinrichtungen ausgetauschten AIS-Funksignale werden dann der jeweiligen Signalverarbeitungseinrichtung zur Signalverarbeitung bereitgestellt.

So ist es beispielsweise denkbar, dass an einem Flugobjekt eine AIS- Empfangseinheit, eine Signalverarbeitungseinrichtung und eine Kommunikationseinrichtung angeordnet sind. An einem weiteren Flugobjekt ist dieselbe Anordnung vorgesehen. Werden nun AIS-Funksignale von dem ersten Flugobjekt empfangen, so werden diese durch das erste Flugobjekt empfangenen AIS- Funksignale an das zweite Flugobjekt über einen Kommunikationslink zwischen den Kommunikationseinrichtungen übertragen, so dass die von dem ersten Flugobjekt empfangenen AIS-Funksignale der Signalverarbeitungseinrichtung des zweiten Flugobjektes zur Verfügung gestellt werden können. Überlappen sich nun die Empfangsbereiche des ersten Flugobjektes mit dem des zweiten Flugobjektes in einem bestimmten Bereich, so empfangen beide Flugobjekte über ihre AIS-Empfangseinheiten im gemeinsamen Empfangsbereich dieselben Funksignale. Diese im gemeinsamen Empfangsbereich empfangenen Funksig- nale können dann dem jeweils anderen Flugobjekt und seiner jeweiligen Signalverarbeitungseinrichtung zur Signalprozessierung zur Verfügung gestellt werden. Dabei können die AIS-Funksignale, die in dem gemeinsamen Empfangsbereich eines Flugobjektes und seiner AIS-Empfangseinheit empfangen werden, auch von AIS-Empfangseinheiten empfangen werden, die beispielsweise auf Schiffen, Küstenstationen oder Ähnlichem angeordnet sind. Die Erfindung ist dabei nicht auf den Austausch von AIS-Funksignalen über ihre Kommunikationsein- richtungen zwischen Flugobjekten beschränkt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Signalverarbeitungseinrichtung Teil einer Bodenstation, wobei die AIS-Empfangseinheiten jeweils mit mindestens einer Kommunikationseinrichtung signaltechnisch verbunden sind, so dass die von den AIS-Empfangseinheiten empfangenen AIS-Funksignale über einen Kommunikationslink an die Bodenstation übertragen und dann der Signalverarbeitungseinrichtung der Bodenstation bereitgestellt werden können. Bei der zentralen Lösung der Signalverarbeitung werden somit sämtliche empfangenen AIS-Funksignale einschließlich der überlagerten AIS-Funksignale an eine zentrale Signalverarbeitungseinrichtung einer Bodenstation gesendet, die dann sämtliche Daten zur Verfügung gestellt bekommt und so entscheiden kann, welche Funksignale parallel von verschiedenen AIS-Empfangseinheiten empfangen wurden, um so die Signalprozessierung wesentlich zu verbessern und die Detektionswahrscheinlichkeit beim Ermitteln der AIS-Funksignale aus überlagerten AIS-Funksignalen zu erhöhen.

Dabei können die verschiedenen AIS-Empfangseinheiten über ihre Kommunikationseinrichtung mit einem direkten Kommunikationslink mit der Bodenstation verbunden sein, beispielsweise über einen Satelliten-Kommunikationslink oder Ähnlichen.

Vorteilhafterweise werden die empfangenen AIS-Funksignale einschließlich der überlagerten AIS-Funksignale um eine Zeit- und/oder Ortsinformation ergänzt, beispielsweise mit Hilfe einer GNSS-Einrichtung, die mit der jeweiligen AIS- Empfangseinheit verbunden ist. Hierdurch kann beim Empfangen der Signale eine Zeit- und/oder Ortinformation der AIS-Empfangseinheit erzeugt werden, die dann dem Signal hinzugefügt wird. Die Signalverarbeitungseinrichtung bzw. Einrichtungen sind dann so eingerichtet, dass sie die AIS-Funksignale aus den empfangenen überlagerten AIS-Funksignalen weiterhin in Abhängigkeit von den ergänzten Zeit- und/oder Ortsinformationen der AIS-Funksignale ermitteln. So kann beispielsweise mit Hilfe der Zeit- und/oder Ortsinformation eines Signals festgestellt werden, ob dieses AIS-Funksignal zur selben Zeit in einem überlappenden Empfangsbereich empfangen wurde, so dass hieraus abgeleitet werden kann, ob sich dieses AIS-Funksignal in einem überlagerten AIS- Funksignal, empfangen durch eine andere AIS-Empfangseinheit, enthalten ist oder nicht. Mit anderen Worten, mit Hilfe einer solchen Zeit- und/oder Ortsinformation kann der parallele Empfang eines AIS-Funksignals innerhalb eines gemeinsamen Empfangsbereiches festgestellt werden und so das AIS- Funksignal zur Signalprozessierung von überlagerten AIS-Funksignalen herangezogen werden.

Des Weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens eine der Signal- Verarbeitungseinrichtungen eingerichtet ist, in Abhängigkeit von Signallaufzeiten desselben AIS-Funksignals, das von unterschiedlichen AIS- Empfangseinheiten empfangen wurde, eine Ortsinformation der AIS- Schiffssendeeinheit, die das AIS-Funkssignal (einfaches oder überlagertes Funksignal) ausgesendet hat, zu bestimmen So kann durch eine Hyperbelnavi- gation oder sogar eine Trilateration oder auch Multilateration der empfangenen AIS-Funksignale der Ort bzw. die Position der AlS-Schiffssendeeinheit festgestellt werden, die in der Regel mit der Schiffsposition im Wesentlichen übereinstimmt. In Abhängigkeit dieser Orts- bzw. Positionsinformation werden nun die AIS-Funksignale aus den empfangenen überlagerten AIS-Funksignalen ermit- telt, wobei hier die Ortsinformation unterstützend wirkt. Denn unter der Kenntnis der Ortsinformation des Senders und dem Rückschluss auf die Schiffsposition ist somit eine Information bekannt, die sich innerhalb der empfangenen Funksignale befinden muss, da die Schiffsposition Bestandteil der Schiffsver- kehrsdaten, die in den AIS-Funksignalen enthalten sind, sind.

So ist es denkbar, dass jede Signalverarbeitungseinrichtung nach Empfang eines AIS-Funksignals eine Laufzeitbestimmung des Funksignals durchführt. Bei überlagerten AIS-Funksignalen kann dies bspw. anhand eines Signalpeaks erfolgen, das aus den überlagerten AIS-Funksignalen klar hervorsticht.

Durch eine bekannte Information, die Bestandteil der empfangenen Signale sein muss, lässt sich somit die Signalprozessierung wesentlich vereinfachen. So ist es beispielsweise besonders vorteilhaft, wenn die Signalverarbeitungseinrichtung zum Abrufen und/oder Empfangen von bereits aus AIS- Funksignalen extrahierten Schiffsverkehrsdaten eingerichtet ist, um so unter Kenntnis von den Schiffsverkehrsdaten eines Empfangsbereiches die Signal- prozessierung der überlagerten AIS-Funksignale durchzuführen. Die Schiffs- verkehrsdaten können dabei beispielsweise aus einer Datenbank abgerufen werden, in der sie nach der Extraktion aus den AIS-Funksignalen reingeschrieben werden. Denkbar ist aber auch, dass die Schiffsverkehrsdaten bei der dezentralen Lösung zwischen den Signalverarbeitungseinrichtungen bzw. einer speziellen Extraktionseinheit untereinander ausgetauscht werden, so dass die AIS-Funksignale aus den überlagerten AIS-Funksignalen anhand von Zusatzinformationen beispielsweise eines vorherigen groben Lagebildes innerhalb des Empfangsbereiches ermittelt werden. Dies kann beispielsweise anhand der statistischen Schiffsdaten wie IMO-Nummer, Schiffsname, Rufzeichen, etc.

schneller und sicherer detektiert werden, da diese Daten nunmehr exakt be- stimmten Signalen zugeordnet werden können.

Vorteilhafterweise ist daher bei der Signalverarbeitungseinrichtung eine Extraktionseinheit vorgesehen, die zum Extrahieren der in den AIS-Funksignalen enthaltenen Schiffsverkehrsdaten eingerichtet ist.

Die Signalverarbeitung kann beispielsweise derart erfolgen, dass AIS- Funksignale, die von anderen AIS-Empfangseinheiten empfangen wurden, mit den überlagerten AIS-Funksignalen korreliert werden, wobei in Abhängigkeit der Korrelation die AIS-Funksignale aus den überlagerten AIS-Funksignalen ermittelt werden. Dabei werden die Signale miteinander so korreliert, dass Muster an Korrelationspeaks, welche die Laufzeitunterschiede aufzeichnen, entstehen, so dass anhand dieser Korrelationspeaks die Signalverarbeitung und Ermittlung der AIS-Funksignale durchgeführt wird. Bei der Detektion eines Signals kann dieses dann von dem Gesamtsignal (überlagertes AIS- Funksignal) abgezogen werden, wobei durch Iteration dieses Prozesses dann sämtliche AIS-Funksignale ermittelbar werden. I m Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein Flugobjekt beispielsweise ein Verkehrsflugzeug oder ein Satellit sein. Die AIS-Empfangseinheiten können beispielsweise an Schiffen, Küstenempfangsstationen sowie geostationären Flugplattformen angeordnet werden.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen :

Figur 1 schematische Darstellung eines Uberwachungssystems mit dezentraler Signalverarbeitung ;

Figur 2 schematische Darstellung eines Uberwachungssystems mit zentraler Signalverarbeitung. Figur 1 und 2 zeigen das erfindungsgemäße Überwachungssystem in zwei Ausführungsformen, nämlich einer dezentralen Signalverarbeitung und einer zentralen Signalverarbeitung. Die beiden Ausführungsbeispiele stellen dabei eine Alternative zu dem jeweils anderen Ausfü hrungsbeispiel dar. Die beiden Ausführungsbeispiele in Figur 1 und Figur 2 können allerdings auch gemeinsam in einem Überwachungssystem betrieben werden , d. h. mit sowohl einer zentralen als auch dezentralen Signalverarbeitung.

Figur 1 zeigt das Überwachungssystem 1 mit einer dezentralen Signalverarbeitung. Zwei Flugobjekte 2a und 2b haben jeweils eine AIS-Empfangseinheit 3a und 3b an Bord, mit denen die Flugobjekte 2a, 2b AI S-Funksignale AIS und AIS 2 empfangen können .

So kann das Flugobjekt 2a mittels seiner AI S-Empfangsein heit 3a innerhalb seines Empfangsbereiches 4a die AIS-Funksignale AI S und AI S 2 empfangen . Das Flugobjekt 2b befindet sich in einem gewissen Abstand zu dem Flugobjekt 2a, wobei der Empfangsbereich 4b des Flugobjektes 2b sich in einem Teilbereich 5 mit dem Empfangsbereich 4a des Flugobjektes 2a überschneidet bzw. überlappt. Die in dem Überlappungsbereich 5 ausgesendeten AI S-Funksignale AIS 2 werden dann auch von der AI S-Empfangsein heit 3b des Flugobjektes 2b empfangen.

Die AIS-Funksignale AI S sind dabei AIS-Funksignale einer ersten AIS- Funkzelle Z , während die AIS-Funksignale AI S 2 von Schiffen ausgesendet werden , die sich in einer zweiten Zelle Z 2 befinden . Die Schiffe Si der ersten Zelle Z-i können dabei die Schiffe S 2 der zweiten Zelle Z 2 nicht sehen und ihre entsprechenden ausgesendeten AI S-Funksignale ebenfalls nicht empfangen . Aufgrund der Überlappung der beiden Empfangsbereiche 4a, 4b im gemeinsamen Empfangsbereich 5 kann das Flugobjekt 2a die AI S-Funksignale AIS und AIS 2 der ersten Zelle Z und der zweiten Zelle Z 2 empfangen, während das Flugobjekt 2b lediglich die AI S-Funksignale AIS 2 der zweiten Zelle Z 2 empfangen kann. Die AI S-Funksignale AIS1 der ersten Zelle Z liegen dabei nicht in- nerhalb des Empfangsbereiches 4b des zweiten Flugobjektes 2b. Lediglich die AIS-Funksignale AI S 2 der zweiten Zelle Z 2 , die innerhalb des gemeinsamen Empfangsbereiches 5 (Überlappungsbereich) liegt, kann von beiden Flugobjekten 2a, 2b gemeinsam empfangen werden . Nachdem Empfangen der AIS-Funksignale durch die jeweiligen AI S-

Empfangsein heiten 3a, 3b werden dann die empfangenen Signale an eine jeweils mit der jeweiligen Empfangseinheit verbundenen Signalverarbeitungseinrichtung 6a, 6b weitergeleitet. Die Signalverarbeitungseinrichtung 6a ist dabei auf dem ersten Flugobjekt 2a angeordnet, während die Signalverarbeitungsein- richtung 6b auf dem zweiten Flugobjekt 2b angeordnet ist.

Da das Flugobjekt 2a in seinem Empfangsbereich 4a mindestens zwei Zellen Zi und Z 2 empfängt, ist das empfangene Signal ein überlagertes AIS- Funksignal , das signaltechnisch aufbereitet werden muss. Hierzu empfängt das erste Flugobjekt 2a über eine Kom munikationseinrichtung 7a die von dem zweiten Flugobjekt 2b empfangenen AIS-Funksignale AI S 2 über einen Kommunikationslink L. Das zweite Flugobjekt 2b weist dabei ebenfalls eine Kommunikationsein heit 7b auf. Mit Hilfe dieser Kom munikationseinrichtungen 7a, 7b können so die empfangenen AI S-Funksignale untereinander ausgetauscht werden , wo- bei im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Austausch der Funksignale dahingehend zu verstehen ist, dass die Funksignale über einen Kom munikationslink an andere Kommunikationseinheiten ausgesendet und von diesen empfangen werden können. Nachdem nun das zweite Flugobjekt 2a über den Kommunikationslink L die AIS-Funksignale AI S 2 von dem zweiten Flugobjekt 2b empfangen hat, kann die Signalverarbeitungseinrichtung 6a die AIS-Funksignale aus den empfangenen überlagerten AIS-Funksignalen extrahieren , in dem die Signalverarbeitungseinrichtung 6a beispielsweise von den empfangenen überlagerten AI S-Funksignal das AIS-Funksignal AIS 2 , welches von dem zweiten Flugobjekt 2b bereitgestellt wurde, extrahiert. I m Ausfü hrungsbeispiel der Figur 1 verbliebe dann das AIS- Funksignal AI S-i , so dass sämtliche AIS-Funksignale des Empfangsbereiches 4a des zweiten Flugobjektes 2a trotz der Überlagerung und Störung durch das gleichzeitige Senden extrahiert werden konnten.

I m Ausfü hrungsbeispiel der Figur 1 wurde aus Übersichtlichkeitsgründen auf eine Vielzahl von verschiedenen AI S-Funkzellen verzichtet, wobei lediglich zwei Funkzellen dargestellt sind. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Viel mehr ist vorgesehen, dass die Flugobjekte eine Vielzahl von unterschiedlichsten AI S-Funkzellen empfangen können, wobei mit Hilfe der über den Kom munikationslink übertragenen Funksignale anderer Flugobjekte dann das überlagerte Funksignal signaltechnisch aufbereitet wird.

Dabei kann die Signalverarbeitung durch die Signalverarbeitungseinrichtung 6a, 6b weiter verbessert werden , wenn zusätzliche I nformationen zur Verfügung gestellt werden, wie beispielsweise ein aktuelles Lagebild des Empfangsbereiches 4a oder ähnliches. Durch Kenntnis von statischen Schiffsdaten kann die Signalaufbereitung und die Ermittlung der AI S-Funksignale aus den überlagerten AI S-Funksignalen wesentlich verbessert werden.

Figur 2 zeigt i m Gegensatz zu Figur 1 eine zentrale Lösung der Signalverarbeitung, wobei die von den Flugobjekten 2a, 2b empfangenen AI S-Funksignale über eine Kommunikationseinrichtung 6a, 6b an eine Bodenstation 7 weitergeleitet werden. Dabei kann die Übertragung direkt erfolgen, wie dies beispielsweise durch das Flugobjekt 2a realisiert wird oder über einen Satellitenkom munikationslink 8, wie dies am Beispiel des zweiten Flugobjektes 2b gezeigt ist. In der Bodenstation 7 befindet sich eine zentrale Signalverarbeitungseinrichtung 9, welche die empfangenen AIS-Funksignale ähnlich zu den Signalverarbeitungseinrichtungen 6a, 6b der Figur 1 aufbereitet. Dabei kann die Signalverarbeitungseinrichtung 9 aus einer Datenbank 1 0 entsprechende Zusatzinformati- onen bezüglich von Schiffsdaten innerhalb der Empfangsbereiche 4a, 4b abrufen, um so die Signalverarbeitung und die Detektion der AIS-Funksignale aus den überlagerten AIS-Funksignalen zu verbessern.

Die Flugobjekte 2a, 2b in den Figuren 1 und 2 können beispielsweise Verkehrs- flugzeuge sein. Die Flugobjekte können allerdings auch Satelliten sein.

Mit den in der Datenbank 1 0 abgespeicherten Zusatzinformationen lässt sich das Auffinden der einzelnen AIS-Funksignale innerhalb der überlagerten AIS- Funksignale wesentlich verbessern, da nun zumindest ein Teil des Inhaltes der einzelnen Funksignale bekannt ist. Darüber hinaus ist es denkbar, dass derartige Zusatzinformationen nicht nur durch das Extrahieren der Daten aus den einzelne Funksignalen gewonnen werden, sondern beispielsweise die Position des Senders mit Hilfe von Laufzeitmessungen und Triangulationen erfolgt.

Auch hierdurch lässt sich das Auffinden der Funksignale verbessern.