Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Luftfahrzeuge verfügen bekanntermaßen über diverse Radar-Einrichtungen um den sie umgebenden Luftraum zu überwachen. Zusätzlich bedienen sie sich der Daten etwaiger Bodenstationen oder gegebenenfalls anderer Luftfahrzeuge, welche kontinuierlich ADS-B (Automatic Dependend Surveillance - Broadcast) Daten aussenden.

Mit zunehmender Dichte des Flugverkehrs wächst der Gefahrenbereich unvorhersehbarer Situationen der Kollision eines im Luftraum befindlichen Fluggeräts, z.B. Flugzeug oder UAV (unmanned aerial vehicle) mit anderen in dessen nahen

Flugraum befindlichen Luftfahrzeugen. Die Anforderungen an die Systemtechnik eines Fluggeräts bezüglich einer prophylaktischen und profunden Analyse und Vorausschau vermeidbarer möglicher Kollisionsereignisse wachsen ständig, um Zusammenstöße oder Beinahzusammenstöße für alle auf Flugrouten verkehrenden Fluggeräte zu verhindern. Um das Unheil derartiger Luftfahrtdesaster abzuwenden ist eine Verbesserung des Warnumfanges und des Entscheidungsniveaus mittels geeigneter Systemtechnik notwendig, die in der Praxis ausgewählte Flugdaten oder Fluglagen entsprechend den aktuellen Luftraumbedingungen von Bodenstationen und Luftfahrzeugen im flugnahen Raum erfasst, analysiert und - ohne die Reaktionsgeschwindigkeit eines Flugzeugführers zu überfordern - Entscheidungshilfen auf einem oder mehreren Displays rechtzeitig darstellt. Damit ist der Pilot eines Flug- zeuges in die Lage versetzt, kurzfristig ein Flugmanöver zur Verhinderung einer Flugzeugkollision einzuleiten.

Im durch Air Traffic Control (ATC) kontrollierten Luftraum geschieht die Vermeidung von Kollisionen in erster Linie durch die Koordination der Flugzeuge durch ATC Fluglotsen vom Boden aus. Die Kommunikation Flugzeug ATC benutzt dabei im Flugzeug einen Transponder oder Sprachkommunikation mittels Funkgeräten. Darüber hinaus sind Lösungen bekannt, bei denen ein in Flugzeugen installiertes "Traffic Collision Avoidance System" (TCAS) ein Kollisionswarngerät darstellt.

Dessen situationsdarstellende Anzeige auf dem Display gibt dem Piloten einen Überblick über die in seiner Umgebung befindlichen Flugzeuge, soweit diese ebenfalls mit TCAS ausgerüstet sind. In kritischen Situationen initiiert es eine Kollisionswarnung bei gleichzeitiger Anzeige des Kollisionsflugzeuges, und schlägt dem Piloten ein vertikales Ausweichmanöver vor.

Auch die Ausstattung eines Luftfahrzeugs mit einem konventionellen Radargerät ist geeignet, dem Piloten in seiner Nähe befindliche andere Luftfahrzeuge anzuzeigen (auch solche, die nicht mit TCAS ausgerüstet sind) und den Piloten vor Kollisionen zu warnen.

Die US 2011/016984 A1 beschreibt ein Verfahren zur Detektion von Flugkörpern. Es handelt sich um ein bi-statisches Radarkonzept, bei der von einem Satelliten bekannter Position Radarsignale emittiert werden, welche an dem zu ortenden Flugkörper reflektiert und die reflektierten Signale von dem Nutzer des Ortungssystems (z.B. an Bord eines Flugzeugs) empfangen werden. Die WO 2011/157723 A1 beschreibt ein System zur Vermeidung von Kollisionen zwischen einem Fahrzeug und einem Hindernis, wobei das Hindernis Transponder- signale aussendet. Mittels mehrerer am Fahrzeug angeordneter Empfangs- Antennen kann aus dem empfangenen Transpondersignal der Ort des Hindernisses detektiert werden.

Beim Einsatz von UAVs in militärischen Überwachungsgebieten sind diese Systeme allerdings nicht anwendbar, da diese Systeme auf dem Prinzip des Aussendens von elektromagnetischen Wellen basieren. Dadurch besteht die Gefahr der frühzeitigen Entdeckung des UAVs. Insbesondere Radargeräte sind außerdem teuer, schwer und manchmal schwer in ein Luftfahrzeug einbaubar. Neben aktiven Radargeräten (mono-statische Radargeräte) sind auch sogenannte Passivradare bekannt. Diese verfügen über keine eigene Sendeeinheit, sondern verwenden zur Zielbeleuchtung andere, nicht-kooperative Sender (z.B. FM-, DAB-, DVB-T-, GSM-Sender, etc.). Die Zieldetektion des Passivradars basiert auf einem Korrelationsprozess des am Ziel, z.B. eines Flugkörpers reflektierten Signals mit dem direkt vom Beleuchter empfangenen Signal.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit welchem es für ein Fluggerät möglich ist, den es umgebenden Luftraum auf sich etwaig nähernde andere Fluggeräte mit hoher Zuverlässigkeit zu überwachen, ohne dass es dazu selbst elektromagnetische Wellen aussendet.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des geltenden Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Detektion eines Flugkörpers mittels eines Fluggeräts, ohne dass das Fluggerät dazu selbst elektromagnetische Wellen sendet. Gemäß der Erfindung werden mit einem sich an Bord des Fluggeräts befindlichen Passivradargerät Sendesignale eines Sekundärradargeräts sowie vom Flugkörper reflektierte oder emittierte Signale empfangen und es wird aus den Laufzeiten der im Fluggerät empfangenen Signale die Entfernung, Position und Bewegung des Flugkörpers relativ zum Fluggerät bestimmt. Bei dem Sekundärradargerät kann es sich um ein stationäres Gerät am Boden handeln oder um ein bewegtes Gerät am Boden oder um ein schwimmendes Gerät oder um ein fliegendes Gerät. Die Position des Sekundärradargeräts muss dem Fluggerät zu jedem Zeitpunkt bekannt sein. Im Weiteren wird als Fluggerät dasjenige Luftfahrzeug bezeichnet, welches mittels Empfang von elektromagnetischen Wellen seinen sich umgebenden Luftraum überwacht, ohne dazu selbst elektromagnetische Wellen zu senden. Als Flugkörper wird dasjenige Luftfahrzeug bezeichnet, welches sich im Luftraum um das Flugge- rät befindet und sich diesem eventuell nähert.

Der Empfang von elektromagnetischen Wellen erfolgt an Bord des Fluggeräts zweckmäßig mittels einer omni-direktionalen Antenne und/oder einen richtungsabhängigen Antenne. Die Antennen sind an dem Fluggerät zweckmäßig derart angeordnet, dass eine Detektion aus dem gesamten Raumwinkelbereich möglich ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden potentiell empfangene ADS-B Signale bei der Bestimmung der Entfernung des Flugkörpers vom Fluggerät berücksichtigt. Automatic Dependent Surveillance (ADS) bedeutet automatische bordabhängige Überwachung und ist ein System der Flugsicherung zur Anzeige der Flugbewegungen im Luftraum. Die Luftfahrzeuge bestimmen selbständig ihre Position, beispielsweise über Satellitennavigationssysteme wie GPS und EGNOS. Die Position und andere Flugdaten, wie Flugnummer, Flugzeugtyp, Zeitsignal, Geschwindigkeit, Flughöhe und geplante Flugrichtung, werden kontinuierlich - typischerweise einmal pro Sekunde - und ungerichtet abgestrahlt. Das Verfahren wird somit ADS-B (broadcast), genauer als ADS-B out für Output bezeichnet.

Das Sekundärradarprinzip ist bekanntermaßen ein Ortungsverfahren mit Laufzeit- messung, das im Gegensatz zur herkömmlichen Radartechnik nicht mit der am Ziel reflektierten Energie, also dem passiven Echo eines Zieles arbeitet, sondern bei dem sich an Bord des Zieles ein aktives Antwortgerät (Transponder) befindet. Dem Sekundärradar antworten die Ziele aktiv auf ein empfangenes Radarsignal mit dem Aussenden einer Antwort auf der gleichen oder einer anderen Frequenz. Bei dem in der Zivilluftfahrt verwendeten System wird die Abfrage auf der Frequenz 1030 MHz und die Antwort auf der Frequenz 1090 MHz übertragen. Hierzu wird der Radarimpuls mit einer Antenne empfangen und löst die Ausstrahlung eines charakteristischen„Echos" über die gleiche Antenne aus. Bei der Erfindung wird das Sekundärradar als Beleuchter des Flugkörpers für das Passivradargerät verwendet.

In einer ersten Variante der Erfindung verwendet das Passivradargerät die am Flugkörper reflektierten Signale der von dem Sekundärradargerät emittierten Sendesignale. Mit anderen Worten, das Passivradar des Fluggeräts empfängt als erstes Signal das direkte Signal des Sekundärradars und als zweites Signal das am Flugkörper reflektierte Signal des Sekundärradars.

Die Signale dieser beiden Quellen, d.h. Sekundärradar und Flugkörper als Reflek- tionsobjekt, haben eine niedrige Pulswiederholfrequenz (PRF, insbesondere kleiner als 1000 pps - pulses per second -, insbesondere 500 pps). Dadurch kann gewährleistet werden, dass keine Mehrdeutigkeiten in den empfangenen Signalen auftreten. Die Signale eines Sekundärradars bestehen typischerweise aus wenigen, kurzen Pulsen (insbesondere mit einer Pulsbreite kleiner als 2με, z.B. mit einer Pulsbreite von 0,8με). Die kurzen Pulslängen bewirken, dass sich bei entsprechend großen Weglängenunterschieden (im genannten Beispiel einer Pulsbreite von Ο,βμε ist der benötigte Weglängenunterschied größer als 240m) die direkten und reflektierten Signale nicht gegenseitig überlagern (wie dies z.B. bei kontinuierlich sendenden Rundfunksendern als Beleuchter der Fall wäre).

Das von dem Flugkörper reflektierte Signal (zweite Signal) des Sekundärradars wird von dem Fluggerät gegenüber dem direkt von dem Sekundärradar empfangenen Signal (erste Signal) mit einer Zeitverzögerung empfangen. Die Zeitverzögerung zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal ist proportional zur Summe aus der Entfernung zwischen Sekundärradar und Flugkörper und der Entfernung zwischen Fluggerät und Flugkörper abzüglich der Entfernung zwischen dem

Sekundärradar und dem Fluggerät.

In einer zweiten Variante der Erfindung verwendet das Passivradargerät Antwortsignale eines an Bord des Flugkörpers befindlichen Transponders. Mit anderen Worten, das Passivradar des Fluggeräts empfängt das Antwortsignals des

Transponders des Flugkörpers auf das Abfragesignal des Sekundärradars und wertet dieses in Verbindung mit dem direkt empfangenen Signal des Sekundärradargeräts nach Methoden der Passivradartechnik aus.

Der Transponder des Flugkörpers antwortet bekanntermaßen auf das Abfragesignal des Sekundärradars nach einer festgelegten Zeitverzögerung. Das Passivradar empfängt somit als erstes Signal das Abfragesignal des Sekundärradars und als zweites Signal das von dem Flugkörper ausgesendete zeitverzögerte Antwortsignal.

Die Zeitverzögerung zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal ist somit die Summe aus einer festen Zeitverzögerung, hervorgerufen durch den Transponder im Flugkörper, und einer Zeitverzögerung proportional zur Summe aus der Entfernung zwischen Sekundärradar und Flugkörper und der Entfernung zwischen Fluggerät und Flugkörper abzüglich der Entfernung zwischen dem Sekundärradar und dem Fluggerät.

In einer geeigneten Ausführung der zweiten Variante können Mode S bzw. Mode C Daten des empfangenen Antwortsignals verwendet werden. Dadurch ist es möglich, zusätzlich zur Entfernung des Flugkörpers vom Fluggerät auch direkt die Höhe, die relative Lage sowie die extrapolierte vertikale Geschwindigkeit des Flugkörpers zu bestimmen. Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips in einer ersten Variante,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips in einer zweiten Variante.

Ein z.B. am Boden befindliches, stationäres Sekundärradar SR sendet periodisch Abfragesignale AS aus. Diese Abfragesignale AS treffen auf einen Flugkörper FK. Die Abfragesignale AS erreichen auf direktem Weg auch ein mit Passivradar ausgestattetes Fluggerät FG, welches sich in der Umgebung des Flugkörpers FK befindet. In einer ersten Variante der Erfindung (Fig.1 ) werden die Abfragesignale AS von dem Flugkörper FK reflektiert. Diese Reflektionssignale RS empfängt das Passivradar des Fluggeräts FG. Zum Empfang dieser Signale RS ist das Fluggerät FG mit einem Empfangsantennen EA, z.B. omni-direktionalen und/oder richtungsabhängigen Antennen ausgestattet.

In einer zweiten Variante der Erfindung (Fig.2) werden die Abfragesignale AS von einem Transponder T an Bord des Flugkörpers FK empfangen. Der Flugkörper FK sendet über entsprechende Antennen ein Antwortsignal ANS aus. Dieses Antwortsignal ANS wird von dem Passivradar PR des Fluggeräts FG empfangen und verarbeitet.

Aufgrund der Signaleigenschaften des Sekundärradars (insbesondere die Eigenschaft einer pulsförmigen Abstrahlung, wie oben beschrieben) überlagern sich die vom Flugkörper FK reflektierten oder emittierten Signale RS, ANS zeitlich mit den durch das Fluggerät FG direkt empfangen Signalen SA nicht gegenseitig. Aufgrund der niedrigen Pulswiederholfrequenz des Sekundärradargeräts können die vom Flugkörper FK reflektierten oder emittierten Signale RS, ANS eindeutig den zugehörigen direkt empfangenen Signalen zugeordnet werden. Die Korrelation des direkten Signals mit dem reflektierten oder emittierten Signal wird dadurch wesent- lieh erleichtert und die Detektionsleistung des Passivradargeräts gesteigert.