Positionsbestimmung von Luftfahrzeugen via Auswertung der Laufzeitunterschiede von Sprechfunksignalen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird auf eine Teilaufgabe der Flugsicherung eingegangen, nämlich eingehende Funksprüche im Frequenzband 117,975 MHz bis 137 MHz den im kontrollierten Luftraum befindlichen zivilen Luftfahrzeugen zuzuordnen. Als Modulationsverfahren wird im zivilen Flugfunk analoge Amplitudenmodulation eingesetzt. Traditionell wird für diese Teilaufgabe eine eigene Infrastruktur an Masten mit speziellen Peilantennen (“Adcock Peiler”) aufgebaut. Diese Infrastruktur ist jedoch teuer. Als Vorschlag zur Verbesserung der derzeit verwendeten Ortungsmethode wird die Ortung einer Funksignalquelle via Trilateration mittels einer commercial off-the-shelf erhältlichen software-defined radio Implementierung diskutiert. Diese benutzt als Zeitreferenz keine satellitengestützten Navigationssignale, sondern einen ortsfesten terrestrischen Rund- funksender. Diese alternative Methode der Positionsbestimmung wird hinsichtlich der Genauigkeit auf deren unterschiedliche Einflussfaktoren untersucht und anschließend in einem praktischen Experiment evaluiert.Im Experiment, das im Großraum Wien durchgeführt wurde, konnte für die im Versuch nachgestellte Situation die Eignung der Ortung via Trilateration mit einem mittleren euklidischen Ortungsfehler von 113,5 m bestätigt werden.

This master thesis analyzes a sub-task of air traffic control, namely assigning incoming radio messages in the 117.975 MHz to 137 MHz frequency band to civil aircraft in controlled airspace. The modulation method used in civil aviation radio is analog amplitude modulation. Traditionally, a separate infrastructure is set up on masts with special direction finding antennas ("Adcock direction finders") for this subtask. However, this infrastructure is expensive. As a proposal to improve the currently used positioning method, the positioning of a radio signal source via trilateration using a commercially available off-the-shelf software-defined radio implementation is being discussed. This does not use satellite-based navigation signals as a time reference, but a fixed terrestrial radio transmitter. This alternative method of position determination is examined with regard to the accuracy of its various influencing factors and subsequently evaluated in a practical experiment, in which the suitability of positioning via trilateration with a mean Euclidean positioning error of 113.5 m was confirmed for the situation simulated in the experiment.