CN106704944B - 动态飞机外部灯单元以及操作动态飞机外部灯单元的方法 - Google Patents

动态飞机外部灯单元以及操作动态飞机外部灯单元的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及动态飞机外部灯单元和操作动态飞机外部灯单元的方法。动态飞机外部灯单元(2)根据用于照明飞机环境的不同扇区的至少两种发光分布而发射光，包括：多个LED(10)，其中的至少两个子组单独可控，至少两个子组中的每个与至少两种发光分布中的相应一个相关联；光学系统(12)，用于将从多个LED(10)输出的光变换为至少两种发光分布；控制单元(16)，用于控制多个LED(10)；和光检测器(14)，光检测器用于检测作为至少两种发光分布的一部分由动态飞机外部灯单元(2)发射且由飞机环境反射的光，且用于输出光检测信号，控制单元(16)耦合到光检测器(14)以用于接收光检测信号，控制单元(16)用于确定距反射光的飞机环境的距离，用于响应于所确定的距离而在多个LED的至少两个子组之间切换。

Description

动态飞机外部灯单元以及操作动态飞机外部灯单元的方法
技术领域
本发明是属于飞机外部照明的领域。具体来说，本发明是属于具有多个操作模式的飞机外部灯单元的领域。
背景技术
几乎所有的飞机都配备有外部灯。举例来说，大型客机具有广泛多种外部灯。实施例是导航灯或位置灯、信标灯、防碰撞灯或频闪灯、机翼灯、滑行灯、着陆灯、跑道转弯灯等等。示范性直升机通常具有着陆灯、搜索灯等等。在大量不同的灯以及不断增加的使灯适应于特定操作情形的情况下，飞行员和/或空中机组人员正确且有利地操作这些灯的负担已经变得相当大。
因此，提供减少飞行员和/或空中机组人员的操作负担的飞机外部灯单元将是有益的。
发明内容
本发明的示范性实施方案包含一种动态飞机外部灯单元，能够根据用于照明飞机环境的不同扇区的至少两种发光分布而发射光，所述动态飞机灯单元包括：多个LED，所述多个LED中的至少两个子组是单独可控的，所述至少两个子组中的每一者与所述至少两种发光分布中的相应一者相关联；光学系统，用于将从所述多个LED输出的光变换为所述至少两种发光分布；控制单元，用于控制所述多个LED；以及光检测器，所述光检测器被布置成用于检测作为所述至少两种发光分布的一部分由所述动态飞机外部灯单元发射且由所述飞机环境反射的光，且被构造成用于输出光检测信号，其中所述控制单元耦合到所述光检测器以用于接收所述光检测信号，被构造成用于确定距反射所述光的所述飞机环境的距离，且被构造成用于响应于所确定的所述距离而在所述多个LED的所述至少两个子组之间切换。
本发明的示范性实施方案允许通过提供飞机外部灯单元而减少飞行员和/或空中机组人员工作负荷，所述飞机外部灯单元响应于距飞机环境中的对象的距离而在不同照明模式之间切换而不需要飞行员和/或空中机组人员的交互。举例来说，在飞机的着陆进场的高压力阶段，飞机外部灯单元的示范性实施方案可以提供着陆灯功能性，其特征在于窄的高强度照明光束，以便照明着陆跑道，然后切换到滑行灯模式，其特征在于较宽的强度较低的照明光束，以便照明飞机环境的较广扇区且使飞机从机场的更多位置更好地可见。所述灯单元可以被构造成用于在着地之前的预定高度处执行此切换，从而使飞行员免于手动切换灯单元的任务。动态飞机外部灯单元的其它示范性实施方案可以在接近于地面的搜索飞行的高压力阶段中帮助直升机飞行员。例如可能动态飞机外部灯单元根据特征在于极窄的搜索灯光束的搜索灯模式发射发光分布，且动态飞机外部灯单元在距地面的预定距离处切换到特征在于较宽发光分布的着陆灯模式，以便当在距地面的此短距离处飞行时使飞行员知道潜在的障碍。在此情况中，使飞行员免于在照明模式之间手动切换的任务，且接收到关于距地面的距离较小的额外警报。
根据本发明的示范性实施方案的飞机外部灯单元称为动态飞机外部灯单元，因为其能够输出多种发光分布。这些发光分布中的每一者照明飞机环境的不同扇区。术语“飞机环境的不同扇区”不一定指代飞机环境的互斥的扇区。相反，与不同发光分布相关联的不同扇区可以重叠。然而，由于它们是不相同的，因此动态飞机外部灯单元能够根据至少两种不同发光分布而发射光。不同发光分布中的每一者与多个光源的相应子组相关联。换句话说，多个光源的特定子组可以导致提供特定发光分布，而所述多个LED的另一子组可以导致另一发光分布。
动态飞机外部灯单元的光学系统将从多个LED输出的光变换为多个发光分布。换句话说，对于所述多个LED的给定子组，光学系统将从所述给定子组输出的光变换为相关联的发光分布。再换句话说，光学系统针对所述多个LED的给定子组使对应发光分布成形。在此上下文中，可能提供实现从所有所述多个LED输出的光的一个单个光学系统。然而，也可能提供与所述多个LED的互斥子组相关联的两个或更多个光学子系统。光学系统一般提供动态飞机外部灯单元在给定操作模式中的所需的方向和所需的张开角。
控制单元控制所述多个LED，因此实现在任何给定时间点所述多个发光分布中的所需一者的发射。具体来说，控制单元可以接通与所需发光分布相关联的所述多个LED的所需子组，以便实现此所需发光分布和所需照明模式。可能所述多个LED中的每一者是通过控制单元个别可控的，或者LED的群组是联合可控的。
光检测器检测作为飞机环境的照明的部分的由飞机外部灯单元发射的光。以此方式，光检测器不是例如在现有技术中使用的激光距离测量系统等单独距离测量系统的部分。相反，光检测器检测作为所述照明的部分的可见光。反射的光是飞机环境的照明的副产物，使得根据本发明的示范性实施方案不需要额外光源来用于距离测量。光检测器输出光检测信号。所述光检测信号可以是作为模拟信号或呈数字化版本的检测到的光量的直接表示。然而，也可能在光检测信号的输出之前实行预处理步骤。举例来说，可能光检测信号含有关于光检测器检测到的特性事件的信息，而不需要实际上随着时间发射检测到的光的过程。
控制单元被构造成用于基于所述光检测信号确定距反射光的飞机环境的距离。取决于在光检测器内完成的预处理的量，控制单元可以在各种程度上分析光检测信号。控制单元还可以使光检测信号与关于在检测操作期间由动态飞机外部灯单元发射的光的信息相关。基于所述距离的确定，控制单元被构造成用于通过在所述多个LED的不同子组之间切换而在不同发光分布之间切换。换句话说，控制单元基于确定的距离而选择LED的特定子组以用于发射特定光强度分布。
根据又一实施方案，所述动态飞机外部灯单元是飞机着陆灯。如上文以示范性方式论述，根据本发明的示范性实施方案的动态飞机外部灯单元可以作为飞机着陆灯以尤其有益的方式使用。在跑道进场期间，飞行员和/或空中机组人员可能忙于处置飞机，因而动态飞机外部灯单元在不同照明模式之间(即，在不同发光分布之间)的自动切换是尤其有益的。
根据又一实施方案，动态飞机外部灯单元被构造成用于发射具有多个发射光脉冲的光，其中光检测器检测由飞机环境反射的响应光脉冲。光脉冲是接收关于反射光的飞机环境的信息的有效方式。由于响应光脉冲可以与发射光脉冲相关，因此可以分析响应光脉冲与发射光脉冲之间的各种偏差，例如滞后、脉冲持续时间、脉冲形状、脉冲强度等等，且可以用于分析飞机环境。发射光脉冲可以具有对人眼不可见的频率，例如至少50 Hz的频率，具体来说在50 Hz到200 Hz之间的频率。以此方式，动态飞机外部灯单元可以针对一个或多个或所有不同发光分布以脉冲方式操作，而此脉冲操作对人眼不可见。也可能动态飞机外部灯单元一般以连续方式操作，其中以规则间隔发出一系列发射光脉冲。所述规则间隔可以在5秒到15秒之间，即，可能每5到15秒(例如，每5秒、每10秒或每15秒)存在一个系列的发射光脉冲。
根据又一实施方案，所述控制单元被构造成用于基于所述发射光脉冲与所述响应光脉冲之间的滞后而确定距反射所述光的所述飞机环境的所述距离。换句话说，通过确定给定发射光脉冲与相关联响应光脉冲之间的滞后，所述响应光脉冲由在相关联发射光脉冲期间发出的光构成，可以可靠地确定距反射光的飞机环境的距离，即距所照明对象的距离。
根据又一实施方案，控制单元被构造成用于基于响应光脉冲的强度和持续时间而确定飞机滑翔角度。由于导致飞机环境中的扩展照明区域的动态飞机外部灯单元的张开角，且由于朝向光检测器反射光的飞机环境的多个点，响应脉冲针对照明方向与扩展飞机环境之间的不同角度具有不同的强度和持续时间。由于动态飞机外部灯单元通常具有相对于飞机结构的固定位置，因此响应光脉冲的强度和持续时间的这些差异可以用来确定朝向在飞机环境中反射光的对象的进场角度。可能控制单元使用此进场角度作为在进场期间飞机的滑翔角度的估计。也可能控制单元基于此进场角度确定到机场的进场是否当前在进行中，因为控制单元可以被构造成用于具有朝向跑道的滑翔角度总是在2°到5°之间的信息。基于此知识，可能控制单元将特定进场角度解译为不是滑翔角度，因为所述进场角度不是可行的滑翔角度。
根据又一实施方案，所述控制单元被构造成用于基于响应光脉冲的形状而确定反射光的飞机环境的表面特征。举例来说，由混凝土或柏油或柏油与混凝土的组合制成的延伸对象可以反射光以使得响应光脉冲具有初始的峰和从所述峰开始单调减小的形状。这是响应光脉冲的形状可以如何用以推断反射光的飞机环境的对象的表面特征的实施例。
根据又一实施方案，所述控制单元被构造成用于基于响应光脉冲的强度、持续时间和形状中的至少一者而确定反射光的飞机环境是否为跑道。在特定实施方案中，控制单元被构造成用于在响应光脉冲的强度和持续时间指示2°到5°之间的滑翔角度的情况下和/或在响应光脉冲的形状指示柏油、混凝土和柏油与混凝土的组合中的一者的情况下确定反射光的飞机环境是跑道。换句话说，控制单元可以被构造成用于使用从光脉冲的形状推断的反射光的对象的表面特征的信息以及从响应光脉冲的强度和持续时间推断的关于进场角度的信息中的一者或两者来确定到跑道的进场正在进行。控制单元可以被构造成用于使得此确定是稍后切换发光分布的先决条件。换句话说，控制单元可以被构造成用于在先前检测到跑道的情况下仅切换到地面照明模式或接近地面照明模式，例如滑行灯模式。
根据又一实施方案，所述控制单元被构造成用于基于所述发射光脉冲与所述响应光脉冲之间的滞后的变化而确定飞机进场速度。飞机进场速度的此确定可以用作飞机是否真的在跑道进场机动的过程中的检查。
根据又一实施方案，控制单元被构造成用于基于以下各项中的至少一者而从与着陆灯模式光强度分布相关联的所述多个LED的第一子组切换到与滑行灯模式光强度分布相关联的所述多个LED的第二子组：距反射所述光的所述飞机环境的所述距离，滑翔角度，反射所述光的所述飞机环境的表面特征，所述飞机环境是跑道的确定，以及飞机进场速度。针对从所述多个LED的第一子组切换到所述多个LED的第二子组而考虑的这些参数中的所述一者或多者在此实施方案中是从响应光脉冲确定。
根据又一实施方案，所述动态飞机外部灯单元是直升机搜索和着陆灯，被构造成用于响应于所述距离低于预定阈值而从所述多个LED的与搜索灯模式光强度分布相关联的第一子组切换到所述多个LED的与着陆灯模式光强度分布相关联的第二子组。换句话说，当控制单元确定距所照明对象的距离低于预定阈值时，控制单元切换到着陆灯模式光强度分布而不需要飞行员/空中机组人员的交互。以此方式，使飞行员免于处置灯模式切换的任务。由于搜索灯模式经常采用极窄的强光束，因此这种照明模式通常导致眼睛已适应强光束的飞行员对环境的其余部分的感知减少。以此方式，搜索灯模式会带来飞行员忽视直升机环境的其余部分的固有风险。通过当接近于地面时切换到着陆灯模式，直升机搜索和着陆灯能够提升飞行员对在搜索灯光束之外的潜在障碍的感知。所述预定阈值可以例如在20m到40 m之间，具体来说大约30 m。
应当指出，以上关于飞机着陆灯描述的额外特征和修改也适用于直升机搜索和着陆灯。具体来说，此直升机灯也可以被构造成用于发射具有多个发射光脉冲的光，其中所述光检测器检测由所述飞机环境反射的响应光脉冲。
根据又一实施方案，所述飞机外部灯单元进一步包括与所述光检测器相关联的光检测器透镜，所述光检测器透镜朝向所述光检测器引导来自预期反射扇区的光，所述预期反射扇区具有在水平方向上20°到40°之间以及在垂直方向上10°到20°之间的张开角，且所述预期反射扇区以5°到10°之间的方向角被引向下。以此方式，光检测器指向飞行员的常规视场。此视场可以对应于飞机外部灯单元指向的照明方向，使得光检测器可以拾取朝向飞机反射的光的较大部分。这有助于实现准确的光检测和/或降低光检测器的灵敏度要求。
本发明的示范性实施方案进一步包含一种操作动态飞机外部灯单元的方法，所述动态飞机外部灯单元具有多个LED、光学系统和光检测器，所述方法包括以下步骤：接通所述多个LED的第一子组，从而经由所述光学系统发射具有第一光强度分布的光；通过所述光检测器检测由所述多个LED的所述第一子组发射且由飞机环境反射的光；基于所述通过所述光检测器检测光的步骤而确定距反射所述光的所述飞机环境的距离；以及响应于所确定的所述距离而接通所述多个LED的第二子组，从而经由所述光学系统发射具有第二光强度分布的光。通过所述操作动态飞机外部单元的方法，可以类似方式实现上文关于动态飞机外部单元描述的效果。而且，上文关于动态飞机外部单元描述的额外特征和修改以类似方式适用于控制所述动态飞机外部单元的方法。与此一起公开类似的方法步骤，具体来说类似于上文描述的控制单元的构造的方法步骤。
根据操作动态飞机外部灯单元的方法的又一实施方案，所述动态飞机外部灯单元是飞机着陆灯，所述第一光强度分布是着陆灯模式光强度分布，所述第二光强度分布是滑行灯模式光强度分布。
根据又一实施方案，所述方法包括以下步骤：确定反射所述光的所述飞机环境是跑道，这是在所述接通所述多个LED的所述第二子组的步骤之前实行。
附图说明
相对于附图来描述更多的示范性实施方案，其中：
图1a以示意图展示根据本发明的一个示范性实施方案的飞机外部灯单元；
图1b展示在一个不同操作模式中的图1a的飞机外部灯单元；
图2a展示在跑道进场期间图1a的飞机外部灯单元；
图2b关于飞机跑道来展示飞机外部灯单元；
图3a和图3b展示由图1a的飞机外部灯单元的光检测器检测的针对两种不同进场情形的两个示范性响应光脉冲；
图4展示根据本发明的示范性实施方案的配备有飞机外部灯单元的示范性飞机；以及
图5展示根据本发明的示范性实施方案的配备有飞机外部灯单元的示范性直升机。
具体实施方式
图1a展示根据本发明的飞机着陆灯2的示范性实施方案。飞机着陆灯2是根据本发明的示范性实施方案的动态飞机外部灯单元的特定实施方案。因此也称为飞机外部灯单元2。
在图1a的示范性实施方案中以横截面示意图展示飞机外部灯单元2。飞机外部灯单元2包括外壳4和安装板6，飞机外部灯单元2的大多数其它元件安装到所述安装板上。安装板6安置于外壳4的内部。飞机外部灯单元2进一步包括透镜盖8，所述透镜盖形成飞机外部灯单元2的最外部分且飞机外部灯单元2发射光穿过所述透镜盖。
飞机外部灯单元2包括多个LED 10。具体来说，所述多个LED 10是LED阵列。进一步具体来说，LED阵列是具有LED 10的规则排列的二维矩阵，例如LED的栅格状排列。在图1a的示意性横截面图中，展示LED 10的二维阵列的一部分，即八个LED 10的线性排列的区段，作为仅说明性的实施例。
飞机外部灯单元2进一步包括与所述多个LED 10相关联的透镜12。透镜12是示范性光学系统，用于使来自由所述多个LED 10发射的光的发光分布成形，所述发光分布由飞机外部灯单元2发射穿过透镜盖8。透镜12是旋转对称透镜，其中心轴对应于LED 10的阵列的中心。在图1a的示范性实施方案中，透镜12是使由所述多个LED 10发射的光聚焦的准直透镜。经由两条光线20说明透镜12对由接近于LED 10的阵列的中心的LED发射的光实行相当好的准直。以此方式，当操作接近于LED 10的阵列的中心的LED时，可以实现窄输出光束。此窄输出光束是飞机外部灯单元2的可能发光分布的一个实施例。所述光束照明飞机环境的窄扇区。
飞机外部灯单元2进一步包括安装到安装板6的光检测器14。光检测器14与光检测器透镜18相关联。在图1a的示范性实施方案中，光检测器透镜18是旋转对称透镜，且相对于光检测器14被布置成使得穿过光检测器透镜18的中心的轴线延伸穿过光检测器14。光检测器14和光检测器透镜18的此组合相对于所述多个LED 10和透镜12偏移。不存在从所述多个LED 10中的任一者到光检测表面指向光检测器透镜18的光检测器14的直接光路径。
飞机外部灯单元2进一步包括控制单元16，所述控制单元连接到所述多个LED 10且连接到光检测器14。控制单元16控制所述多个LED 10。如下文将阐释，控制单元16考虑由光检测器14产生且输出到控制单元16的光检测信号以用于控制所述多个LED 10。
图1b展示在一个不同操作模式中的图1a的飞机外部灯单元2。在图1a中针对接近于所述多个LED 10的中心的LED被接通的情况展示示范性光线20，而图1b展示从所述多个LED 10的中心最大偏移的LED被接通的情形。对于此情况，展示以参考标号22表示的两条示范性光线。可见，对于从LED 10的阵列的中心偏移的LED，透镜12的准直不是那么有效。以此方式，由飞机外部灯单元2发射的光与图1a中所示的操作模式相比具有更宽的张开角。从图1a和图1b的比较显而易见，可以用LED 10的阵列实现各种不同的发光分布。取决于哪些LED被操作，可以实现更宽或更窄的发光分布。而且，可以实现在图1a和1b的绘图平面中朝向顶部成角度或朝向底部成角度的发光分布。而且，通过LED 10的加在一起的光强度，也可以实现具有各种强度的发光分布。举例来说，实现具有朝向跑道成角度的窄光束的着陆灯模式光强度分布是可能的。然而，也可能同一个飞机外部灯单元2提供滑行灯模式光强度分布，所述光强度分布强度较低且具有用于照明飞行员前方的机场的较大部分的较宽张开角。应当指出，可以经由LED 10的调光或者经由操作适当数目的LED 10来实现所需的光强度，在具有大量LED的阵列的情况中操作适当数目的LED是尤其好的选择。
图2a展示在反射检测操作的过程中的图1a和1b的飞机外部灯单元2。为此目的，展示机场中通常遇到的朝向跑道30的发光和从跑道30的反射。应当指出，图2a并未以任何方式按比例缩放。以与图1a和1b相同的大小展示飞机外部灯单元2。虽然在现实中大得多，但将跑道30描绘为小的对象。而且，飞机外部灯单元2与跑道30之间的距离(比用于进场的大部分的这两个要素中的任一者大得多)在图2a的描绘中相当小。为了澄清图2a仅是示意性的且飞机外部灯单元2与跑道30之间存在较大的比例改变，以虚线展示下文将详细描述的说明性光线24和26的一部分。这指示飞机外部灯单元2与跑道30之间的距离并未以任何方式按比例缩放。
在图2a中，以成角度方式展示飞机外部灯单元2，所述飞机外部灯单元可以是附接到在进场期间从飞机机身向下延伸的飞机前部行走机构的着陆灯。此角度说明在朝向跑道30的滑翔进场期间整个飞机且因此飞机外部灯单元的成角度特征。同样，在图2a中为了说明性目的而夸大了飞机外部灯单元2的向下角度。
参考标号24指示来源于LED 10的阵列的中心LED中的一者、由飞机外部灯单元2发射且到达跑道30以用于其照明的示范性光线。假定飞机外部灯单元2在着陆灯模式中操作，其中LED阵列的中心LED被接通，且飞机外部灯单元2朝向跑道30发射相当高聚焦的窄光束。在图2a的示范性实施方案中，跑道30是混凝土或者柏油或者混凝土与柏油的组合。由此，跑道30具有粗糙表面(在光学方面)，且因此以漫射方式反射到达的光。由于此漫反射，光线24的光的部分形成光线26，所述光线26通过透镜盖8和光检测器透镜18到达光检测器14。换句话说，光检测器18能够检测由LED 10发射且由跑道30反射的光。
显然LED 10中的每一者发出许多光线，这些光线在不同点到达跑道30，且跑道30的不同点反射/散射光到各种方向中，此光中的一些光到达光检测器14。由于不同的光路径，存在光线的不同行进时间。因此，当全部或选定子组的LED 10发射有限的短长度的光脉冲时，朝向跑道30和返回朝向光检测器14的不同光路径导致光线的不同行进时间，从而导致光检测器14处的光的时变检测。换句话说，对于每一个此类发射光脉冲，光检测器检测响应光脉冲，所述响应光脉冲具有不同于发射光脉冲的特性。现在将关于图3描述此情形。
图3a和3b展示由光检测器14检测的针对两种不同进场情形的两个示范性响应光脉冲40、42。针对短持续时间的发射光脉冲的发射以及所述短持续时间中的恒定强度的情况来检测这些响应光脉冲40、42。举例来说，典型的光发射脉冲的持续时间可以小于5 ms。每一个此类发射光脉冲导致光检测器14处检测到响应光脉冲。响应光脉冲可以特征在于相对于发射光脉冲的开始的所述光脉冲的开始，即，与发射光脉冲相比的响应光脉冲的滞后。在图3a和3b的x轴上以μs为单位指示此滞后。
响应光脉冲可以进一步特征在于由图3a和3b中的字母I参考的初始强度、由图3a和3b中的字母D指示的响应光脉冲的持续时间，以及响应光脉冲的形状。响应光脉冲的所有这些参数都含有关于飞行情形和/或反射光的所照明飞机环境的特性的信息，即，关于当前实施方案中的跑道30的表面特征。
滞后是距跑道30的距离的度量。具体来说，滞后是光从LED 10到跑道30且回到光检测器14走最短路径需要的时间。这意味着将滞后除以2且将滞后乘以光速是飞机外部灯单元2与跑道30之间的距离的极准确的度量。
根据一些基本特性(例如峰在开始处，且随后单调减小)在图3a和3b中类似的响应光脉冲的形状是反射光的对象的表面特征的指示。所展示响应光脉冲40、42就是反射光的例如混凝土或柏油的表面的特性。因此，取决于在将信号传递到控制单元16之前的处理水平，光检测器14或控制单元16可以确定反射光的对象由混凝土/柏油制成。为了做出此确定，控制单元可以被构造成用于分析在响应光脉冲的开始处的强度峰的突变性，且可以被构造成用于分析在此初始峰之后的减小的斜率和/或函数。
初始峰的强度以及初始峰的持续时间是飞机的进场角度的指示符。在图3a中，响应光脉冲40具有在相对尺度(其细节与本发明无关)上稍微大于0.1的初始强度峰以及2 μs的持续时间。此强度水平和持续时间是3.5°的滑翔路径的指示，即，大约3.5°的进场角度的指示。在图3b中，响应光脉冲42的峰强度水平在同一尺度上稍微小于0.1，且响应光脉冲的持续时间是大约3 μs。这些值是大约4.0°的滑翔路径的指示。为了从所述持续时间和初始峰的强度确定滑翔路径角度，控制单元可以具有用于得到这些结论的查找表或公式或其它种类的算法。
推断此种信息的可能性允许控制单元16据此操作飞机外部灯单元2。作为示范性实施方案，描述在到跑道的飞机进场期间飞机外部灯单元的操作。为了说明性目的，在图4中以俯视图描绘配备有飞机外部灯单元2的示范性飞机100，所述飞机外部灯单元安装到飞机100的前部行走机构。在飞行的进场阶段的起始后，控制单元16选择所述多个LED中的预定子组用于在着陆灯模式中发射光。具体来说，控制单元16选择接近于LED 10的阵列的中心的LED，以便提供窄着陆光束。图4中描绘此窄着陆光束的示范性、示意性输出光强度分布，且以参考标号60指示。在控制单元16以一般连续方式操作这些LED时，控制单元以规则间隔(例如，每10秒)打断连续发光，以便发射一系列发射光脉冲。此系列的发射光脉冲可以由例如10个发射光脉冲组成。这些发射光脉冲导致在光检测器14处检测到的响应光脉冲，如上文关于图2和3描述。从这些响应光脉冲的形状，控制单元16可以推断反射光的对象是柏油或混凝土。此确定是控制单元16的初次检查，以便确保跑道进场实际上在进行中。控制单元16进一步分析响应光脉冲的持续时间和相对强度。如上文论述，这些参数指示滑翔路径角度。在控制单元16预期2°到5°之间的滑翔路径角度时，控制单元16检查滑翔路径角度是否在2°到5°之间，且使用此确定作为跑道进场实际上在进行中的二次检查。
一旦完成这两个检查，控制单元16便分析发射光脉冲与响应光脉冲之间的滞后。此确定是可能的，因为控制单元16可以使发射光脉冲的时序与响应光脉冲的时序相关。从此滞后的确定，控制单元16确定距跑道的距离。当所确定距离低于预定阈值(例如，低于75m的值)时，控制单元进一步将飞机外部灯单元2切换到滑行灯操作模式。为此目的，控制单元16断开在着陆灯模式中接通的一些LED且接通较远离LED 10的阵列的中心的额外LED。以此方式，提供具有较宽张开角和较低峰强度的发光分布，使得飞机外部灯单元处于具有滑行发光分布的滑行灯模式中，如飞行员和机场人员所预期。图4中描绘此较宽滑行灯模式光束的示范性、示意性输出光强度分布，且以参考标号62指示。
在图2b中，类似于图2a，关于飞机跑道30来展示飞机外部灯单元2。飞机外部灯单元2展示为发射窄着陆光束34，如上文关于飞行的进场阶段所描述。此外，描绘检测扇区36，其指示指向飞机外部灯单元2的光被光检测器透镜18朝向光检测器14重定向的扇区。着陆光束34和检测扇区36具有大的重叠，使得由跑道30朝向飞机外部灯单元2反射的许多光实际上被光检测器14检测到。光检测器被布置成用于检测由飞机外部灯单元2发射且由跑道30反射的光。光检测器透镜18帮助捕捉所述光的大部分以用于检测操作。
图5展示根据本发明的示范性实施方案的配备有飞机外部灯单元2的示范性直升机200。飞机外部灯单元2是直升机搜索和着陆灯，其安装到直升机200的前部底部部分。直升机200在地面202上方飞行。
在搜索灯操作模式中，飞机外部灯单元2沿着方向70发射极窄的搜索光束，也称为聚光。此操作模式可以用于在窄聚焦的高强度照明光束的帮助下沿着方向70彻底检查地面。在着陆灯操作模式中，飞机外部灯单元2在方向72之间发射宽着陆光束，也称为泛光。在着陆灯操作模式中，飞机外部灯单元2发射围绕方向70的宽光锥。此锥具有大约90°的张开角，由两个45°角74指示。以此方式，飞行员在着陆期间可以知道并检查环境的较大部分。如上所述，飞机外部灯单元2被构造成用于响应于距地面的距离、具体来说在方向70中距地面的距离低于预定阈值(例如30 m)而从搜索灯模式切换到着陆灯模式。
虽然已经参考示范性实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员将了解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出各种改变且可用等效物代替本发明的元件。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下可做出许多修改以使特定情形或材料适合于本发明的教示。因此，希望本发明不限于所公开的特定实施方案，而是本发明包含属于所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (15)

1.一种动态飞机外部灯单元(2)，其能够根据用于照明飞机环境的不同扇区的至少两种发光分布而发射光，所述动态飞机灯单元(2)包括：
多个LED(10)，所述多个LED中的至少两个子组是单独可控的，所述至少两个子组中的每一者与所述至少两种发光分布中的相应一者相关联，
光学系统(12)，其用于将从所述多个LED(10)输出的光变换为所述至少两种发光分布，
控制单元(16)，其用于控制所述多个LED(10)，以及
光检测器(14)，所述光检测器被布置成用于检测作为所述至少两种发光分布的一部分由所述动态飞机外部灯单元(2)发射且由所述飞机环境反射的光，且被构造成用于输出光检测信号，
其中所述控制单元(16)耦合到所述光检测器(14)以用于接收所述光检测信号，所述控制单元(16)被构造成用于确定距反射所述光的所述飞机环境的距离，且被构造成用于响应于所确定的所述距离而在所述多个LED的所述至少两个子组之间切换。
2.根据权利要求1所述的动态飞机外部灯单元(2)，其中所述动态飞机外部灯单元(2)是飞机着陆灯。
3.根据权利要求2所述的动态飞机外部灯单元(2)，其被构造成用于发射具有多个发射光脉冲的光，所述光检测器检测由所述飞机环境反射的响应光脉冲(40，42)。
4.根据权利要求3所述的动态飞机外部灯单元(2)，其中所述控制单元(16)被构造成用于基于所述发射光脉冲与所述响应光脉冲(40，42)之间的滞后而确定距反射所述光的所述飞机环境的所述距离。
5.根据权利要求3或4所述的动态飞机外部灯单元(2)，其中所述控制单元(16)被构造成用于基于所述响应光脉冲(40，42)的强度(I)和持续时间(D)而确定飞机滑翔角度。
6.根据权利要求3或4所述的动态飞机外部灯单元(2)，其中所述控制单元(16)被构造成用于基于所述响应光脉冲(40，42)的形状而确定反射所述光的所述飞机环境的表面特征。
7.根据权利要求3或4所述的动态飞机外部灯单元(2)，其中所述控制单元(16)被构造成用于基于所述响应光脉冲(40，42)的强度(I)、持续时间(D)和形状中的至少一者而确定反射所述光的所述飞机环境是否为跑道(30)。
8.根据权利要求7所述的动态飞机外部灯单元(2)，其中所述控制单元(16)被构造成用于在所述响应光脉冲(40，42)的所述强度(I)和持续时间(D)指示2°到5°之间的滑翔角度的情况下和/或在所述响应光脉冲(40，42)的形状指示柏油、混凝土和柏油与混凝土的组合中的一者的情况下确定反射所述光的所述飞机环境是跑道(30)。
9.根据权利要求3或4所述的动态飞机外部灯单元(2)，其中所述控制单元(16)被构造成用于基于所述发射光脉冲与所述响应光脉冲(40，42)之间的滞后的变化而确定飞机进场速度。
10.根据权利要求3所述的动态飞机外部灯单元(2)，其中所述控制单元(16)被构造成用于基于从所述响应光脉冲(40，42)确定的以下各项中的至少一者而从所述多个LED(10)的与着陆灯模式光强度分布相关联的第一子组切换到所述多个LED(10)的与滑行灯模式光强度分布相关联的第二子组：距反射所述光的所述飞机环境的距离，滑翔角度，反射所述光的所述飞机环境的表面特征，所述飞机环境是跑道(30)的确定，以及飞机进场速度。
11.根据权利要求1所述的动态飞机外部灯单元(2)，其中所述动态飞机外部灯单元是直升机搜索和着陆灯，被构造成用于响应于所述距离低于预定阈值而从所述多个LED的与搜索灯模式光强度分布相关联的第一子组切换到所述多个LED的与着陆灯模式光强度分布相关联的第二子组。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的动态飞机外部灯单元(2)，进一步包括与所述光检测器(14)相关联的光检测器透镜(18)，所述光检测器透镜(18)朝向所述光检测器(14)引导来自预期反射扇区的光，所述预期反射扇区具有在水平方向上20°到40°之间以及在垂直方向上10°到20°之间的张开角，且所述预期反射扇区以5°到10°之间的方向角被引向下。
13.一种操作动态飞机外部灯单元(2)的方法，所述动态飞机外部灯单元具有多个LED(10)、光学系统(12)和光检测器(14)，所述方法包括以下步骤：
接通所述多个LED(10)的第一子组，从而经由所述光学系统(12)发射具有第一光强度分布的光，
通过所述光检测器(14)检测由所述多个LED(10)的所述第一子组发射且由飞机环境反射的光，
基于所述通过所述光检测器(14)检测光的步骤而确定距反射所述光的所述飞机环境的距离，以及
响应于所确定的所述距离而接通所述多个LED(10)的第二子组，从而经由所述光学系统(12)发射具有第二光强度分布的光。
14.根据权利要求13所述的操作动态飞机外部灯单元(2)的方法，
其中所述动态飞机外部灯单元(2)是飞机着陆灯，
其中所述第一光强度分布是着陆灯模式光强度分布，
其中所述第二光强度分布是滑行灯模式光强度分布。
15.根据权利要求14所述的操作动态飞机外部灯单元(2)的方法，其中所述方法包括以下步骤：
确定反射所述光的所述飞机环境是跑道(30)，这是在所述接通所述多个LED(10)的所述第二子组的步骤之前实行。
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