DE10009613A1 - Kabellose Sprechgarnitur für die Luftfahrt - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur drahtlosen, digitalen Übertragung von Tonsignalen zwischen einer Bordfunkstelle und einer oder mehrerer Sprechgarnituren über Infrarot-Lichtsignale in Flugzeugen und Hubschraubern. Ein im Kopfbügel einer Sprechgarnitur montiertes Infrarot-Sende- und -Empfangsmodul überträgt, aus gewandelten Tonspannungssignalen, bidirektional Daten von bzw. an die Bordfunkstelle und bzw. oder an weitere Sprechgarnituren. Über eine Prioritätenerkennung wird die Sprechgarnitur des Piloten und bzw. oder des Co-Piloten von weiteren Sprechgarnituren z. B. Mitreisender getrennt, um vorrangig Kontakt zur durchsagenden Bordfunkstelle zu halten, während z. B. Mitreisende über deren Sprechgarnituren untereinander kommunizieren können. Über eine digitale Mischerfunktion einer Mikroprozessorschaltung wird die direkte Einkopplung von Sende- und Empfangssignalen innerhalb der Infrarot-Sende-/Empfangsarrays verhindert und damit ein Übersprechen, Interferenzen und Echobildung vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kabellosen Kommunikation über eine Sprechgarnitur in der Luftfahrt.

Die Kommunikation zwischen Piloten, Co-Piloten, Bodenstationen und Passagieren in Kleinflugzeugen und Hubschraubern erfolgt überwiegend durch Sprechgarnituren (Headsets). Eine Kommunikation mit Bodenfunkstellen über Mikrofon und Lautsprecher der Bordfunkanlage ist ebenfalls möglich, führt jedoch auf Grund des hohen Lärmpegels an Bord häufig zu Hör- und Verständnisfehlern. Sprechgarnituren (Headsets) erfüllen, wenn gekapselte Hörmuscheln verwendet werden, ein hohes Maß an Dämpfung des Geräuschpegels an Bord des Luftfahrzeugs. Haben alle Insassen eines Luftfahrzeugs die Möglichkeit, Sprechgarnituren zu tragen, die durch geeignete Vorrichtungen miteinander verbunden sind, ist eine Bordkommunikation ohne Anstrengung der Sprach- und Hörorgane möglich. Derartige Bordkommunikationsanlagen (Intercom) müssen jedoch auch die Aufgabe erfüllen, dem Funksprechverkehr zwischen Piloten, Co-Piloten und Bodenfunkstellen Priorität einzuräumen. Dieses wird in der Regel durch Stummschaltung der Bordkommunikationsanlage erreicht. Der Pilot kommuniziert dann ausschließlich mit der Bodenfunkstelle. Sprechgarnituren und Bordkommunikationsanlagen sind als aktive oder passive Vorrichtungen bekannt, wobei aktive Anlagen eine elektronische Verstärkung und Filterschaltung aufweisen, passive Anlagen dagegen nur die Tonspannung über einen Spannungsteiler reduzieren.

Sprechgarnituren (Headsets) sind mit Bordfunkstellen und Bordkommunikationsanlagen über Kabel und Stecker verbunden. Dabei besitzt jede Sprechgarnitur ein eigenes Kabel, welches am distalen Ende in ein Mikrofon und ein Hörerkabel verzweigt. Die so aufgeteilten Kabel sind in der Regel durch unverwechselbar dimensionierte Klinkenstecker verbunden. Alle Sprechgarnituren sind, unabhängig von ihrer Funktion, drahtgebunden.

Hierbei ist von Nachteil, daß die Verdrahtung einer hohen mechanischen Beanspruchung unterliegt und nach geraumer Zeit Litzenbrüche aufweist, was zu einer eingeschränkten Funktion führen kann. Ein weiterer Nachteil einer so ausgeführten Vorrichtung ist die mechanische Beanspruchung der Stecker und deren Kontaktflächen durch Ein- und Ausstecken.

Drahtlose Vorrichtungen zum Empfang von Audiosignalen mittels Infrarot-Techniken über Kopfhörer sind aus der Unterhaltungselektronik bekannt. Hierbei wird ein Tonspannungssignal in ein analoges Lichtsignal umgesetzt. In Abhängigkeit des Tonpegels entsteht eine proportionale Lichtintensität. Auch sind Licht-Frequenz- Wandler-Bauteile bekannt, die in Abhängigkeit der eingestrahlten Lichtintensität eine proportionale Frequenz gleichbleibender Amplitude erzeugen. Eine simultane, bidirektionale Kommunikation mehrerer Audiosignale war bislang nur unter Inkaufnahme hoher Rauschanteile und Signalverluste möglich und damit in der Luftfahrt unbrauchbar. Stand der Technik ist die drahtlose Audio- und Kommunikationstechnik mittels hochfrequenter Funksignale. In einer Flugzeugkabine ist eine so beschriebene Vorrichtung nicht einsetzbar, da die Bordinstrumente, wie Navigationsinstrumente und die Bordfunkstelle, z. B. durch Interferenzen, Mischprodukte und Zwischenfrequenzen gestört werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, eine drahtlose Kommunikation zwischen Sprechgarnituren und Bordfunkstelle sowie Bordkommunikationsanlage zu schaffen, als es im genannten Stand der Technik möglich ist.

Erfindungsgemäß wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art diese Aufgabe so gelöst, daß mittels Lichtstrahlung Tonspannungssignale zwischen der Sprechgarnitur und der Bordfunkstelle sowie weiteren Sprechgarnituren gesendet und empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonspannungssignale in nichtsichtbare Lichtstrahlung gewandelt werden und als codierte Sende- und Empfangssignale zeitgleich die Luftstrecke zwischen der Bordfunkanlage und den Sprechgarnituren überbrücken.

Vorteilshafterweise wird nichtsichtbare Lichtstrahlung im nahen Infrarotbereich verwendet, um Signale zu senden und zu empfangen, um eine Irritation des menschlichen Auges zu vermeiden.

Eine Bordfunkanlage wird mit einer Adaptervorrichtung gekoppelt, die in eine Richtung Tonspannungssignale über einen Analog/Digital-Wandler wandelt und über einen Mikroprozessor als digitale Information verarbeitet und als Lichtsignal über eine Infrarot-Sendediode in die Flugzeugkabine abstrahlt. Die Sprechgarnitur des Piloten/Co-Piloten, in der Regel bestehend aus zwei Hörmuscheln und einem Mikrofon, ist mit mindestens einer Infrarot-Empfangsdiode und nachgeschaltetem Mikroprozessor mit anschließendem Digital/Analogwandler ausgestattet, der die empfangenen Lichtsignale des Senders wieder in Tonspannungssignale wandelt. In einem zweiten Sende- und Empfangskanal nach vorgenanntem Aufbau wird die Mikrofonverbindung von der Sprechgarnitur des Piloten oder bzw. und Co-Piloten zum Bordfunkstellenadapter hergestellt. Da die Sprechverbindung zwischen Bord- und Bodenfunkstelle erst nach Drücken der Sendetaste zustandekommt, wird hierdurch eine Prioritätsfestlegung erkannt. Der Pilot oder bzw. und der Co-Pilot kommuniziert ausschließlich mit der Bodenfunkstelle. Sendet die Bodenfunkstelle, wird ebenfalls die Priorität erkannt und durchgeschaltet. Weitere Sprechgarnituren, z. B. die der im Luftfahrzeug befindlichen Mitfliegenden, erhalten eine durch Zuordnung festzulegende Priorität, unterhalb der einer Bodenfunk bzw. Luftfunkstelle. Durch die Vorrichtung ist auf Grund der Zuordnung der Prioritäten eine von der durchsagenden Bodenfunkstelle gesendete Information nur für den Piloten und den Co-Piloten hörbar. Mitfliegende kommunizieren untereinander, ohne vom Piloten und bzw. oder dem Co-Piloten und bzw. oder der Bodenfunkstelle akustisch wahrgenommen zu werden.

Die Sende- und Empfangsvorrichtung über infrarotes Licht ist erfindungsgemäß so angeordnet, z. B. am Kabinendach oder am Kopfbügel der Sprechgarnitur, daß eine 360 Grad Abstrahlung, halbkugelförmig erzielt wird. Der in der Sende- und Empfangsvorrichtung verwendete Mikroprozessoraufbau erlaubt es, Rauschanteile, Interferenzen und Übersprechen im Sinne eines digitalen Mischers zu unterdrücken, ohne Verlust der in digitale Datensätze gewandelten akustischen Informationen.

Eine solche Vorrichtung ist ebenfalls für die Verwendung in anderen Fahrzeugen geeignet, in denen eine Kommunikation die Verwendung von Sprechgarnituren erforderlich macht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Zeichnung einer drahtlosen Sprechgarnitur

Fig. 2 einen Sende-Empfangsadapter für die Bordfunkstelle

Fig. 3 eine Anordnung der Vorrichtung in einer Flugzeugkabine

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Sprechgarnitur mit am Kopfbügel 1 montiertem Sende-/Empfangsmodul 2. Die in dem Modul 2 eingebrachten Infrarot-Sendedioden 3 und die jeweils im Wechsel angeordneten Infrarot-Empfangsdioden 4 bilden ein halbkugelförmiges Array 5. Die Sende- und Empfangselektronik 6 differenziert über einen Mikroprozessor 7 mit vor- und nachgeschalteten Wandler- und Signalkonditionier-Baugruppen 8 eine direkt von den Infrarot Sendedioden 3 in die Infrarot-Empfangsdioden 4 eingekoppelte Strahlung und verhindert dadurch ein Übersprechen bzw. Echobildung. Die zur Stromversorgung erforderliche Quelle 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel als wiederaufladbare Batterie (Accu) ausgebildet. Der Ladeadapteranschluß 10 ist so angeordnet, daß eine geeignete Ladestation durch Aufspannen der Sprechgarnitur auf einen geeigneten Ladeadapter den Ladekontakt herstellt.

Fig. 2 zeigt den Infrarot Sende-/Empfangsadapter zum Anschluß an die Bordfunkstelle. Über die Klinkenstecker für das Mikrofon 11 und die Kopfhörer 12 wird das Adaptermodul angeschlossen. Die Tonsignalspannung beim Empfang wird über einen Mikroprozessor 13 mit vor- und nachgeschalteten Wandler- und Signalkonditionierbaugruppen 14 digitalisiert und als Infrarot-Lichtstrahlung über ein aus Infrarot Sende- 15 und Empfangsdioden 16, im Wechsel angeordnet, ausgebildetes Array, welches halbkugelförmig gestaltet ist, in die Flugzeugkabine abgestrahlt. Die Mikroprozessorschaltung 13 der Vorrichtung verhindert Interferenzen und Übersprechen, sowie Echobildung durch direkte Signaleinkoppelung der Infrarot Sende- 15 und Empfangsdioden 16. Die zum Betrieb des Adapters erforderliche Stromversorgung in diesem Ausführungsbeispiel als wiederaufladbare Batterie (Accu) 17 ausgebildet und wird über eine Reglerschaltung aus dem Bordnetz des Flugzeugs aufgeladen.

Fig. 3 zeigt die Anordnung der Vorrichtung in einer Flugzeugkabine. Das hier ausgeführte Beispiel zeigt ein Kleinflugzeug für vier Insassen. Die Bordfunkstelle 18 ist mit dem Infrarot-Adapter 19 verbunden und sendet bzw. empfängt die von der Sprechgarnitur des Piloten 20 abgestrahlten bzw. zu empfangenden Infrarot Lichtsignale. Durch Drücken der Sendetaste 21 der Bordfunkstelle wird der Empfangskanal stummgeschaltet. Dieses Signal wird über den Mikroprozessor des Bordfunkstellenadapters 19 erkannt und ausgewertet. Hierdurch wird eine Priorität erkannt und die Kommunikation zu weiteren Sprechgarnituren 22 von Mitreisenden und dem Piloten unterbrochen. Der Empfang von Durchsagen der Bodenfunkstelle wird ebenfalls als Priorität erkannt und trennt die weiteren Sprechgarnituren 22 von der des Piloten 20. Durch die Aufteilung von Sende- und Empfangssignalen in verschiedene Datenkanäle ist eine Prioritätenzuordnung programmierbar.

Bezugsbezeichner

1

Kopfbügel der Sprechgarnitur

2

Sende-/Empfangsmodul Sprechgarnitur

3

Infrarot Sendedioden f. Sprechgarnitur

4

Infrarot Empfangsdioden f. Sprechgarnitur

5

halbkugelförmiges Array

6

Sende-/Empfangselektronik f. Sprechgarnitur

7

Microprozessor Sprechgarnitur

8

Wandler-Baugruppen f. Sprechgarnitur

9

Stromquelle f. Sprechgarnitur

10

Ladeadapteranschluß

11

Klinkenstecker Mikrofon

12

Klinkenstecker Kopfhörer

13

Microprozessor Adapter

14

Wandler-Baugruppen f. Adapter

15

Infrarot-Sendedioden f. Adapter

16

Infrarot-Empfangsdioden f. Adapter

17

Stromquelle f. Adapter

18

Bordfunstelle

19

Infrarotadapter

20

Sprechgarnitur Pilot

21

Sendetaste

22

weitere Sprechgarnituren

Claims (6)

1. Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation zwischen Sprechgarnituren und Bordfunkstellen sowie zwischen mehreren Sprechgarnituren in einem Luftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonspannungssignale in nichtsichtbare Lichtstrahlung gewandelt werden und als codierte Sende- und Empfangssignale zeitgleich die Luftstrecke zwischen der Bordfunkanlage und den Sprechgarnituren oder zwischen mehreren Sprechgarnituren überbrücken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtsichtbare Lichtstrahlung Licht im nahen Infrarotbereich zum Senden und Empfangen verwendet wird, wobei Sende und Empfangselemente hlbkugelförmig, nebeneinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die codierten Lichtstrahlen mit veränderbarer Priorität von weiteren Sprechgarnituren oder einer Bordfunkstelle gesendet und empfangen werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen Lichtsignale in der Sprechgarnitur oder eines Bordfunkgerätes wieder in eine Tonspannung gewandelt werden und mit einstellbarer Lautstärke hörbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit Betätigung der Sendetaste des Bordfunkgerätes alle weiteren Sprechgarnituren von denen des Piloten und des Co-Piloten von der Kommunikation getrennt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Sprechgarnitur des Piloten und Co-Piloten die Durchsagen der Bodenfunkstelle über das Bordfunkgerät hören, wobei diese gegenüber einer Kommunikation zwischen weiteren Sprechgarnituren, akustisch verstärkt, hörbar sind.