DE10102938B4 - Nicklage-Symbolik - Google Patents

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Abstract

Head-Up-Display-Einrichtung für ein Luftfahrzeug mit einer Nicklage-Symbolik, die im Head-Up-Display (HUD) als virtuelles Bild in Flugrichtung hinter der Cockpitscheibe in einer Bildebene vor dem Hintergrund anzeigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Bildebene (100) die Nicklage-Symbolik (11) mindestens aus einer perspektivisch angeordneten Nicklage-Darstellungsfläche (7) gebildet ist, die stets parallel zur Erdoberfläche (9) anordenbar ist, wobei sich die Hinterkante (6) der Nicklage-Darstellungsfläche (7) im Endpunkt einer nicht sichtbaren Bezugslinie (5), die einen konstanten Winkel und eine konstante Länge innerhalb eines hubschrauberfesten Koordinatensystems hat, befindet und in einer Hinterkantenachse (60) schwenkbar fixiert ist, sodass die Nicklage-Darstellungsfläche (7) um die Hinterkante (6) in der Bildebene (100) schwenkbar ist und die dabei wandernde Vorderkante (8) gegenüber einer Winkelgrad-Skala (12) die Nicklage anzeigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Head-Up-Display-Einrichtung für ein Luftfahrzeug mit einer Nicklage-Symbolik, die im Head-Up-Display (HUD) als virtuelles Bild in Flugrichtung hinter der Cockpitscheibe in einer Bildebene vor dem Hintergrund anzeigbar ist.
  • Piloten eines Luftfahrzeuges, z. B. eines Flugzeuges oder Drehflüglers, benötigen beim Flugeinsatz in der Nacht oder bei schlechten meteorologischen Bedingungen Flugführungshilfen im Cockpit, wie z. B. Head-Up-Display (HUD)-Einrichtungen.
  • Unter Head-Up-Display (HUD)-Einrichtung wird eine technische Einrichtung verstanden, mit deren Hilfe künstliche, d. h. technisch erzeugte Anzeigeninhalte dem direkten, natürlichen Sichtfeld überlagert werden. Diese HUD-Einrichtung umfasst mindestens einen Symbolgenerator zur Berechnung der erforderlichen Flugsymbole, einen Projektor, der auf der Grundlage dieser Berechnungen die Flugsymbole erzeugt und diese letztlich auf einem Head-Up-Display (einer Anzeigefläche), d. h. eine optisch halbdurchlässige Scheibe projiziert, die ein virtuelles Bild, z. B. Flugsymbole, zur Darstellung bringt. Das Head-Up-Display entspricht dieser Anzeigefläche. Der Pilot kann durch die Anzeigefläche hindurch in die Außenwelt sehen, während in Blickrichtung und in Abstand zu seinen Augen in der Bildebene ein virtuelles Bild erzeugt wird, welches ihm ein gleichzeitiges Betrachten der erzeugten Flugsymbole und der Außenwelt erlaubt, ohne dass eine Akkomodation (Neufokussieren der Augenlinse) notwendig wird. Das virtuelle Bild entsteht außerhalb der Cockpitscheibe (vom Piloten aus gesehen). Dieses virtuelle Bild wird nicht durch Pixel, sondern als Liniengrafik in der Bildebene dargestellt.
  • Ein wesentliches, funktionelles Element der gesamten HUD-Einrichtung ist die Anzeigefläche (= Head-Up-Display = HUD), die in Blickrichtung des Piloten angeordnet ist und auf der die Flugsymbolik eingespiegelt wird, die dann der Pilot außerhalb der Cockpitscheibe wahrnimmt.
  • In der Publikation
    • Richard L. Newman, Head-Up-Displays-Designing the way ahead Veröffentlicht von Avebury Aviation Ashgate Publishing Ltd., Gower House, Croft Road, Aldershot, Hants GU11 3HR England Richard Newman 1995, ISBN 0-291-39 811-1
    werden bekannte Flugsymbole für die Flugführung mittels Head-Up-Display erläutert. Nachfolgend wird vorzugsweise die Fluglagesymbolik, d.h. eine Nicklage-Symbolik betrachtet.
  • Wenn im Folgenden von Fluglage gesprochen wird, ist darunter die Nicklage zu verstehen.
  • Die Anordnung des HUD steht im Zusammenhang mit den drei Raumachsen eines Luftfahrzeuges. Die in Längsrichtung des Luftfahrzeuges anordenbare imaginäre Raumachse ist die Luftfahrzeug-Längsachse, die auch als Längsachse X bezeichnet wird. Bei einem waagerechten Stand des Luftfahrzeuges auf der Erdoberfläche zeigt die Längsachse X des Luftfahrzeuges zum natürlichen Horizont. Der Augpunkt des Piloten befindet sich dabei ebenfalls auf der Längsachse X. Längsachse X und natürlicher Horizont sind annähernd deckungsgleich. Diese Position des Luftfahrzeuges ist auch zutreffend für einen Horizontalflug. Der Horizontalflug entspricht einer neutralen Fluglage.
  • Bezogen auf einen Horizontalflug ist das HUD dabei im Cockpit so angeordnet, dass es in Richtung Längsachse X liegt, d.h. dass der natürliche Horizont im Wesentlichen mittig auf der Anzeigefläche künstlich darstellbar ist. Der natürliche Horizont wird durch die Neutrallinie (Horizontlinie) innerhalb einer so genannten Nick-Skala (pitch ladder) dargestellt. Dies ist im Wesentlichen ein Zeichensymbol (z.B. Strichsymbol). Die Neutrallinie dieser „pitch ladder" befindet sich immer in Höhe des natürlichen Horizonts. Innerhalb der „pitch ladder" ist auf dem HUD noch das Flugzeugsymbol als zweiteiliger Horizontalbalken dargestellt. Das Flugzeugsymbol liegt in der Längsachse X des Luftfahrzeuges. Das Flugzeugsymbol gibt den fiktiven Durchstoßpunkt der imaginären Längsachse (X) durch das HUD an. Der Pilot muss das Flugzeugsymbol auf die Neutrallinie steuern, um in einen Horizontalflug zu kommen. Bei einem Verlassen des Horizontalfluges wirkt das Flugzeugsymbol als fixiertes Referenzzeichen, wobei sich die Neutrallinie der pitch ladder gegenüber dem Flugzeugsymbol verschiebt.
  • Die Nicklage ist somit eine der wichtigen Flugführungsinformationen, die ein Pilot zur Steuerung seines Luftfahrzeuges benötigt.
  • Die Nicklage-Symbolik wird bekannterweise durch die Neutrallinie einer pitch ladder und das als Referenz feststehende Flugzeugsymbol gebildet. Beide bilden das Nicklage-Symbol.
  • Mittels einer zusätzlich darstellbaren Winkelgrad-Skala kann der Pilot aus der Differenz zwischen Flugzeugsymbol und Neutrallinie die Nicklage des Luftfahrzeuges gegenüber dem Horizont erkennen.
  • Eine HUD-Einrichtung der vorbeschriebenen Art mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der US 3 331 069 bekannt. Insbesondere in 1 mit der zugehörigen Beschreibung wird eine Einrichtung offenbart, die dem Piloten eines Flugzeugs eine Nicklage-Darstellung präsentiert. Mittels der im einzelnen beschriebenen Erzeugungsmechanik der Nicklage-Symbolik wird dem Piloten die Nicklage seines Flugzeugs gegenüber dem Horizont aufgezeigt.
  • Aus der US 3 593 259 , dort insbesondere in den 1 und 4 mit den zugehörigen Beschreibungsteilen wird wiederum eine Head-Up-Display-Einrichtung der weiter oben beschriebenen Art offenbart, in der mittels Nicklage-Symbolik die Nicklage des eigenen Flugzeugs dargestellt wird.
  • Die in den vorgenannten Druckschriften offenbarten HUD-Einrichtungen weisen Unzulänglichkeiten auf.
  • Beim Landeanflug eines Luftfahrzeugs ist das Blickfeld des Piloten nicht genau horizontal in Richtung der Längsachse X gerichtet sondern nach unten. Demnach sollte das HUD gegenüber der festen Längsachse X tiefer angeordnet sein, um voll im Blickfeld des Piloten zu liegen. Eine solche Anordnung hätte jedoch bei den vorbekannten HUD-Einrichtungen den Nachteil, dass beim üblichen Horizontalflug sich sowohl die Neutrallinie als auch das Flugzeugsymbol oberhalb der Anzeigefläche des HUD befinden würde und damit die konventionelle Darstellung der Nicklage nicht möglich wäre. Ein Ausweg bestünde darin, die sogenannte „pitch ladder" mit der Neutrallinie, die bei den bekannten Einrichtungen mit der natürlichen Horizontallinie identisch ist, ebenfalls unter die Horizontallinie zu verschieben. Die Folge wäre aber dann ein Verzicht auf die Referenz zum echten natürlichen Horizont, was zu Fehlinterpretationen der tatsächlichen Fluglage (Nicklage) führen könnte.
  • Bei einer Anordnung der Anzeigefläche eines HUD unterhalb des natürlichen Horizonts (bei neutraler Fluglage) bestünde das Problem, dass die herkömmliche Symbolik zur Nicklage nicht mehr möglich wäre, da diese stets auf den Horizont bezogen ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, für eine bei neutraler Fluglage des Luftfahrzeugs unter dem natürlichen Horizont angeordneten Anzeigefläche eines HUD dennoch eine eindeutige Nicklage-Symbolik für den Piloten darzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch eine Einrichtung mit der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die Nicklage-Darstellungsfläche wird perspektivisch korrekt direkt relativ zum Hintergrund (Gelände und/oder Himmel) dargestellt. Dadurch wirkt das gesamte Bild konsistent. Außerdem kommt es durch die perspektivische Darstellungsfläche zu einem optischen Stauchungseffekt des angezeigten Winkelbereichs. Somit kann ein relativ großer Winkelbereich auf einer kleinen Anzeigefläche der HUD-Einrichtung dargestellt werden.
  • Die Nicklage-Symbolik hat gegenüber vorbekannten Einrichtungen, wie sie in den oben genannten Druckschriften beschrieben sind, eine Reihe von Vorteilen. Diese sind:
    • – die Nulllagereferenz liegt immer im Anzeigebereich
    • – die Nicklageinformation ist nicht auf den Horizont bezogen
    • – die Nicklageinformation kann an beliebiger Stelle der Anzeigefläche positioniert werden
    • – die Symbolik wirkt zusammenhängender, was die Anzeige besser lesbar macht.
  • Vorteilhafterweise ist die Nicklage-Darstellungsfläche mit einer Nulllage-Referenzfläche darstellbar, wobei die Hinterkante der Nulllage-Referenzfläche feststehend ist und mit der Hinterkante der Nicklage-Darstellungsfläche vereinigt ist, wobei die Nulllage-Referenzfläche feststehend ist und deren Vorderkante die Position der Neutrallinie anzeigt.
  • Die Nicklage-Symbolik ist in der Bildebene frei positionierbar.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 4 soll oberhalb der Nicklage-Symbolik eine Rolllage-Symbolik dargestellt werden. Die Rolllage-Symbolik wird durch ein mit der Nicklage-Darstellungsfläche 7 in die Hinterkantenachse 60 mitschwenkbares Strich-Symbol und ein in der Bildebene ortsfestes Dreieck-Symbol repräsentiert.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen
  • 1 Anordnung einer Anzeigefläche eines Head-Up-Displays mit Nicklage-Symbolik und Darstellung in der Bildebene bei unterschiedlichen Fluglagen nach dem Stand der Technik,
  • 2 geometrische Verhältnisse an der Nicklage-Darstellungsfläche bei einem Nickwinkel Θ = 0°,
  • 2a geometrische Verhältnisse an der Nicklage-Darstellungsfläche bei einem Aufnicken des Hubschraubers,
  • 2b Ansicht der Nicklage-Darstellungsfläche, wie sie der Pilot aus dem Hubschrauber heraus sieht, für unterschiedliche Nickwinkel Θ,
  • 3 vorteilhafte Nicklage-Symbolik,
  • 4 geometrische Verhältnisse an der Nicklage-Darstellungsfläche,
  • 5 gegenüber der Längsachse X versetzte Anordnung der Anzeigefläche des Head-Up-Displays mit erfindungsgemässer Nicklage-Symbolik auf der Bildebene bei unterschiedlichen Fluglagen.
  • 1 zeigt in der Kontur K den teilweisen Abschnitt des Cockpits eines Hubschraubers mit Cockpitscheibe S und der Anzeigefläche 20 (HUD). Der Ursprung des im Folgenden verwendeten hubschrauberfesten Koordinatensystems liegt im Augpunkt A des Piloten. Die in Längsrichtung des Hubschraubers liegende Achse entspricht der Hubschrauber-Längsachse X. Die senkrecht dazu angeordnete Vertikalachse entspricht der Vertikalachse Z. Die Achse Y als Querachse ist nicht dargestellt, da sie nichts Weiteres zur Erläuterung beiträgt.
  • Die Längsachse X zeigt zur natürlichen Horizontallinie 2. In Blickrichtung des Piloten ist durch die HUD-Einrichtung in Abstand zum Augpunkt A ein virtuelles Bild eingespiegelt, welches sich innerhalb einer Bildebene 1 darstellt. Dabei sind im folgenden drei Nicklagen dargestellt:
    0 Grad Neigungswinkel,
    10 Grad Neigungswinkel und
    –10 Grad Neigungswinkel.
  • Entsprechend dem Stand der Technik ist dazu die bekannte Nicklagesymbolik 4 als virtuelles Bild dargestellt. In der Stand der Technik-Bildebene 1 ist eine Horizontlinie 2 dargestellt, die mit der natürlichen Horizontlinie deckungsgleich ist. Bei der Steuerung des Hubschraubers auf Horizontalflug befindet sich das in der Stand der Technik-Bildebene 1 fixierte Flugzeugsymbol 3 annähernd deckungsgleich mit der Horizontlinie 2, die auch Neutrallinie genannt wird. Bei einem positiven Nickwinkel Θ (10 Grad) des Hubschraubers wandert die Horizontlinie 2 unter das Flugzeugsymbol 3. Bei einem negativen Nickwinkel Θ (–10 Grad) wird die Horizontlinie 2 oberhalb des Flugzeugsymbols 3 wandern. Würde man bei dieser Einrichtung die Anzeigefläche 1 unterhalb der Längsachse X positionieren, dann wäre beim Horizontalflug die Nicklage-Symbolik nicht mehr anzeigbar.
  • Die erfindungsgemäße Head-Up-Display-Einrichtung für einen Hubschrauber umfasst mindestens einen Laser, einen Bildmodulator, einen Strahlteiler, ein Projektionshologramm und ein Darstellungshologramm. Das Darstellungshologramm entspricht der Anzeigefläche 20, dem HUD, und befindet sich auf einer Folie, die auf der Cockpitscheibe S des Hubschraubers anordenbar ist.
  • Die Erfindung ist jedoch auch realisierbar, wenn an Stelle der Folie die bisher übliche optisch halbdurchlässige Scheibe verwendet wird. Die Folie ist allerdings in der Handhabung rationeller. Der Blickbereich des Piloten ist durch die Cockpitscheibe nach vorne gerichtet. Die Folie ist somit etwas unterhalb der Längsachse X des Hubschraubers angeordnet. Dies erfolgt, um insbesondere beim Landeanflug der bevorzugt, leicht gesenkten Blickrichtung ergonomisch entgegenzukommen.
  • Mit dieser Head-Up-Einrichtung wird ein virtuelles, räumliches Bild erzeugt, welches aus Sicht des Piloten in Richtung der Längsachse X hinter (ausserhalb) der Cockpitscheibe in der Bildebene dargestellt wird. Dieses virtuelle Bild enspricht einem angezeigten Nicklage-Symbol des Hubschraubers mit dazugehöriger Winkelgrad-Skala.
  • Anhand 2 wird das Prinzip der Nicklageanzeige erläutert, d.h. die Nicklage-Symbolik mit Hilfe einer virtuellen Ebene erläutert und dargestellt. Diese virtuelle Ebene wird, da sie sich stets parallel zur Erdoberfläche ausrichtet, als Nicklage-Darstellungsfläche 7 bezeichnet.
  • In diesem Zusammenhang erleichtert das hubschrauberfeste Koordinatensystem das Verständnis. Sein Ursprung befindet sich im Augpunkt des Piloten, der im Cockpit des Hubschraubers 50 sitzt. Es sind dargestellt die Längsachse X und dazu in der Lotrechten die Vertikalachse Z. Die Hinterkante 6 der virtuellen Fläche, die als Nicklage-Darstellungsfläche 7 bezeichnet wird, befindet sich im Endpunkt der nicht sichtbaren Bezugslinie 5, die einen konstanten Winkel und eine konstante Länge innerhalb des hubschrauberfesten Koordinatensystems hat. Die Hinterkante 6 ist zugleich die feststehende, imaginäre Drehachse für die virtuelle Fläche. Die Vorderkante 8 der virtuellen Nicklage-Darstellungsfläche 7 kann sich frei bewegen. Die virtuelle Nicklage-Darstellungsfläche 7 richtet sich bei Änderung der Nicklage grundsätzlich so aus, dass sie stets horizontal (parallel) zur Erdoberfläche 9 liegt. Der Pilot sieht die virtuelle Nicklage-Darstellungsfläche 7 zweidimensional. Als Symbol der Nicklage sieht der Pilot eine Nicklage-Darstellungsfläche 7, die der Projektion 10 der virtuellen Fläche 7 auf einer Bildebene 100 in der Z-Ebene entspricht. Es können die vier Ecken der Nicklage-Darstellungsfläche 7 als Winkel relativ zum Augpunkt des Piloten angegeben werden.
  • 2a zeigt eine Fluglage, die durch ein leichtes Aufwärtsnicken des Hubschraubers gekennzeichnet ist. Obwohl die Größe und Geometrie der virtuellen Nicklage-Darstellungsfläche 7 konstant ist, ändert sich für den Piloten die Geometrie der Projektion 10 und somit aus Sicht des Piloten die Lage der virtuellen Nicklage-Darstellungsfläche 7. Gegenüber der Neutrallage schwenkt das Bild der Nicklage-Darstellungsfläche 7 um die Schwenkachse 6 innerhalb der Bildebene nach oben. Andererseits würde bei einem Abwärtsnicken des Hubschraubers die Nicklage-Darstellungsfläche 7 auf der Bildebene 100 abwärts schwenken. Eine solche Situation des Schwenkens der Nicklage-Darstellungsfläche 7 ist in 2b dargestellt. Das Schwenken erfolgt um die Hinterkante 6, die in einer feststehenden, imaginären Hinterkantenachse 60 liegt. Eine eingeblendete Winkelgrad-Skala 12 zeigt die Änderung der Projektion 10 der Flächengeometrie der Nicklagen-Darstellungsfläche 7 in Abhängigkeit einzelner Nickwinkel Θ zwischen 0° und –30°. Die Vorderkante 8 der Nicklage-Darstellungsfläche 7 wirkt als Zeiger. 2b zeigt wie sich für den Piloten die Projektion 10 der Nicklage-Darstellungsfläche 7 auf der Bildebene 100 darstellt.
  • Um dem Piloten bei jeder Fluglagenänderung sofort eine Vergleichsmöglichkeit zur neutralen Fluglage zu ermöglichen, wird eine zweite virtuelle Fläche angezeigt. Diese zweite virtuelle Fläche ist in der Anzeige fixiert. Diese virtuelle Fläche wird feststehende Nullage-Referenzfläche genannt. Die feststehende Nullage-Referenzfläche ist unveränderlich und zeigt die Geometrie der Projektion der Fläche bei einer Fluglage von 0°. Die Hinterkante der feststehenden Nullage-Referenzfläche ist zusammengelegt mit der Schwenkachse der Fluglage-Anzeigefläche. 3 zeigt eine solche Darstellung. Innerhalb einer Bildebene 100, die einer Darstellungsfläche entspricht, ist eine Nicklage-Symbolik 11 dargestellt, die die Nicklage des Luftfahrzeuges repräsentiert. 3 zeigt die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
  • Die bewegliche Fläche ist die Nicklage-Darstellungsfläche 7. Sie ist ein ortsbewegliches Symbol. Die Vorderkante 8 der Nicklage-Darstellungsfläche 7 zeigt dem Piloten den momentanen Nickwinkel Θ des Hubschraubers. Dieser Nickwinkel ist an der nebenstehenden Winkelgrad-Skala 12 ablesbar. Die Vorderkante 8 erfüllt somit die Funktion eines Zeigers für die aktuelle Nicklage.
  • Die feststehende Fläche ist die feststehende Nulllage-Referenzfläche 13. Deren Hinterkante ist identisch mit der Hinterkante 6 der Nicklage-Darstellungsfläche 7. Da die Nulllage-Referenzfläche 13 feststehend ist, ist auch deren Vorderkante 14 feststehend. Die Vorderkante 14 repräsentiert die Neutrallinie.
  • Der Rahmen der feststehenden Nullage-Referenzfläche 13 kann beispielsweise in oranger Farbe dargestellt werden. Die Helligkeit kann nach hinten um 50% abnehmen, um die Transparenz (und damit den perspektivischen Eindruck) zu verstärken. Der Rahmen der Nicklage-Darstellungsfläche 7 kann beispielsweise mit grüner Farbe dargestellt werden und die Helligkeit dieses Rahmens nimmt ebenfalls um 50% ab, um die Transparenz zu erhöhen. Die Winkel-Skala 12 ist rechts und links von der Nicklage-Symbolik 11 angeordnet. Vorteilhafterweise ist die Winkel-Skala 12 in 10°-Schritten unterteilt. Die Markierungen für –10°, 0° und +10° werden immer dargestellt, weitere Markierungen nur bei Bedarf. Auf diese Weise werden nur Informationen dargestellt, die nötig sind, und die Bildebene 1 wird übersichtlich gehalten. Die vertikalen Striche an den Skalenmarkierungen zeigen in Richtung der Neutrallinie. So ist immer deutlich, in welche Richtung gesteuert werden muss, um wieder eine neutrale Fluglage einzunehmen. Die Markierungen im positiven Bereich sind z.B. in blauer, im negativen Bereich z.B. in brauner Farbe gehalten.
  • Ein Dreiecksymbol befindet sich über der Nicklage-Darstellungsfläche 7, um den Rollwinkel anzuzeigen. Darüber befindet sich ein senkrechter Strich 16. Der Strich 16 dreht sich mit den virtuellen Flächen 7, 13 um eine in X-Richtung verlaufende Achse in der Bildebene 100. Das Dreieck 15 behält seine absolute Position auf der Bildebene 100 bei einem Rollen des Hubschraubers. Die Rollage-Symbolik ist beispielsweise in gelber Farbe.
  • Die Nicklage-Darstellungsfläche 7 in Verbindung mit der fest stehenden Nullage-Referenzfläche 13 und der Winkelgrad-Skala 12 bilden die Nicklage-Symbolik 11.
  • 4 zeigt eine skizzenhafte Darstellung zur Herleitung der geometrischen Zusammenhänge für die Nicklage-Darstellungsfläche 7.
  • Die geometrischen Zusammenhänge für die Berechnung der vertikalen Winkel (um Y-Achse des hubschrauberfesten Koordinatensystems) können der 4 entnommen werden.
  • Es ergibt sich:
    Figure 00110001
    β ist innerhalb des beschriebenen hubschrauberfesten Koordinatensystems definiert. Er gibt die vertikale Position der Vorderkante der Fläche an (um Y-Achse).
  • Die Position der Hinterkante ist über α ebenfalls im hubschrauberfesten Koordinatensystem definiert.
  • Für die horizontalen Winkel (um X-Achse) betrachtet man die horizontalen Ebenen vom Augpunkt zur Vorder- bzw. Hinterkante der Fläche, so ergeben sich für die horizontalen Winkel nach 4 die folgenden Formeln:
    Figure 00110002
  • Die hier angegebenen Formeln beziehen sich auf eine reine Nickbewegung. Die Rollbewegung wird durch das Drehen der gesamten Symbolik um den Mittelpunkt der Hinterkante 6 realisiert.
  • Die verwendeten Variablen und ihre Bedeutung, sowie evtl. Initialisierungswerte sind in folgender Tabelle gegeben. Die Initialisierungswerte wurden im Versuch ermittelt und können beliebig angepasst werden. Mit ihnen wird die Lage und die Größe der Symbolik bestimmt.
  • Figure 00110003
  • Figure 00120001
  • Damit sind die Formeln für die Darstellung bekannt.
  • 5 zeigt eine Darstellung mit einer im Vergleich zu 1 tiefer positionierten Anzeigefläche 200 mit der erfindungsgemässen Nicklage-Symbolik 11 in der Bildebene 100 bei drei unterschiedlichen Nicklagen.
  • Die Nicklage-Symbolik 11 ist mindestens eine virtuelle Nicklage-Darstellungsfläche 7, die sich vor dem Hubschrauber befindet und die sich parallel zur Erdoberfläche ausrichtet. Die Position dieser virtuellen Nicklage-Darstellungsfläche 7 auf der Bildebene 100 kann frei gewählt werden. Die Geometrie dieser virtuellen Nicklage-Darstellungsfläche 7 und eine zusätzliche Winkelgrad-Skala 12 erlauben dem Piloten eine zweifelsfreie Interpretation der Nicklage.
  • Die virtuelle Nicklage-Darstellungsfläche 7 ist schwenkbar um eine Drehachse, die fest angeordnet ist. Diese fiktive, fest stehende Drehachse ist identisch mit der Hinterkante 6 der angezeigten virtuellen Fläche 7. Die Einrichtung der fiktiven Drehachse in der Hinterkante 6 hat den Vorteil, dass negative Nickwinkel nach unten in der Bildebene 1 anzeigbar sind. Die Nickwinkel bei 10 Grad und –10 Grad zeigen, wie sich die Geometrie der Nicklage-Darstellungsfläche 7 gegenüber der neutralen Fluglage bei 0 Grad ändert.

Claims (4)

  1. Head-Up-Display-Einrichtung für ein Luftfahrzeug mit einer Nicklage-Symbolik, die im Head-Up-Display (HUD) als virtuelles Bild in Flugrichtung hinter der Cockpitscheibe in einer Bildebene vor dem Hintergrund anzeigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Bildebene (100) die Nicklage-Symbolik (11) mindestens aus einer perspektivisch angeordneten Nicklage-Darstellungsfläche (7) gebildet ist, die stets parallel zur Erdoberfläche (9) anordenbar ist, wobei sich die Hinterkante (6) der Nicklage-Darstellungsfläche (7) im Endpunkt einer nicht sichtbaren Bezugslinie (5), die einen konstanten Winkel und eine konstante Länge innerhalb eines hubschrauberfesten Koordinatensystems hat, befindet und in einer Hinterkantenachse (60) schwenkbar fixiert ist, sodass die Nicklage-Darstellungsfläche (7) um die Hinterkante (6) in der Bildebene (100) schwenkbar ist und die dabei wandernde Vorderkante (8) gegenüber einer Winkelgrad-Skala (12) die Nicklage anzeigt.
  2. HUD-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nicklage-Darstellungsfläche (7) mit einer Nulllage-Referenzfläche (13) darstellbar ist, wobei die Hinterkante der Nulllage-Referenzfläche (13) mit der Hinterkante (6) der Nicklage-Darstellungsfläche (7) vereinigt ist, wobei die Nulllage-Referenzfläche (13) feststehend ist und deren Vorderkante (14) die Position der Neutrallinie anzeigt.
  3. HUD-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nicklage-Symbolik (11) in der Bildebene (100) frei positionierbar ist.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Nicklage-Symbolik eine Rolllage-Symbolik vorgesehen ist, indem in der Bildebene (100) ein ortsfest positioniertes Bezugsdreieck (15) angeordnet ist und die Nicklage-Darstellungsfläche (7) und die Nulllage-Referenzfläche (13) einschließlich ihrer Hinterkantenachse (60) um eine in X-Richtung ausgerichtete Achse schwenkbar sind.
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