DE10148993B4 - Vorrichtung zur Überwachung der Bedienungsmittel von Luftfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zur Überwachung der Bedienungsmittel von Luftfahrzeugen Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Überwachung der Bedienungsmittel von Luftfahrzeugen, um sicherzustellen, dass das Luftfahrzeug nur von einem autorisierten Piloten geflogen werden kann, wobei
(a) die Bedienungsmittel ein Sicherheitsgerät (42) enthalten, in welche ein einem speziellen Piloten zugeordnetes Betätigungselement (38) einführbar ist, wobei die Bedienungsmittel erst nach Einführen des Betätigungselements (38) aktivierbar sind,
(b) das Betätigungselement (38) Mittel zum Speichern eines unveränderlichen Körpermerkmals des autorisierten Piloten aufweist,
(c) Erkennungsmittel mit einem Sensor zum Erkennen dieses Körpermerkmals an der die Bedienungsmittel handhabenden Person vorgesehen sind, und
(d) Vergleichsmittel zum Vergleichen des erkannten Körpermerkmals mit dem in dem Betätigungselement gespeicherten Körpermerkmal vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
(e) die Erkennungsmittel und die Vergleichsmittel an dem Betätigungselement vorgesehen sind,
(f) die Bedienungsmittel einen zusätzlichen Sensor (48) zum Aufnehmen des Körpermerkmals der die Bedienungsmittel handhabenden Person aufweisen, und
(g) die Bedienungsmittel bei einer Abweichung des vom Sensor der Erkennungsmittel oder...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Bedienungsmittel von Luftfahrzeugen, um sicherzustellen, dass das Luftfahrzeug nur von einem autorisierten Piloten geflogen werden kann, wobei
    • (a) die Bedienungsmittel ein Sicherheitsgerät enthalten, in welche ein einem speziellen Piloten zugeordnetes Betätigungselement einführbar ist, wobei die Bedienungsmittel erst nach Einführen des Betätigungselements aktivierbar sind,
    • (b) das Betätigungselement Mittel zum Speichern eines unveränderlichen Körpermerkmals des autorisierten Piloten aufweist,
    • (c) Erkennungsmittel mit einem Sensor zum Erkennen dieses Körpermerkmals an der die Bedienungsmittel handhabenden Person vorgesehen sind, und
    • (d) Vergleichsmittel zum Vergleichen des erkannten Körpermerkmals mit dem in dem Betätigungselement gespeicherten Körpermerkmal vorgesehen sind.
  • Der Betrieb von Luftfahrzeugen stellt hohe Anforderungen an den Piloten. Pilotenfehler können zu erheblichen Schäden, wenn nicht zu Katastrophen führen. Dabei sind für die verschiedenen Flugzeugtypen gesonderte Lizenzen erforderlich, die jeweils nach einer entsprechenden Schulung erteilt werden. Es muss verhindert werden, dass ein nicht entsprechend autorisierter Pilot ein Flugzeug startet.
  • Ein weiteres Problem aus neuerer Zeit sind Flugzeugentführungen durch Terroristen. Dabei werden u. U. nicht nur die autorisierten Piloten mit Waffengewalt gezwungen, das Flugzeug zu irgendeinem von den Terroristen angegebenen Flughafen zu fliegen. "Selbstmordattentäter" schalten die Piloten vollständig aus und steuern dann selbst als Piloten das Flugzeug in ein Ziel, z. B. ein prominentes Gebäude.
  • Aus der DE 198 45 300 A1 ist eine Anordnung zur Freigabe der Benutzungsberechtigung für Kraftfahrzeuge und Flugzeuge bekannt. Die Anordnung weist ein Steuergerät mit einem Sensor für biometrische Daten auf. Die biometrischen Daten werden mit Daten verglichen, die auf einer der Chipkarte einer berechtigten Person gespeichert sind. Das in dem Kraftfahrzeug vorgesehene Steuergerät weist hierzu eine Vergleichseinrichtung auf. Die Druckschrift erwähnt auch die Möglichkeit der Verwendung in Flugzeugen. Nachteilig bei der bekannten Anordnung ist es, dass der Kraftfahrzeugführer eines einmal freigegebenen Kraftfahrzeugs von einer nicht-autorisierten Person ersetzt werden kann und die Freigabe gültig bleibt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bedienung des Flugzeugs nur durch einen autorisierten Piloten zu ermöglichen und eine Bedienung durch nicht-autorisierte Personen zu verhindern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass
    • (e) die Erkennungsmittel und die Vergleichsmittel an dem Betätigungselement vorgesehen sind,
    • (f) die Bedienungsmittel einen zusätzlichen Sensor zum Aufnehmen des Körpermerkmals der die Bedienungsmittel handhabenden Person aufweist, und
    • (g) die Bedienungsmittel bei einer Abweichung des vom Sensor der Erkennungsmittel oder vom Sensor (48) der Bedienungsmittel erkanntem und gespeicherten Körpermerkmal zwangsweise deaktiviert werden.
  • Nach der Erfindung besitzt jeder autorisierte Pilot ein Betätigungselement, z. B. in Form einer Chip- oder Codierkarte. In diesem Betätigungselement ist ein Körpermerkmal dieses autorisierten Piloten in digitaler Form gespeichert, z. B. Fingerabdrücke, Stimmcharakteristika oder die Struktur der Iris im Auge. Das Betätigungselement kann auch weitere Daten enthalten, welche in das Sicherheitsgerät eingelesen werden, z. B. die Autorisation für einen bestimmten Flugzeugtyp. Die Erkennungsmittel des Sicherheitsgerätes vergleichen nun die tatsächlichen Körpermerkmale des Piloten mit den in dem Betätigungselement gespeicherten und in das Sicherheitsgerät eingelesenen Körpermerkmalen. Bei Abweichungen werden die Bedienungsmittel, also z. B. Steuerknüppel (oder Äquivalent), Gashebel, Klappenhebel und Stellglieder für den Autopiloten zwangsweise deaktiviert. Niemand Anderes als der rechtmäßige Inhaber des Betätigungselements kann daher das Flugzeug in Betrieb setzen und starten.
  • Wenn im Falle eines terroristischen Überfalls der rechtmäßige Pilot ausgeschaltet wird und jemand Anderes versucht, statt dessen das Flugzeug zu führen, dann wird dies durch die Deaktivierung der Bedienungsmittel verhindert. Um in einem solchen Fall eine Gefährdung des Flugzeugs und seiner Passagiere zu vermeiden, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Bedienungsmittel bei zwangsweiser Deaktivierung automatisch auf einen von dieser Person nicht mehr beeinflußbaren, zwangsweisen Autopilot-Betrieb umschaltbar sind. Das Flugzeug fliegt dann zunächst in einem unkritischen Flugzustand mit dem Autopiloten. Ein Terrorist oder Flugzeugentführer kann daran nichts mehr ändern.
  • Es kann dann vorgesehen sein, daß bei Abweichung der Körpermerkmale ein Alarmsignal an eine Bodenstation übermittelt wird. Die Bedienungsmittel können Eingriffsmittel zur Fernsteuerung des Flugzeugs von der Bodenstation aus und zur Einleitung einer automatischen oder ferngesteuerten Landung enthalten.
  • Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Überwachung der Bedienungsmittel bei Luftfahrzeugen.
  • 2 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung eines Steuerknüppels mit einem Sensor, der auf Fingerabdrücke anspricht.
  • 3 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung eines Sicherheitsgerätes mit einem Betätigungselement in Form einer Chipkarte.
  • In 1 ist mit 10 eine zentrale Prozessoreinheit des Sicherheitsgerätes bezeichnet. Die zentrale Prozessoreinheit 10 steht mit einem Festwertspeicher 12 und einem Arbeitsspeicher 14 in Datenaustausch. Mit 16 ist ein Programmspeicher und mit 18 ein Hilfsspeicher bezeichnet. Eine Uhr 20 liefert den Rechentakt. Die zentrale Prozessoreinheit 10 steht mit einer Schnittstelle oder Ein- und Ausgabeeinheit 22 in Verbindung. Das ist ein üblicher Rechneraufbau. Der Rechner ist mit einer integrierten Notstromversorgung 24 versehen.
  • Das Flugzeug verfügt über einen Autopiloten 26 und eine Navigationseinheit 28. Der Autopilot 26 hält Kurs und Lage des Flugzeugs gegen äußere Störungen. Die Navigationseinheit liefert die Position des Flugzeugs, z. B. durch Satellitennavigation (GPS). Durch eine Steuerung 30, u. a. den Steuerknüppel 32, kann der Pilot über die Ein- und Ausgabeeinheit den Autopiloten 26 beeinflussen und den Kurs und die Fluglage ändern.
  • Mit 34 ist ein Gerät zur Ermittlung der Betriebsparameter bezeichnet. Ein Flugschreiber 36 zeichnet die verschiedenen Flugdaten auf.
  • Zur Sicherung gegen unbefugte Inbetriebnahme des Flugzeugs oder terroristisches Ausschalten des legitimen Piloten ist ein Betätigungselement 38 in Form einer Chipkarte oder Codierkarte vorgesehen. Auf dieser Chipkarte sind Daten über den jeweiligen autorisierten Piloten gespeichert. Insbesondere aber enthält das Betätigungselement 38 digital gespeichert Körpermerkmale des Piloten wie dessen Fingerabdrücke. Dieses Betätigungselement 38 wird in einen Kartenschacht 40 eines Sicherheitsgerätes eingeführt, das in 3 durch einen Kasten 42 dargestellt ist. In dem Sicherheitsgerät 42 wird durch ein Lese- und Schreibgerät 44 der digital gespeicherte Fingerabdruck ausgelesen und über die Ein- und Ausgabeeinheit 22 und die zentrale Prozessoreinheit 10 gespeichert. Durch eine Verriegelungsvorrichtung 46 wird dann der Kartenschacht 40 verriegelt. Das Betätigungselement 38 ist dann während des Fluges nicht mehr zugänglich.
  • Um von vornherein sicherzustellen, daß tatsächlich der rechtmäßige Inhaber des Betätigungselements (Chipkarte) 38 dieses Betätigungselement in den Kartenschacht einführt, ist das Betätigungselement 38 selbst mit einem Sensor versehen, der auf die besagten Körpermerkmale anspricht, im vorliegenden Fall einem Fingerabdruckscanner (FAS). Das Betätigungselement 38 enthält Mittel zum Vergleichen des von dem Sensor erfaßten Fingerabdrucks mit dem gespeicherten Fingerabdruck. Das Betätigungselement 38 wird zunächst in eine Zwischenstellung in den Kartenschacht eingezogen. In dieser Zwischenstellung muß der Pilot die Karte im Bereich des Fingerabdruckscanners mit dem Daumen halten, so daß der Fingerabdruck erfaßt werden kann. Wenn der Vergleich mit dem gespeicherten Fingerabdruck positiv verläuft, wird die Karte weiter in den Kartenschacht eingezogen und ist nach Verriegelung des Kartenschachtes nicht mehr zugänglich. Ist das Ergebnis des Vergleichs negativ, wird eine Inbetriebnahme des Flugzeugs unterbunden.
  • Wird das Flugzeug von mehreren Piloten geflogen, müssen natürlich alle Piloten ihre Betätigungselemente in zugeordnete Kartenschächte einführen.
  • Statt der Fingerabdrücke können auch Spracherkennungsmittel vorgesehen sein, aus denen als unveränderliche Körpermerkmale von dem Betätigungselement oder dem Sicherheitsgerät Sprachcharakteristika gewonnen werden können.
  • Durch einen Sensor 48 oder Sensoren an den Bedienungsmitteln wird der Fingerabdruck des realen Piloten bei der Betätigung der Bedienungsmittel ebenfalls in digitalem Format erfaßt. Dieser Sensor bildet "Erkennungsmittel" zum Erkennen der Körpermerkmale des Piloten, bzw. der Person, die das Flugzeug fliegen will. In 2 ist ein solcher Sensor 48 schematisch am Steuerknüppel des Flugzeugs dargestellt. Wenn der Pilot den Steuerknüppel bedienen will, muß er mit einem bestimmten Finger auf diesen Sensor 48 greifen. Der Sensor liefert ein digitales "Bild" des Fingerabdrucks. Dieses wird über die Ein- und Ausgabeeinheit 22 auf die zentrale Prozessoreinheit 10 geleitet. Durch geeignete Bildverarbeitung kann dieses digitale Bild des Fingerabdrucks mit dem digital gespeicherten Fingerabdruck zur Deckung gebracht werden. Es wird dann in dem Rechner mit der zentralen Prozessoreinheit das vom Sensor gelieferte digitale Bild des Fingerabdrucks mit dem gespeicherten digitalen Fingerabdruck von dem Betätigungselement verglichen. Stimmen diese Bilder überein, dann ist tatsächlich der Pilot an der Steuerung, dessen Betätigungselement 38 oder Chipkarte vor dem Start in den Kartenschacht eingeführt wurde. Die Bedienungsmittel funktionieren normal.
  • Bei Nichtübereinstimmung der Fingerabdrücke werden die Bedienungsmittel blockiert. Ein anderer als der rechtmäßige Inhaber des Betätigungselementes 38 kann das Flugzeug daher gar nicht in Betrieb nehmen und starten. Zusätzliche Daten des Betätigungselementes können sicherstellen, daß der Pilot auch zum Fliegen des betreffenden Flugzeugtyps berechtigt ist.
  • Wenn während des Fluges der autorisierte Pilot durch Terroristen überwältigt und ausgeschaltet wird, dann kann eine andere Person das Flugzeug nicht an dessen Stelle führen. Es liegt dann keine Übereinstimmung der Fingerabdrücke mehr vor, was der Rechner mit der Prozessoreinheit 10 feststellt. Im Flug erfolgt dann automatisch eine Umschaltung auf einen von dieser Person nicht mehr beeinflußbaren, zwangsweisen Autopilot-Betrieb. Die an die Stelle des Piloten tretende Person kann dann die Bahn und Lage des Flugzeugs nicht mehr beeinflussen. Der Autopilot-Betrieb bringt auch zunächst keine Gefahr für das Flugzeug mit sich. Das Flugzeug kann nicht durch Fehlbedienung abstürzen.
  • Durch eine Signaleinrichtung 50 wird ein Alarmsignal an eine Bodenstation ausgesandt. Die Bodenstation weiß dann, daß der autorisierte Pilot nicht mehr am Steuer ist. Es erfolgt jetzt eine Umschaltung auf eine Fernsteuerung, so daß der Autopilot über Eingriffmittel Kommandos von der Bodenstation erhält. Durch diese Kommandos kann das Flugzeug zum nächsten Flughafen geführt werden. Dort wird eine ferngesteuerte oder automatische Landung eingeleitet. Die Personen im Cockpit haben darauf keinen Einfluß.
  • Es könnte vorkommen, daß ein autorisierter Pilot mit ordnungsgemäßem Betätigungselement sich selbst als Terrorist entpuppt und versucht, das Flugzeug selbstmörderisch auf ein Ziel zu lenken. In diesem Fall sind im Speicher 14 oder 18 Sperrzonen gespeichert, in welche ein Flugzeug nicht eindringen darf. Die Navigationseinheit 28 liefert stets die genaue Position des Flugzeugs. Der Rechner kann daher feststellen, wenn das Flugzeug in eine solche Sperrzone eindringt. In diesem Fall sind die Bedienungsmittel bei Einfliegen in eine Sperrzone ebenfalls automatisch auf einen vom Piloten nicht mehr beeinflußbaren, zwangsweisen Autopilot-Betrieb umschaltbar. Die Bedienungsmittel können dann so angesteuert werden, daß sie bei Umschaltung auf den zwangsweisen Autopilot-Betrieb das Flugzeug automatisch von der Sperrzone wegführen. In ähnlicher Weise kann eine zwangsweise Umschaltung auf Autopilot-Betrieb erfolgen, wenn der Pilot Flugmanöver ausführt, die aus der gegenwärtigen Position des Flugzeugs die Gefahr einer Kollision mit einem Hindernis, z. B. einem Gebäude, mit sich bringt, oder ungewöhnliche Flugmanöver wie etwa ein steiler Sinkflug aus niedriger Höhe und außerhalb eines Flughafens. Die Alarmsignalgabe, Fernsteuerung und automatische Landung erfolgen dann in der beschriebenen Weise.
  • In allen Fällen werden zusätzlich zu dem Autopiloten auch alle anderen Bedienungsglieder wie Gashebel, Klappenhebel usw. gegen weitere Manipulation gesichert. Das ist in 1 durch Block 54 dargestellt.
  • Statt des Fingerabdrucks oder mehrerer Fingerabdrücke kann auch ein anderes Körpermerkmal durch den Sensor 48 erfaßt werden. Beispielsweise kann der Sensor ein Irisscanner sein, der die Struktur der Iris des Piloten erfaßt. Der Pilot kann dabei in statistischer Folge aufgefordert werden, eine bestimmte Marke zu fixieren, so daß dann eine definierte Lage des Auges zu einem Irisscanner gegeben ist. In ähnlicher Weise kann der Pilot durch statistisch verteilte Befehle aufgefordert werden, eine Stimmprobe abzugeben, z. B die jeweilige Zeit ansagen. Aus dieser Ansage können dann die Stimmcharakeristika ermittelt und mit den in dem Sicherheitsgerät gespeicherten Stimmcharakteristika verglichen werden.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Überwachung der Bedienungsmittel von Luftfahrzeugen, um sicherzustellen, dass das Luftfahrzeug nur von einem autorisierten Piloten geflogen werden kann, wobei (a) die Bedienungsmittel ein Sicherheitsgerät (42) enthalten, in welche ein einem speziellen Piloten zugeordnetes Betätigungselement (38) einführbar ist, wobei die Bedienungsmittel erst nach Einführen des Betätigungselements (38) aktivierbar sind, (b) das Betätigungselement (38) Mittel zum Speichern eines unveränderlichen Körpermerkmals des autorisierten Piloten aufweist, (c) Erkennungsmittel mit einem Sensor zum Erkennen dieses Körpermerkmals an der die Bedienungsmittel handhabenden Person vorgesehen sind, und (d) Vergleichsmittel zum Vergleichen des erkannten Körpermerkmals mit dem in dem Betätigungselement gespeicherten Körpermerkmal vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass (e) die Erkennungsmittel und die Vergleichsmittel an dem Betätigungselement vorgesehen sind, (f) die Bedienungsmittel einen zusätzlichen Sensor (48) zum Aufnehmen des Körpermerkmals der die Bedienungsmittel handhabenden Person aufweisen, und (g) die Bedienungsmittel bei einer Abweichung des vom Sensor der Erkennungsmittel oder vom Sensor (48) der Bedienungsmittel erkanntem und gespeicherten Körpermerkmal zwangsweise deaktiviert werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement einen Sensor aufweist, der auf einen beim Einschieben des Betätigungselements in einen Kartenschacht o. dgl. erfassten Fingerabdruck des Benutzers anspricht und Mittel zum Vergleichen des so erfassten Fingerabdrucks mit einem als Körpermerkmal gespeicherten Fingerabdruck, wobei eine Inbetriebnahme des Luftfahrzeugs unterbunden ist, wenn der Vergleich negativ ausfällt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungsmittel bei zwangsweiser Deaktivierung automatisch auf einen von dieser Person nicht mehr beeinflussbaren, zwangsweisen Autopilot-Betrieb umschaltbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsmittel Sensormittel (48) zur laufenden Erkennung der Körpermerkmale enthalten.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass (a) das gespeicherte Körpermerkmal durch digital gespeicherte Fingerabdrücke des autorisierten Piloten gebildet ist und (b) an den von den Fingern des Piloten zu berührenden Stellen von Bedienelementen (32) der Bedienungsmittel auf Fingerabdrücke ansprechende Sensormittel (48) vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (38) bis zur Beendigung des Fluges in dem Sicherheitsgerät (42) unzugänglich verriegelt ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass (a) das Sicherheitsgerät (42) Navigationsmittel (28) zur Bestimmung der Position des Flugzeugs enthält, (b) das Sicherheitsgerät (42) weiterhin Speichermittel zum Speichern von Sperrzonen enthält und (c) die Bedienungsmittel bei Einfliegen in eine Sperrzone automatisch auf einen vom Piloten nicht mehr beeinflussbaren, zwangsweisen Autopilot-Betrieb umschaltbar sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungsmittel bei Umschaltung auf den zwangsweisen Autopilot-Betrieb das Flugzeug automatisch von der Sperrzone wegführen.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abweichung der Körpermerkmale ein Alarmsignal an eine Bodenstation übermittelt wird.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungsmittel Eingriffsmittel (52) zur Fernsteuerung des Flugzeugs von der Bodenstation aus und zur Einleitung einer automatischen oder ferngesteuerten Landung enthalten.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsmittel einen Irisscanner aufweisen.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsmittel Mittel zum Erkennen von Sprachcharakteristika enthalten.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsgerät in unregelmäßigen Zeitabständen den Piloten auffordert, zur Erfassung der Irisstruktur durch den Irisscanner eine bestimmte Augenposition einzunehmen.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsgerät in unregelmäßigen Zeitabständen den Piloten auffordert, zur Erfassung von Stimmcharakteristika bestimmte Worte auszusprechen.
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