DE102004006486A1 - Journey control system, especially for application to aircraft, wherein an aircraft is constrained to remain within a defined air corridor, but whereby, with the exception of this constraint, the pilot has full control - Google Patents
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Abstract
Description
Der Großluftverkehr wird in aller Regel auf festgelegten Flugrouten abgewickelt. Auf der Basis solcher Routen wird ein System von Korridoren festgelegt, die die Routen von innen nach außen in verschiedenen Schichten ummanteln. Jedem dieser Korridore ist eine Funktionalität zugeordnet. Typischer Weise ist der innerste Korridor die Zone, in der sich das Flugzeug frei und autonom bewegen kann, der zulässige Luftraum um die vorgegebene Flugroute. Der Korridor, der den innersten ummantelt, ist z.B. eine erste Warnzone. In dieser Warnzone 1 wird der Pilot vor dem Verlassen der inneren Zone gewarnt und aufgefordert, in den inneren Korridor zurück zu kehren. In einer anschließenden Warnzone II wird wiederum der Pilot gewarnt gleichzeitig aber auch das zuständige Kontrollzentrum benachrichtigt. In der anschließenden Interventionszone schließlich greift das Flugkontrollsystem in das Steuerungssystem des Flugzeug ein und steuert das Flugzeug in die innere Zone zurück falls der Pilot der Aufforderung, das Flugzeug in die innere Zone zurück zu führen, nicht innerhalb eine angemessenen Zeitspanne nachgekommen ist.Of the United Aviation is usually handled on fixed routes. On the basis of such routes is defined as a system of corridors the routes from the inside out in different layers wrap. Each of these corridors is assigned a functionality. Typically, the innermost corridor is the zone in which the aircraft can move freely and autonomously, the permitted airspace around the given flight route. The corridor that encases the innermost, is e.g. a first warning zone. In this warning zone 1, the pilot warned before leaving the inner zone and asked in the inner corridor back to sweep. In a subsequent Warning zone II is again warned the pilot at the same time but also the competent Control Center notified. In the subsequent intervention zone finally attacks the flight control system in the control system of the aircraft and returns the aircraft to the inner zone if the pilot requests Plane back to the inner zone not to lead within a reasonable period of time.
Innerhalb des zulässigen Luftraumes bleibt die freie Bewegungsmöglichkeit des Fahrzeug vollständig erhalten und die Kontrolle über das Fahrzeug uneingeschränkt in der Hand des Piloten. Die Kontrolle des Piloten über das Flugzeug wird nur in der Interventionszone eingeschränkt und auch nur solange, bis die in den zulässigen Korridor rückführende Kursänderung erzwungen ist.Within the permissible Airspace remains the free movement of the vehicle completely preserved and control over the vehicle unrestricted in the pilot's hand. The pilot's control over the Aircraft is restricted only in the intervention zone and also only until the change in course in the permitted corridor is enforced.
Das Flugkontrollsystem überwacht während des gesamten Fluges kontinuierlich, in ausreichend kurzen Zeitabständen, die Position, Geschwindigkeit und Flugrichtung des Flugzeug mittels eines zuverlässigen Navigationssystems. Vor Beginn des Fluges wird die geplante Flugroute mit ihren Korridoren in dem Flugkontrollsystem festgelegt. Damit kennt das System die Route des Flugzeug und die zugehörigen Korridore und erkennt, in welcher Zone sich das Flugzeug befindet und wohin es sich bei Fortsetzung des Kurses bewegt. Das Flugkontrollsystem führt automatisch die mit den Zonen verbundenen Maßnahmen durch.The Flight control system monitors during the entire flight continuously, at sufficiently short intervals, the Position, speed and direction of flight of the aircraft a reliable one Navigation system. Before the flight begins, the planned flight route with their corridors in the flight control system. In order to the system knows the route of the aircraft and the associated corridors and recognizes in which zone the aircraft is and where to go it moves on continuation of the course. The flight control system leads automatically the measures associated with the zones.
Der Eingriff in das Steuerungssystem kann auf verschiedenen Ebenen erfolgen. So kann z.B. eine Anweisung an den Autopiloten, verbunden mit eine Aktivierung des Autopiloten, erfolgen oder es können Anweisungen über den normalen Steuerungsbus an die Antriebe der Steuerung erfolgen. Die Anweisungen könnten aber auch z.B. über einen speziellen Prioritätsbus erfolgen. Während das Flugkontrollsystem die Kontrolle über das Flugzeug zur Rückführung in den inneren Korridor übernimmt, werden die Signale der anderen Steuerungsmechanismen unterdrückt. Die Unterdrückung kann dabei durch verschiedene, technische Maßnahmen realisiert werden, z.B. durch Priorisierung, Anweisung an die Steuerungsmechanismen, Überschreiben der Signale auf dem Bus e.t.c..Of the Intervention in the control system can take place at different levels. Thus, e.g. an instruction to the autopilot, associated with a Activation of the autopilot, or instructions can be made about it normal control bus to the drives of the control. The instructions could but also e.g. above a special priority bus respectively. While the flight control system takes control of the aircraft for return in takes over the inner corridor, the signals of the other control mechanisms are suppressed. The suppression can be realized by various technical measures, e.g. through prioritization, instruction to the control mechanisms, overwriting the signals on the bus e.t.c ..
Das Flugkontrollsystem kann aber auch Anweisungen an das Antriebssystem des Flugzeug erteilen, z.B. zum Einhalten von Mindesthöhen oder von Obergrenzen für die Höhe.The Flight control system can also provide instructions to the drive system of the aircraft, e.g. to comply with minimum heights or of Upper limits for the height.
Vor dem Start eines Fluges wird in Abstimmung zwischen Pilot und lokalem Kontrollzentrum über ein gesichertes Protokoll die Route des Fluges, und damit der für den Flug zulässige Luftraum, festgelegt. Dies wird in aller Regel durch Auswahl einer vordefinierten Route erfolgen. Über das gesicherte Protokoll ist sicher gestellt, das im Kontrollzentrum der Luftraum, der für das Flugzeug eingestellt wird, bekannt und damit auch Grundlage für die Startgenehmigung ist. Danach ist die Änderung dieser Route nur noch mit Zustimmung eines Kontrollzentrums möglich. Jede Kommunikation des Flugkontrollsystem an Bord des Flugzeug mit einem Kontrollzentrum erfolgt über ein gesichertes Protokoll, daß sowohl das Flugzeug wie auch das Kontrollzentrum positiv identifiziert, ein Eindringen von Dritten in den Dialog ausschließt, Übertragungsfehler sicher erkennt und korrigiert oder die Wiederholung der Übertragung erzwingt.In front the start of a flight will be in coordination between pilot and local Control center over a secure log the route of the flight, and thus the one for the flight allowed Airspace, set. This is usually done by selecting a predefined one Route done. about the secure protocol is ensured in the control center of the Airspace for the aircraft is set, known and therefore also basis for the Take-off permission is. After that, the change of this route is only with the consent of a control center. Every communication of the Flight control system aboard the aircraft with a control center via a secure protocol that both the Aircraft as well as the control center positively identified, a Excludes third-party intrusion into the dialog, safely detects transmission errors and correct or force the repetition of the transmission.
Die durch Korridore ummantelten Routen können nach dem Baukastenprinzip kombiniert werden.The Corridor-encased routes can be modular be combined.
Im einfachsten Fall wird um die Flughäfen ein senkrechter Zylinder als zulässiger Raum beschrieben, der alle Landeanflüge umschließt. Daran schließen dann die heute schon definierten Luftstraßen an, die mit den oben beschriebenen Korridoren ummantelt sind. Wird eine Flugroute aus anderen Routen zusammengesetzt, so müssen diese zumindest durch ein Fenster miteinander verbunden sein. Die Korridore können Höhenbeschränkungen nach oben und/oder nach unten haben. Auf diese Weise können die Routen so definiert werden, daß zwischen zwei sich kreuzenden Routen zumindest eine Warnzone II zwischen den inneren Zonen liegt, d.h. die Routen können kreuzungsfrei beschrieben werden.in the The simplest case is a vertical cylinder around the airports as permissible Space described, which encloses all landing approaches. Then close the airways already defined today, with those described above Corridors are sheathed. Becomes a flight route from other routes composed, so must these at least be connected by a window. The Corridors can height restrictions up and / or down. In this way, the Routes are defined so that between two intersecting routes at least one warning zone II between the inner zones, i. the routes can be described without crossing become.
An die Route zwischen Start- und Zielflughafen können andere Routen angedockt werden z.B. zu Ausweichflughäfen. Dabei können diese Routen als Warnzonen definiert werden. Dadurch kann dann automatisch das Kontrollzentrum informiert werden falls das Flugzeug diese Route wählt.At the route between the departure and arrival airports can be docked with other routes are used e.g. to alternative airports. It can these routes are defined as alert zones. This can then be done automatically the control center will be informed in case the plane is this route chooses.
Dieses System läßt zum einen die Kontrolle über das Flugzeug bei dem Piloten und für alle möglichen Not- und/oder Sonderfälle ausreichende Bewegungsfreiheit diese Not- und/oder Sonderfälle soweit wie möglich zu meistern, schützt aber das Luftfahrzeug gegen unauthorisiertes Verlassen der zugewiesenen Flugrouten. Durch geeignete Festlegung der für eine Flugroute zulässigen Lufträume ist es weiterhin möglich Bodenobjekte vor den Gefahren durch Flugzeuge, die mit dem Fahrzeugkontrollsystem ausgerüstet sind, zu schützen.This system allows on the one hand the control of the aircraft with the pilot and for all possible emergency and / or special cases sufficient Be Freedom of movement to master these emergency and / or special cases as far as possible, but protects the aircraft against unauthorized leaving the assigned routes. By properly defining the airspaces allowed for a flight route, it is also possible to protect ground objects from the dangers of aircraft equipped with the vehicle control system.
Das System muß so eingebaut sein, daß es während des Fluges unzugängig ist. Ebenso muß das Flugkontrollsystem Funktionen enthalten, die strukturzerstörende Flugmanöver zuverlässig unterbinden.The System must be like this be built in that during the Flight inaccessible is. Likewise, that must Flight control system contain functions that reliably prevent disruptive flight maneuvers.
Das Verfahren kann auf Landfahrzeuge, insbesondere Gefahrgut- oder Werttransporter, übertragen werden. Hier können z.B. Wasserschutzgebiete oder einzelne Straßen gegen das Befahren durch Gefahrguttransporter gesichert werden und das Gebiet festgelegt werden, das der Werttransporter nicht verlassen kann. Bei extremen Wetterlagen, e.g. Eisregen oder Orkanböen kann der Gefahrguttransport unterbunden werden.The Method may be applied to land vehicles, in particular dangerous goods or value transporters become. here we can e.g. Water protection areas or individual roads against being driven by dangerous goods transporters be secured and the area to be set, which the value transporter can not leave. In extreme weather conditions, e.g. Freezing rain or hurricanes Dangerous goods transport can be prevented.
Während die Kommunikation mit dem oder den Kontrollzentren im wesentlichen identisch gestaltet werden könnte, sind die möglichen Einflußnahmen auf das Fahrzeug deutlich unterschieden und beschränken sich im wesentlichen auf Motor und Bremssystem, z.B. könnte nach erfolgter Warnung die Drehzahl des Abregelns des Motors herabgesetzt werden bis zum Stop der Einspritzung als letzte Maßnahme.While the Communication with the control center (s) is essentially identical could be designed are the possible ones influence acquisitions clearly differentiated and limited to the vehicle essentially to engine and braking system, e.g. could after warning, the speed of the motor is reduced until the stop of the injection as last measure.
Da es inzwischen so hoch entwickelte Steuerungssysteme für Kraftfahrzeuge gibt, die in der Lage sind ein Kfz auch ohne Fahrer durch den Straßenverkehr zu steuern, kann, wenn das Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuerungssystem ausgerüstet ist, auch über einen Eingriff in dieses System die Begrenzung auf den zulässigen Raum erzwungen werden.There it is now so sophisticated control systems for motor vehicles who are capable of driving a car even without a driver by road To control, when the motor vehicle with such a control system equipped is over, too an interference with this system limits the permissible space be enforced.
In der Seefahrt können mit diesem System für Schiffe mit gefährlichen Ladungen sichere Seewege festgelegt werden, die den Schiffen von hoher Hand verbindlich vorgeschrieben werden können. Allerdings hätten hier die Meldungen an die Kontrollsysteme relativ größere Bedeutung, da ein Einbau, der alle Manipulationsmöglichkeiten des Umfeldes um das Fahrzeugkontrollsystem während der Fahrt ausschließt, kaum möglich ist In of seafaring with this system for Ships with dangerous Loads of safe sea lanes to be fixed to the ships of high-handed can be prescribed. However, here would have the messages to the control systems are relatively more important, since an installation, the all manipulation possibilities the environment around the vehicle control system while driving excludes hardly possible is
Autopilotsysteme, die ein Luftfahrzeug auf vordefinierten Kursen steuern sind Stand der Technik. Diesen Systemen wird von Flugzeugführer zu einem beliebigen Zeitpunkt die Kontrolle über das Flugzeug übergeben oder wieder genommen. Sie werden gezielt vom Piloten eingesetzt um das Flugzeug vorübergehend automatisch zu steuern. Sie dienen nicht dazu, die Bewegungsfreiheit der Flugzeug zu begrenzen und haben damit eine grundsätzlich andere Aufgabe.Autopilot systems who control an aircraft at predefined rates are of the technique. These systems are used by pilots at any one time the control over hand over the plane or taken again. They are specifically used by the pilot around the plane temporarily to control automatically. They do not serve the freedom of movement limit the aircraft and thus have a fundamentally different task.
Die
Verfahren der
Die Verfahren sind nicht geeignet, die Entführung eines Flugzeug in ein Gebiet abseits der Flugroute zu verhindern und können nur einzelne Objekte schützen, die als schutzwürdig definiert wurden. Für das Flugzeug selbst realisieren sie keinerlei Schutz. Die vorliegende Erfindung dagegen schützt alles außerhalb der zulässigen Route vor möglichen Schäden durch das Flugzeug wie auch das Flugzeug vor Zusammenstößen im Luftraum und vor der Entführung aus dem zulässigen Raum hinaus.The Procedures are not appropriate to the abduction of an aircraft in a Area away from the flight route and can protect only individual objects that as worthy of protection were defined. For the plane itself realize no protection. The present Invention, on the other hand, protects everything outside the permissible Route from possible damage by the plane as well as the plane from collisions in the airspace and before the abduction out of the allowed Space out.
Die hier offenbarte Erfindung hingegen bezieht sich auf ein eng umrissenes Routensystem, in dem der Luftverkehr kanalisiert wird, vergleichbar der Begrenzung des Autoverkehrs auf das Straßensystem oder der Begrenzung des Zugverkehrs auf das Schienensystem, einer grundsätzlichen Veränderung des Luftverkehrs. Die Erfindung liegt in der Art, wie der geographische Raum aufgeteilt wird und wie die Funktionalität verändert wird, vergleichbar mit der Installation von Leitplanken oder ähnliche Vorrichtungen an Straßen und Verkehrswegen, um schwere Unfälle zu verhindern, die durch das Abkommen des Fahrzeug von der Straße entstehen würden.The In contrast, the invention disclosed herein refers to a narrow outline Route system, in which air traffic is channeled, comparable the limitation of car traffic on the road system or the boundary train service on the rail system, a fundamental Change of Air traffic. The invention is in the way of the geographical Space is split and how the functionality is changed, comparable to the installation of crash barriers or similar devices on roads and Traffic routes to serious accidents to prevent that arise due to the agreement of the vehicle off the road would.
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