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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Aufzeichnung von digitalen Nachrichten, die zwischen einem Flugführer eines
Flugzeugs und Personal am Boden ausgetauscht werden, mit einem unfallgeschützten Sprachrekorder
und einem Datenlinkgerät
an Bord des Flugzeugs.
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Zur
Zeit ist es noch nicht üblich,
die Kommunikation zwischen dem Führer
eines Flugzeugs und einem Flugsicherheitslotsen vollständig digital
durchzuführen,
stattdessen wird analoger Sprechfunk verwendet. Gemäß bestimmter
Zulassungsvorschriften ist es erforderlich, diese herkömmliche
Sprachkommunikation auf einem unfallgeschützten Flugschreiber (Sprachrekorder)
aufzuzeichnen. Es existieren in neuen und modernen Flugzeugen jedoch
Geräte,
die eine zusätzliche
digitale Kommunikation zwischen einem Piloten und etwa einem Flugsicherheitslotsen mittels
Tastatur und Bildschirm erlauben. Diese digitale Form der Kommunikation
wird auch als Controller-Pilot-Datalink-Communication(CPDLC) bezeichnet,
wobei Datalink für
die Datenverbindung steht, die etwa durch ein Datenlinkgerät an Bord
des Flugzeugs initiiert wird. Bei verbreiteter Anwendung ersetzt
CPDLC, zumindest aus Sicht der zulassenden Behörden, in gewisser Weise die
herkömmliche Sprachkommunikation.
Es ist daher nachvollziehbar, dass in nächster Zukunft auch diese digitale
Form der Kommunikation an Bord des Flugzeugs auf einem unfallgeschützten Speichergerät aufgezeichnet
werden muss, wie die sprachgestützte
Kommunikation. Dies ermöglicht
die Auswertung der Kommunikation bei einer etwaigen Flugunfalluntersuchung.
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Bei
zur Zeit betriebenen oder in der Fertigung befindlichen Flugzeugen
ist diese Aufzeichnung allerdings noch nicht vorgesehen und technisch nicht
realisierbar. Einerseits weist der vorhandene Sprachrekorder keinen
Eingangskanal auf, der solche digitalen Signale in ihrer vorliegenden
Form aufzeichnen kann. Andererseits besitzen die Geräte, die die
digitale Kommunikation abwickeln, keinen geeigneten Ausgang, über den
die Meldungen direkt zum Sprachrekorder übermittelt werden könnten. Weiterhin
ist das Aufzeichnen der digitalen Nachrichten auf einem ebenfalls
vorhandenen unfallgeschützten Flugdatenschreiber
an Bord des Flugzeugs derzeit nicht möglich. Die vom Flugdatenschreiber
aufgezeichneten Daten stammen üblicherweise
von zahlreichen Zustandssensoren von Flugzeugsystemen und werden
zyklisch gespeichert. Der vorhandene Speicherplatz im Flugdatenschreiber
ermöglicht
die Speicherung aller kontinuierlich vorliegenden Daten in bestimmten
Abständen über einen
gewünschten Zeitraum,
etwa 24 oder 25 Stunden. Zur Bereitstellung von ausreichend Speicherplatz
für einen
zusätzlichen
Nachrichtenkanal, der sich nicht nur auf den unregelmäßigen Austausch
von Nachrichten zwischen Fluglotsen und Flugzeugführer beschränkt, sondern
auch Nachrichten zwischen Flugzeugen im Flug umfasst (Air Traffic
Daten, bspw. ADS-B) wäre die
relativ teure Aufrüstung
des Flugdatenschreibers erforderlich.
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Aus
Gründen
der Kostenersparnis besteht bislang außerdem keine Bereitschaft seitens
der Betreiber und Flugzeughersteller, ein komplett neues System
zu installieren, welches sowohl die herkömmliche Sprachaufzeichnung
als auch die Aufzeichnung der digitalen Meldungen ermöglicht.
Die Notwendigkeit einer Aufzeichnung soll die Betreiber der Flugzeuge
nicht zur Einführung
neuer Sprachre korder, neuer Flugdatenschreiber und/oder neuer Geräte zur digitalen
Kommunikation mit zusätzlichen
Funktionen zwingen.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, mindestens einen der oben genannten
Nachteile zu vermindern oder gänzlich
zu eliminieren. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
bzw. eine Vorrichtung bereitzustellen, welche unter Weiterverwendung
der Geräte
zur digitalen Kommunikation und des herkömmlichen Sprachrekorders eine
Aufzeichnung der digitalen Kommunikation ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren dadurch gelöst, dass eine zwischen dem
Datenlinkgerät und
mindestens einem Eingang des Sprachrekorders an Bord des Flugzeugs
angeordnete Sprachsyntheseeinheit die digitalen Nachrichten in vom
Sprachrekorder aufzeichenbare analoge Sprachsignale umwandelt. Dies
ist von Vorteil, da der herkömmliche Sprachrekorder
weiter verwendet werden kann, ebenso das Datenlinkgerät. Das Hinzufügen einer Sprachsyntheseeinheit
ist nicht mit hohen Kosten verbunden, da Sprachsynthesesoftware
und derartige Signalprozessoren seit langer Zeit in einer Vielzahl
von Variationen verfügbar
sind. Weiterhin ist es möglich,
die herkömmlichen
Methoden und Vorgänge
einer Flugunfalluntersuchung auf Basis von Sprachaufzeichnungen
auf dem Sprachrekorder durchzuführen,
ohne auf neuartige Datenerfassungsgeräte um- oder aufzurüsten.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn die Sprachsyntheseeinheit für eingehende
und ausgehende Nachrichten getrennte Sprachsignale erzeugt. Dadurch
wäre es
einfacher möglich,
die jeweilige Nachrichtenquelle kenntlich zu machen.
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Das
Aufweisen unterschiedlicher Klänge, insbesondere
andere Stimmlagen oder -charakteristika der getrennten Sprachsignale
ist außerdem
deshalb bevorzugt, da das Unterscheiden der jeweiligen Nachrichtenquelle
beim Abhören
der Sprachsignale bei einer Flugunfalluntersuchung dadurch stark
vereinfacht wird.
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Günstig ist
ferner, dass die Sprachsyntheseeinheit aus den eingehenden Nachrichten
Sprachsignale mit männlicher
Stimme und aus den ausgehenden Nachrichten Sprachsignale mit weiblicher Stimme
erzeugt. Dadurch können
die Flussrichtungen der Nachrichten klar unterschieden werden. Aus dem
gleichen Grund ist es vorteilhaft, mittels der Sprachsyntheseeinheit
umgekehrt aus den eingehenden Nachrichten Sprachsignale mit weiblicher Stimme
und aus den ausgehenden Nachrichten Sprachsignale mit männlicher
Stimme zu erzeugen.
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Das
Vereinigen der getrennten Sprachsignale zu einem Sprachsignal zum
Aufzeichnen ist weiterhin bevorzugt. Hierdurch reicht lediglich
ein Signaleingang für
die Aufzeichnung der vereinigten Sprachsignale aus und die ein-
und ausgehenden Nachrichten liegen in Dialogform am Signaleingang
an.
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Vorteilhaft
ist ferner, wenn das Sprachsignal in einen Signaleingang des unfallgeschützten Sprachrekorders
gespeist wird. Die vereinigten Sprachsignale können dann bei einer Flugunfalluntersuchung
wie ein herkömmlicher
und per Sprechfunk geführter
Dialog abgehört
werden.
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Schließlich ist
es bevorzugt, dass der Signaleingang für ein Mikrofon eines dritten
Besatzungsmitglieds des Flugzeugs zum Einspeisen der digitalen Nachrichten
verwendet wird. Durch das Verwenden dieses nur in Ausnahmefällen benutzten
Signaleingangs entfällt
die Notwendigkeit der Ersetzung des Sprachrekorders.
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Weiterhin
wird die oben angegebene Aufgabe durch eine Vorrichtung dadurch
gelöst,
dass zwischen dem Datenlinkgerät
und mindestens einem Eingang des Sprachrekorders an Bord des Flugzeugs
eine Sprachsyntheseeinheit angeordnet ist, die digitalen Nachrichten
in vom Sprachrekorder aufzeichenbare analoge Sprachsignale umwandelt.
Besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung, die aufgrund der genannten
Vorteile das vorangehend beschriebene Verfahren ausführt.
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Die
oben genannte Aufgabe wird schließlich durch ein Fluggerät, insbesondere
ein Passagierflugzeug dadurch gelöst, dass zwischen dem Datenlinkgerät und mindestens
einem Eingang des Sprachrekorders an Bord des Flugzeugs eine Sprachsyntheseeinheit
angeordnet ist, die die digitalen Nachrichten in vom Sprachrekorder
aufzeichenbare analoge Sprachsignale umwandelt. Vorteilhafterweise
und aufgrund der genannten Vorteile führt dieses Fluggerät ein Verfahren
gemäß des vorangehend
beschriebenen Verfahrens aus.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines erfinderischen Verfahrens bzw. einer Vorrichtung wird anhand
der Figuren näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 schematische
Darstellung der Aufzeichnung digitaler Nachrichten mit speziell
angepassten Geräten
für neuentwickelte
Flugzeuge (Stand der Technik);
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2 schematische
Darstellung der Aufzeichnung digitaler Nachrichten unter Verwendung der
ursprünglichen
Geräte
durch erfindungsgemäßes Verfahren
bzw. Vorrichtung; und
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3 ein
Passagierflugzeug.
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1 zeigt
eine übliche
Anordnung von Kommunikations- und Speicherungsgeräten, die
sowohl Sprache als auch Daten aufzeichnen kann, jedoch nur in neuentwickelten
oder zukünftigen
Flugzeugen Anwendung findet. Die Schnittstelle zwischen den digitalen
Kommunikationsgeräten
und dem Flugzeugführer
wird durch eine Anzeige- und Steuerungseinheit 2 realisiert.
Der Flugzeugführer erhält hier
die digitalen Nachrichten in lesbarer Form oder kann selbst Nachrichten
initiieren und beispielsweise an einen Fluglotsen senden. Über eine
Datenverbindung 4 wird die Anzeige- und Steuerungseinheit 2 mit
einem Datenlinkgerät 6 verbunden.
Dort wird eine Verbindung zu Sende- und Empfangseinheiten (Transceiver) 8 hergestellt,
so dass digitale Nachrichten über
verschiedene Funksysteme (HF, VHF, Mode S, SatCom) gesendet und
empfangen werden können.
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Die
Datenlinkgerät 6 ist
ferner über
eine Verbindung 10 mit einem speziell entwickelten Cockpit-Sprach-
und -Datenlinkrekorder 12 verbunden. Dort wird der gesamte
digitale Nachrichtenstrom gespeichert und steht für eine gewisse
Zeit abrufbar zur Verfügung. Üblicherweise
ist der Cockpit-Sprach- und -Datenlinkrekorder 12 so unfallgeschützt, dass er
bei einem Absturz des Flugzeugs unversehrt bleibt. Bei einer Flugunfalluntersuchung
können
die gespeicherten Nachrichten bzw. die aufgezeichnete Sprache abgehört und ausgewertet
werden.
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Der
Cockpit-Sprach- und -Datenlinkrekorder 12 ist weiterhin
mit einer Audioverwaltungseinheit 14 verbunden, die über separate
Eingänge
die Signale von den Mikrofonen 16 der Besatzung und dem Cockpit-Mikrofon 18 in
entsprechend aufbereiteter Form an den Cockpit-Sprach- und -Datenlinkrekorder 12 weiterleitet.
Dort wird schließlich
neben den digitalen Nachrichten auch jedes Tonsignal aus dem Cockpit
und von der Besatzung aufgezeichnet.
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Es
ist hierfür
erforderlich, dass der Cockpit-Sprach- und -Datenlinkrekorder 12 für das Speichern
von digitalen Nachrichten ausgelegt ist, ebenso muss das Datenlinkgerät 6 einen
oder mehrere entsprechende geeignete Ausgänge für die digitalen Daten aufweisen.
Eine nachträgliche
Aufrüstung oder
Umrüstung
bestehender Teile wäre
durch den Aus- und Wiedereinbau sowie der Ersetzung einiger wesentlicher
Komponenten zu kostspielig. Die in 1 beschriebene
Vorrichtung lässt
sich nicht in Flugzeugen realisieren, die bereits existieren oder sich
mit festgelegtem Aufbau bereits in der Produktion befinden.
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2 stellt
eine erfinderische Anordnung 1 von Kommunikations- und
Speichergeräten
dar. Die Anzeige- und Steuerungseinheit 2 für die digitale Kommunikation
ist mit einem Datenlinkgerät 20 über zwei
Verbindungsleitungen 22 und 24 verbunden, die auch
unidirektional ausgeführt
sein können.
Dort wird eine Verbindung zu Transceivern 8 hergestellt, über die
eine Datenverbindung zum Boden hergestellt werden kann. Das Datenlinkgerät 20 weist
weiterhin zwei weitere Leitungen 26 und 28 als
Abzweigungen der Leitungen 22 und 24 auf, die
mit einer Sprachsyntheseeinheit 30 verbunden sind. In der
Sprachsyntheseeinheit 30, die auch als „Digital/Audio Translator" bezeichnet wird,
werden die digitalen Nachrichten in für den Menschen verständliche
Tonsignale umgewandelt. Die übertragenen
Daten liegen bevorzugt in einer standardisierten Form vor, wobei
die Nachrichten selbst üblicherweise
als digitale Textdaten kodiert sind.
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Die
Sprachsyntheseeinheit 30 selbst erzeugt zwei analoge Sprachsignale,
welche auf einem herkömmlichen
Cockpit-Sprachrekorder 34 aufgezeichnet werden können. Diese
zwei Sprachsignale beinhalten die Nachrichten und Meldungen, die
auf der Anzeige- und Steuerungseinheit 2 angezeigt werden (Sprachsignal 1)
und die Nachrichten und Meldungen, die der Flugzeugführer eingibt
und zum Boden sendet (Sprachsignal 2) jeweils in gesprochener Form.
Diese beiden Sprachsignale werden dann zusammengemischt und wie
ein gesprochener Dialog auf ein gemeinsames Signal gebündelt. Die
beiden Sprachsignale sollten akustische Unterschiede aufweisen,
z.B. kann ein Sprachsignal durch eine männliche und ein Sprachsignal
durch eine weibliche Stimme ausgeführt werden. Damit lässt sich
bei der Auswertung sehr einfach die Richtung des Nachrichtenflusses
bestimmen. Weitere Stimmunterscheidungen, die durch Hinzunahme weiterer
Quellen (z.B. vom Co-Piloten) notwendig werden, sind durchaus möglich.
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Das
gebündelte
Signal wird über
eine Leitung 32 in den Eingang einer Audioverwaltungseinheit 14 gesandt.
Weiterhin gehen die Signale von dem Mikrofonen der Besatzung 16 sowie
vom Cockpit-Mikrofon 18 ebenfalls in die Audioverwaltungseinheit 14 ein.
Die gesammelten Signale werden abschließend an den Cockpit-Sprachrekorder 34 geleitet,
wo sie aufgezeichnet werden.
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Es
ist zu beachten, dass üblicherweise
die Cockpit-Sprachrekorder lediglich vier Eingänge für Tonsignale aufweisen, wodurch
kein Eingang für
das Signal aus der Sprachsyntheseeinheit 30 zur Verfügung steht.
Aufgrund des Wechsels zu Zwei-Mann-Cockpits
ist es jedoch nur sehr selten und in besonderen Situationen (z.B.
bei der Pilotenausbildung etc.) erforderlich, für ein drittes Besatzungsmitglied
einen entsprechenden Mikrofoneingang zur Verfügung zu stellen, so dass dieser
Eingang für
das Signal aus der Sprachsyntheseeinheit 30 verwendet werden
kann. Ältere
Flugzeuge weisen zwar gelegentlich noch 3-Mann-Cockpits auf, diese sind
von dieser Erfindung jedoch nicht betroffen, da sie aufgrund relativ
alter Technik an Bord auch keine digitale Kommunikation bereitstellen,
die aufgezeichnet werden muss.
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3 zeigt
ferner ein Passagierflugzeug 36, in welchem durch das erfindungsgemäße Verfahren die
digitalen und zwischen dem Flugzeug und bspw. einem Fluglotsen ausgetauschten
Nachrichten durch eine Sprachsyntheseeinheit 30 auf einem
herkömmlichen
unfallgeschützten
Sprachrekorder 34 aufgezeichnet werden.
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Mit
dieser erfindungsgemäßen Aufzeichnung digitaler
Kommunikation auf einem herkömmlichen Cockpit-Sprachrekorder
ist eine relativ kostengünstige
Lösung
vorhanden, die Aufzeichnung von digitalen Nachrichten auf einem
unfallgeschützten
Sprachrekorder zu realisieren, ohne die vorhandenen Geräte durch
Neuentwicklungen austauschen zu müssen.