DE102012013932A1

DE102012013932A1 - Empfangsgerät für ein Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012013932A1
Application number: DE201210013932
Authority: DE
Inventors: Roland Becker
Original assignee: Becker Flugfunkwerk GmbH
Current assignee: BECKER AVIONICS GMBH, DE
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2014-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Empfangsgerät (10; 110) für ein Luftfahrzeug für den Empfang elektromagnetischer Signale mit einem Funkkompaß zum Anpeilen eines elektromagnetische Funksignale aussendenden Funkfeuers, mit einem Gewittersensor zum Anpeilen eines Gewitters mittels vom Gewitter erzeugter gewitterspezifischer elektromagnetischer Signale und mit mindestens einer Antennenanlage (12; 112a, 112b) zum Empfang der elektromagnetischen Signale. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für den Funkkompaß und für den Gewittersensor eine gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung (24) zur Auswertung der von der mindestens einen Antennenanlage (12; 112a, 112b) empfangenen elektromagnetischen Signale vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Empfangsgerät für ein Luftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Luftfahrzeuge weisen zum einen einen Funkkompaß auf, der dazu dient, ein Funkfeuer anzupeilen, um es anfliegen zu können. So wird beispielsweise das Funkfeuer eines Flugplatzes angepeilt, um dem Piloten die Richtung anzuzeigen, in die er zu seinem Zielort fliegen muß. Desweiteren weisen Luftfahrzeuge regelmäßig einen Gewittersensor bzw. Blitzschlagsensor (sogenannter Storm Scope) auf, der dazu dient, Blitze zu detektieren. Dieses Gerät ist deshalb von Bedeutung, da Blitze auch ohne gleichzeitigen Starkregen auftreten können, der vom zusätzlich im Luftfahrzeug vorhandenen Wetterradar erfasst würde. Während beim Funkkompaß ein Signal vom Funkfeuer empfangen wird, empfängt der Gewittersensor ein Signal, das von einem Blitz herrührt. Blitze senden typische elektromagnetische Signale aus, die sich üblicherweise in einem Frequenzband zwischen 7 kHz und 70 kHz bewegen, während Funkfeuer auf festgelegten Frequenzen senden, die nicht weit vom typischen Frequenzband der Blitze entfernt liegen, nämlich typischerweise zwischen 190 kHz und 2 MHz. Gemäß Stand der Technik weist der Funkkompaß eine erste Antennenanlage sowie eine erste Datenverarbeitungseinrichtung zur Auswertung der von der ersten Antennenanlage empfangenen elektromagnetischen Signale auf. Desweiteren weist der Gewittersensor eine zweite Antennenanlage sowie eine zweite Datenverarbeitungseinrichtung zur Auswertung der von der zweiten Antennenanlage empfangenen elektromagnetischen Signale auf. Somit ist eine Vielzahl von elektronischen Geräten im Luftfahrzeug vorhanden, was ein hohes Gewicht und hohe Kosten bedingt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Empfangsgerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass leichter und/oder günstiger ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Empfangsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass Funkfeuer einerseits und Blitze andererseits jeweils elektromagnetische Signale aussenden, deren Frequenzen nicht allzu unterschiedlich sind. Aufgrund der Ähnlichkeit der Signale kann daher zur Auswertung eine gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung verwendet werden, so dass im Luftfahrzeug eine der Datenverarbeitungseinrichtungen eingespart werden kann. Durch diesen Synergieeffekt werden Kosten und Gewicht verringert.
Es wird bevorzugt, dass die mindestens eine Antennenanlage zwei quer und vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnete Rahmenantennen sowie eine als Seitenbestimmungsantenne ausgebildete weitere Antenne aufweist. Die Seitenbestimmungsantenne wird auch als Sense Antenne bezeichnet, während die Rahmenantennen insbesondere als Loop-Antennen ausgebildet sind.
Der Funkkompaß und der Gewittersensor können jeweils eine Antennenanlage aufweisen, wobei eine erste Antennenanlage für den Empfang der Funksignale und eine zweite Antennenanlage für den Empfang der gewitterspezifischen Signale ausgebildet ist. Dabei wird bevorzugt, dass die erste Antennenanlage für den Empfang im Frequenzspektrum zwischen 190 kHz und 2 MHz ausgebildet ist, während die zweite Antennenanlage für den Empfang im Frequenzspektrum zwischen 7 kHz und 70 kHz ausgebildet ist. Desweiteren können Bandpässe vorgesehen sein, wobei die erste Antennenanlage über einen ersten Bandpass für Frequenzen zwischen 190 kHz und 2 MHz mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist, während die zweite Antennenanlage über einen zweiten Bandpass für Frequenzen zwischen 7 kHz und 70 kHz mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind jedoch keine zwei getrennte Antennenanlagen vorgesehen, sondern für den Funkkompaß und den Gewittersensor ist eine gemeinsame Antennenanlage vorgesehen. Dadurch wird neben einer Datenverarbeitungseinrichtung auch eine Antennenanlage eingespart, wodurch sich eine weitere Gewichts- und Kostenreduktion ergibt.
Zweckmäßig sind die beiden Rahmenantennen und die Seitenbestimmungsantenne der gemeinsamen Antennenanlage mittels einer Datenübertragungseinrichtung mit der gemeinsamen Datenverarbeitungseinrichtung verbunden, wobei die Datenübertragungseinrichtung für jede der drei Antennen einen Verstärker und einen Analog-Digital-Wandler zur Verstärkung und Umwandlung von empfangenen Signalen vor deren Weiterleitung an die gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung aufweist. Vorteilhaft ist zudem zwischen jeder der Antennen und der Datenverarbeitungseinrichtung ein Bandpass für Frequenzen bis 2 MHz angeordnet. Dadurch werden alle Signale mit den für Funkfeuer und Blitze typischen Frequenzen durchgelassen.
Zweckmäßig weisen der Funkkompaß und der Gewittersensor jeweils eine an die gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung angeschlossene und von der Datenverarbeitungseinrichtung über eine Schnittstelle mit Daten zur Anzeige der Richtung des Funkfeuers bzw. der Lage von Gewittern versorgte Anzeigeeinrichtung auf. Eine erste Anzeigeeinrichtung zeigt somit die Richtung an, in der sich das Funkfeuer befindet, während eine zweite Anzeigeeinrichtung die Lage von den vom Gewittersensor erfassten Gewittern anzeigt. Vorteilhaft weist zudem der Funkkompaß ein mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbundenes Eingabegerät auf, mit dem das anzupeilende Funkfeuer durch Auswahl seiner Frequenz auswählbar ist. Die Richtung, in der sich das ausgewählte Funkfeuer befindet, wird dann durch die zugehörige Anzeigeeinrichtung angezeigt.
Es wird bevorzugt, dass der Gewittersensor ein inertiales Navigationssystem aufweist, das zur Übermittlung von eine Drehung des Luftfahrzeugs charakterisierenden Daten mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist. Das inertiale Navigationssystem ermöglicht es, Drehungen des Flugzeugs zu berücksichtigen und die Lage der Blitze auf der Anzeigeeinrichtung dem Piloten im luftfahrzeugfesten Koordinatensystem anzuzeigen. Schließlich wird bevorzugt, dass der Funkkompaß einen Lautsprecher zur Wiedergabe von dem Funkfeuer überlagerter Audiosignale aufweist, der über einen Digital-Analog-Wandler mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist. Auch diese Audiosignale können dann gemeinsam mit den weiteren Signalen durch die gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet und gegebenenfalls durch die gemeinsame Antennenanlage empfangen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Empfangsgeräts als Blockdiagramm gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
2 eine schematische Darstellung eines Empfangsgeräts als Blockdiagramm gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Das in 1 schematisch dargestellte, für ein Luftfahrzeug bestimmte Empfangsgerät 10 weist eine Antennenanlage 12, ein Empfängersystem 14 und ein Eingabe- und Anzeigesystem 16 auf. Das Empfangsgerät 10 umfaßt zum einen einen Funkkompaß, mit dem ein Funkfeuer angepeilt werden kann, und zum anderen einen Gewittersensor (Storm Scope), mit dem Blitze detektiert und lokalisiert werden können. Das Empfangsgerät 10 vereint die Funktionen des Funkkompasses und des Gewittersensors, die zudem eine Reihe gemeinsamer Bauteile aufweisen, so dass sie nicht gesondert mit Bezugszeichen versehen sind. Die gemeinsame Antennenanlage 12 des Funkkompasses und des Gewittersensors weist drei Antennen auf: zum einen zwei als Loop-Antennen ausgebildete Rahmenantennen 18, 19, die senkrecht zueinander angeordnet sind, und zum anderen eine Seitenbestimmungsantenne (Sense Antenne) 20. Für jede der drei Antennen 18, 19, 20 weist die Antennenanlage 12 einen Vorverstärker 22 auf.
Das Empfangssystem 14 weist als wichtigstes Bauteil eine Datenverarbeitungseinrichtung 24 auf. Der Datenverarbeitungseinrichtung 24 werden die von den Antennen 18, 19, 20 erhaltenen elektromagnetischen Signale jeweils über einen Verstärker 26, einen Bandpaß 28 für Frequenzen bis 2 MHz und einen Analog-Digital-Wandler 30 zugeleitet. Das Eingabe- und Anzeigesystem 16 weist eine erste Anzeigeeinrichtung 32 auf, die die Richtung anzeigt, in der sich das Funkfeuer befindet, dessen Signale empfangen werden, sowie eine zweite Anzeigeeinrichtung 24, die die Position von Blitzen anzeigt. Zudem weist das Eingabe- und Anzeigesystem 16 ein Eingabegerät 36 auf, mit dem das anzupeilende Funkfeuer durch Auswahl seiner Frequenz ausgewählt werden kann, sowie einen Lautsprecher 38, der der Wiedergabe von dem Funkfeuer überlagerter Audiosignale dient. Schließlich umfasst das Eingabe- und Anzeigesystem 16 noch ein inertiales Navigationssystem 40, das eine Drehung des Luftfahrzeugs charakterisierende Daten an die Datenverarbeitungseinrichtung 24 übermittelt. Die Anzeigeeinrichtungen 32, 34, das Eingabegerät 36 und das inertiale Navigationssystem 40 sind über Bussysteme 42 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 24 verbunden, während der Lautsprecher 38 über einen Digital-Analog-Wandler 44 und einen Verstärker 46 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 24 verbunden ist.
Die Antennenanlage 12 empfängt zum einen die vom Funkfeuer ausgesandten elektromagnetischen Signale und zum anderen von einem Gewitter erzeugte gewitterspezifische elektromagnetische Signale. Erstere liegen typischerweise in einem Frequenzband zwischen 190 kHz und 2 MHz, Letztere in einem Frequenzband zwischen 7 kHz und 70 kHz. Die drei Antennen 18, 19, 20 erlauben es, sowohl die Richtung, aus der die Signale des Funkfeuers kommen, als auch die Richtung, aus der die Signale des Gewitters kommen, zu bestimmen. Die empfangenen Signale werden durch die Datenverarbeitungseinrichtung 24 ausgewertet und mittels der Anzeigeeinrichtungen 32, 34 dargestellt.
Das in 2 dargestellte Empfangsgerät 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Empfangsgerät 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass anstelle der gemeinsamen Antennenanlage 12 eine erste Antennenanlage 112a, die für den Empfang der Signale des Funkfeuers im Frequenzbereich von 190 kHz bis 2 MHz ausgebildet ist, und eine zweite Antennenanlage 112b, die für den Empfang gewitterspezifischer elektromagnetischer Signale im Frequenzbereich von 7 kHz bis 70 kHz ausgebildet ist, vorgesehen sind. Gleiche Merkmale sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Beide Antennenanlagen 112a, 112b weisen jeweils zwei senkrecht aufeinander stehende Loop-Antennen 18, 19 und eine Seitenbestimmungsantenne 20 auf. Für jede der Antennen 18, 19, 20 ist ein Vorverstärker 22 sowie ein im Empfängersystem 14 enthaltener Verstärker 26 vorgesehen, wobei die Signale der Seitenbestimmungsantennen 20 sowie der transversalen Loop-Antennen 18 und der longitudinalen Loop-Antennen 19 vor den Bandpässen 28 für Frequenzen bis 2 MHz einander überlagert werden. Auch das Empfangsgerät 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist nur eine gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung 24 auf, die sowohl die Signale des Funkfeuers als auch die gewitterspezifischen Signale auswertet und zur Darstellung an das Eingabe- und Anzeigesystem 16 übermittelt. Entgegen der Darstellung in 2 ist es auch möglich, dass die Antennen 18, 19, 20 der ersten Antennenanlage 112a über Bandpässe für Frequenzen zwischen 190 kHz und 2 MHz mit den Analog-Digital-Wandlern 30 bzw. der Datenverarbeitungseinrichtung 24 verbunden sind, während die Antennen 18, 19, 20 der zweiten Antennenanlage 112b über Bandpässe für Frequenzen zwischen 7 kHz und 70 kHz mit den Analog-Digital-Wandlern 30 bzw. der Datenverarbeitungseinrichtung 24 verbunden sind.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten:
Die Erfindung betrifft ein Empfangsgerät 10; 110 für ein Luftfahrzeug für den Empfang elektromagnetischer Signale mit einem Funkkompaß zum Anpeilen eines elektromagnetische Funksignale aussendenden Funkfeuers, mit einem Gewittersensor zum Anpeilen eines Gewitters mittels vom Gewitter erzeugter gewitterspezifischer elektromagnetischer Signale und mit mindestens einer Antennenanlage 12; 112a, 112b zum Empfang der elektromagnetischen Signale. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für den Funkkompaß und für den Gewittersensor eine gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung 24 zur Auswertung der von der mindestens einen Antennenanlage 12; 112a, 112b empfangenen elektromagnetischen Signale vorgesehen ist.

Claims

Empfangsgerät für ein Luftfahrzeug für den Empfang elektromagnetischer Signale mit einem Funkkompaß zum Anpeilen eines elektromagnetische Funksignale aussenden Funkfeuers, mit einem Gewittersensor zum Anpeilen eines Gewitters mittels vom Gewitter erzeugter gewitterspezifischer elektromagnetischer Signale und mit mindestens einer Antennenanlage (12; 112a, 112b) zum Empfang der elektromagnetischen Signale, dadurch gekennzeichnet, dass für den Funkkompaß und für den Gewittersensor eine gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung (24) zur Auswertung der von der mindestens einen Antennenanlage (12; 112a, 112b) empfangenen elektromagnetischen Signale vorgesehen ist.
Empfangsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Antennenanlage zwei quer und vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnete Rahmenantennen (18, 19), insbesondere Loop-Antennen, sowie eine als Seitenbestimmungsantenne (20) ausgebildete weitere Antenne aufweist.
Empfangsgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine erste Antennenanlage (112a) für den Empfang der Funksignale und eine zweite Antennenanlage (112b) für den Empfang der gewitterspezifischen Signale.
Empfangsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antennenanlage (112a) für den Empfang im Frequenzspektrum zwischen 190 kHz und 2 MHz ausgebildet ist und dass die zweite Antennenanlage (112b) für den Empfang im Frequenzspektrum zwischen 7 kHz und 70 kHz ausgebildet ist.
Empfangsgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antennenanlage (112a) über einen ersten Bandpaß für Frequenzen zwischen 190 kHz und 2 MHz mit der Datenverarbeitungseinrichtung (24) verbunden ist und dass die zweite Antennenanlage (112b) über einen zweiten Bandpaß für Frequenzen zwischen 7 kHz und 70 kHz mit der Datenverarbeitungseinrichtung (24) verbunden ist.
Empfangsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Funkkompaß und den Gewittersensor eine gemeinsame Antennenanlage (12) vorgesehen ist.
Empfangsgerät nach Anspruch 6 und nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rahmenantennen (18, 19) und die Seitenbestimmungsantenne (20) der gemeinsamen Antennenanlage (12) mittels einer Datenübertragungseinrichtung mit der gemeinsamen Datenverarbeitungseinrichtung (24) verbunden sind, wobei die Datenübertragungseinrichtung für jede der drei Antennen (18, 19, 20) einen Verstärker (26) und einen Analog-Digital-Wandler (30) zur Verstärkung und Umwandlung von empfangenen Signalen vor deren Weiterleitung an die gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung (24) aufweist.
Empfangsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder der Antennen (18, 19, 20) und der Datenverarbeitungseinrichtung (24) ein Bandpaß (30) für Frequenzen bis 2 MHz angeordnet ist.
Empfangsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funkkompaß und der Gewittersensor jeweils eine an die gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung (24) angeschlossene und von der Datenverarbeitungseinrichtung (24) über eine Schnittstelle (42) mit Daten zur Anzeige der Richtung des Funkfeuers bzw. der Lage von Gewittern versorgte Anzeigeeinrichtung (32, 34) aufweisen.
Empfangsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funkkompaß ein mit der Datenverarbeitungseinrichtung (24) verbundenes Eingabegerät (36) aufweist, mit dem das anzupeilende Funkfeuer durch Auswahl seiner Frequenz auswählbar ist.
Empfangsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewittersensor ein inertiales Navigationssystem (40) aufweist, das zur Übermittlung von eine Drehung des Luftfahrzeugs charakterisierenden Daten mit der Datenverarbeitungseinrichtung (24) verbunden ist.
Empfangsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funkkompaß einen Lautsprecher (38) zur Wiedergabe von dem Funkfeuer überlagerter Audiosignale aufweist, der über einen Digital-Analog-Wandler (44) mit der Datenverarbeitungseinrichtung (24) verbunden ist.