DE102017111117A1

DE102017111117A1 - Verfahren zur Ermittlung der Luftgeschwindigkeit eines Flugzeugs

Info

Publication number: DE102017111117A1
Application number: DE102017111117.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Steingass
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-11-22

Abstract

Bei dem Verfahren zur Ermittlung der Luftgeschwindigkeit eines Flugzeugs wird die Luftgeschwindigkeit ohne Verwendung eines Staudruckmessers o.dgl. pneumatischen Geschwindigkeitsmesser und damit luftsensorfrei geschätzt, und zwar anhand der Messwerte mindestens eines Sensors und/oder mindestens eines Messsystems mehrerer Sensoren und/oder Messsysteme, der bzw. das die geographische Position des Flugzeugs im Raum und/oder die Veränderung der Position des Flugzeugs im Raum und/oder die Lage des Flugzeugs im Raum und/oder die Veränderung der Lage des Flugzeugs im Raum und/oder die aktuellen Flugbetriebsparameter des Flugzeugs ermittelt. aus den von dem mindestens einen Sensor und/oder dem mindestens einen Messsystem gelieferten Messwerten wird ein Schätzwert für die Luftgeschwindigkeit des Flugzeugs ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Luftgeschwindigkeit eines Flugzeugs, indem die Luftgeschwindigkeit anhand der Messwerte von Sensoren bzw. Messsystemen, die keinen bzw. keine Staudruckmesser umfassen, geschätzt wird.
In den letzten Jahren kam es immer wieder zu Flugunfällen mit dramatischem Ausgang, weil das pneumatische Geschwindigkeitsmesssysteme versagte. Beispiele sind die Flüge Airfrance 447 und Birgenair 301.
Zum besseren Verständnis der Bedeutung der Erfindung sei darauf hingewiesen, dass für den Piloten die Luftgeschwindigkeit essentiell ist. Die Luftgeschwindigkeit kann teilweise von der Geschwindigkeit Übergrund stark verschieden sein. Von der Luftgeschwindigkeit hängt die Möglichkeit des Steigens, die benötigte Motorleistung, die Stall-Geschwindigkeit (, bei deren Unterschreitung es zum Strömungsabriss kommt,) und die zulässige Maximalgeschwindigkeit ab. Alle diese Größen sind nur entfernt von der Übergrund-Geschwindigkeit abhängig. Das liegt vor allem daran, dass die Luftkräfte durch die umströmende Luft gebildet werden und nicht durch den Grund, der unter dem Flugzeug durch zieht.
Die Luftgeschwindigkeit wird mit sogenannten Pitot-Rohren (Staudruckmessern) gebildet. Aus Redundanzgründen weist ein Flugzeug mehrere Staudruckmesser auf. Oft werden diese Staudruckmesser von sogenannten Angle-of-Attack-Sensoren ergänzt, die die Richtung der umströmenden Luft bestimmen. Diese Daten werden an den Autopiloten weitergeleitet, der dann die Steuerflächen (Ruder) steuert.
Bei den oben genannten Unfällen sind die Pitot-Rohre ausgefallen, und zwar zum Teil durch Insekten bzw. durch Eis oder andere Einflüsse. Ein Problem hierbei ist, dass eine wirksame Redundanz nicht gegeben ist, da sämtliche Systeme sehr eng beieinander montiert sind und das gleiche Messprinzip nutzen, also auch auf Grund derselben Umstände zusammen ausfallen können (Common Mode Fehler).
Der Autopilot schaltet sich in den zuvor genannten Störfällen ab und überträgt die Kontrolle (dann überraschten) Piloten, dem nun im Cockpit falsche Daten angezeigt werden. Teilweise sind die Fehler so geartet, dass dem Piloten gleichzeitig eine Overspeed-Warnung und eine Stall-(Underspeed-)Warnung angezeigt werden.
Die bisherigen Vorgehensweisen bestehen darin, dass der Pilot die Geschwindigkeitsanzeige ignoriert und mit „üblichem Schub“ und „üblicher Triebwerksleistung“ weiterfliegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, dem Piloten ein luftsensorloses, beispielsweise als Overlay-System ausgelegtes System zur Geschwindigkeits- und Lagemessung anzubieten, das den existierenden Messsensoren überlagert sein kann und das zwar größere Schätzfehler haben kann, dafür aber völlig unabhängig von den anderen Sensoren arbeitet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung Verfahren zur Ermittlung der Luftgeschwindigkeit eines Flugzeugs vorgeschlagen, wobei bei dem Verfahren

- die Luftgeschwindigkeit ohne Verwendung eines Staudruckmessers o.dgl. pneumatischen Geschwindigkeitsmesser und damit luftsensorfrei geschätzt wird, und zwar anhand der Messwerte mindestens eines Sensors und/oder mindestens eines Messsystems, der bzw. das die geographische Position des Flugzeugs im Raum und/oder die Veränderung der Position des Flugzeugs im Raum und/oder die Lage des Flugzeugs im Raum und/oder die Veränderung der Lage des Flugzeugs im Raum und/oder die aktuellen Flugbetriebsparameter des Flugzeugs ermittelt, und
- aus den von dem mindestens einen Sensor und/oder dem mindestens einen Messsystem gelieferten Messwerten ein Schätzwert für die Luftgeschwindigkeit des Flugzeugs ermittelt wird.

Mit der Erfindung wird also die luftsensorfreie Schätzung der Luftgeschwindigkeit eines Flugzeugs vorgeschlagen. Zu diesem Zweck werden ein oder mehrere Sensoren bzw. Messsysteme eingesetzt, die keinerlei Staudruckmesser o.dgl. pneumatische Geschwindigkeitsmesser umfassen und die Messsignale liefern, aus denen dann die Größe der Luftgeschwindigkeit geschätzt wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Sensor und/oder das mindestens eine Messsystem eine Komponente und/oder eine Einheit aus der Gruppe der nachfolgend nicht abschließend aufgeführten Vorrichtungen ist:

- ein Satellitennavigationssystem,
- ein insbesondere auf Satellitensignalen basierter Flugzeug-Lagedetektor,
- ein Dopplerradar,
- ein Wetterradar,
- ein LiDAR,
- ein LaDAR,
- ein Gyroskop,
- ein ein- oder mehrdimensionaler Beschleunigungssensor in Form z. B. einer IMU,
- ein Anemometer,
- ein Schallaufnehmer,
- ein Wetterdaten wie z. B. die Geschwindigkeit und Richtung von Wind und/oder Triebwerksdaten lieferndes Messsystem.

Ferner kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass mehrere Sensoren und/oder mehrere Messsysteme eingesetzt werden.
In weiterer vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass neben dem Schätzwert für die Luftgeschwindigkeit auch ein Schätzwertbereich mit einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert ermittelt wird, innerhalb dessen der ermittelte Schätzwert der Luftgeschwindigkeit liegt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schätzwert der Luftgeschwindigkeit und/oder der Schätzwertbereich bzw. dessen oberer und dessen unterer Grenzwert angezeigt wird bzw. werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schätzwerte, die sich aus den einzelnen, für die Schätzung der Luftgeschwindigkeit verwendeten Sensoren und/oder Messsystemen ergeben, gewichtet kombiniert werden, wobei die Größe der geschätzten Standardabweichungen der Messfehler der für die Schätzung der Luftgeschwindigkeit verwendeten Sensoren und/oder Messsysteme die jeweilige Gewichtung bestimmt (also je größer die Standardabweichung ist desto geringer ist die Gewichtung des Messsignals des betreffenden Sensors bzw. Messsystems). Insbesondere ist es zweckmäßig, dass je kleiner die Standardabweichung des Messfehlers ist, desto größer die Gewichtung des aus dem betreffenden Sensor, aus den betreffenden Sensoren, aus dem betreffenden Messsystem und/oder aus den betreffenden Messsystemen resultierenden Schätzwerts ist, wobei die Gewichtungen anhand von Berechnungsformeln bestimmbar oder aus einer Tabelle entnehmbar sind.
In weiterer vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der geschätzte Messfehler jedes der für die Schätzung der Luftgeschwindigkeit verwendeten Sensoren und/oder Messsysteme eine Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung aufweist, die miteinander multipliziert werden, wobei das Argument Max dieses Produkts als Schätzwert angegeben wird und wobei insbesondere anhand des Produkts der Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen die Gesamtwahrscheinlichkeitsdichteverteilung des Messfehlers berechnet wird.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden auf der Grundlage von Wetterdaten hinsichtlich der Windgegebenheiten wie z.B. der Windrichtung und/oder der Windgeschwindigkeit in dem aktuell vom Flugzeug durchflogenen Gebiet und der aktuellen Flugrichtung und der aktuellen Fluglage des Flugzeugs. Die bis zum Ausfall der Luftsensoren bzw. des Luftsensors eines Flugzeugs, mit dem grundsätzlich dessen Luftgeschwindigkeit gemessen wird, ermittelten Wetterdaten werden zunächst als unverändert angenommen beibehalten, so dass, wie an sich bekannt, per „Winddreieck“ die Berechnungen für die Luftgeschwindigkeit durchgeführt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden auf der Grundlage von Dopplerverschiebungen, die erhalten werden anhand von Reflektionen von elektromagnetischen Wellen eines Wetterradars des Flugzeugs an in der Luft befindlichen Partikeln wie z.B. Regentropfen, Schneeflocken, Staubpartikeln etc.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden anhand der Navigationssatelliten basierten Ermittlung der Übergrund-Geschwindigkeit und/oder der Sink- und/oder Steiggeschwindigkeit und/oder der Höhe und/oder der Position über Grund und/oder anhand der Navigationssatelliten basierten oder Gyroskop basierten Ermittlung der Fluglage des Flugzeugs und/oder ggf. der Betriebsdaten des oder der Triebwerke des Flugzeugs.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden anhand von von einem LiDAR oder LaDAR des Flugzeugs gelieferten Daten.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden anhand der Messung der Intensität des in Folge der das Flugzeug umströmenden Luft erzeugten Schalls mittels mindestens eines in und/oder an dem Rumpf des Flugzeug angeordneten Mikrophons, wobei die Schallmessung verfälschende Störeinflüsse von z.B. einem Triebwerk oder Donner herausgefiltert werden. Diese Störeinflüsse sind hinsichtlich ihrer luft- und/oder körperschallakustischen Eigenschaften bekannt, so dass sie herausgefiltert werden können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden mittels des Energieerhaltungssatzes, wonach für ein zeitlich vorgebbares Beobachtungszeitintervall mit einem Beobachtungsanfangszeitpunkt und einem Beobachtungsendezeitpunkt die Differenz der Bewegungsenergie des Flugzeugs zum Beobachtungsanfangszeitpunkt und zum Beobachtungsendezeitpunkt abzüglich der Differenz der Verlustenergie aufgrund des Luftwiderstands des Flugzeugs zum Beobachtungsanfangszeitpunkt und zum Beobachtungsendezeitpunkt plus das Integral der Triebwerksleistung über das Beobachtungsintervall abzüglich der Differenz der Lageenergie des Flugzeugs zum Beobachtungsanfangszeitpunkt und zum Beobachtungsendezeitpunkt bekannt ist.
Ferner kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden mittels des Leistungserhaltungssatzes, wonach die für die aktuelle Fortbewegung des Flugzeugs eingesetzte Bewegungsleistung des Flugzeugs abzüglich der aktuellen Verlustleistung aufgrund des Luftwiderstands des Flugzeugs plus die aktuelle Triebwerksleistung abzüglich der für die aktuell von dem Flugzeug eingenommene Lage eingesetzte Leistung des Flugzeugs konstant ist.
Die Lageenergie bzw. -leistung aus der mittels eines Satellitensignals basierten Positionsdetektors wird anhand der Flughöhe und des Gewichts des Flugzeugs berechnet, während die Triebwerksleistung aus Betriebsdaten des Flugzeugs entnommen wird, wobei die Luftwiderstandsverluste bzw. -leistung anhand der Polaren und der anhand insbesondere mittels eines Satellitensignals basierten Lagedetektors ermittelten Lage des Flugzeugs im Raum ermittelt wird, wodurch der Schätzwert und/oder der Schätzwertbereich der Luftgeschwindigkeit des Flugzeugs berechnet wird bzw. werden.
Das vorgeschlagene Verfahren basiert auf der Verwendung von Sensoren, die unabhängig sind von luftumströmten Luftgeschwindigkeitssensoren von Flugzeugen, wie sie herkömmlich verwendet werden. Bei den Sensoren kann es sich beispielsweise handeln um:

- ein Satellitennavigationssystem zur Bestimmung der Übergrund-Geschwindigkeit, der Steiggeschwindigkeit, der Höhe, der Position, der Lage usw. des Flugzeugs,
- einen satellitensignalbasierten Lagedetektor, bei dem mehrere Antennen für die unabhängige Lageschätzung eingesetzt werden,
- ein Doppler-(Wetter-)Radar,
- ein Gyroskop,
- Triebwerksdaten (Schub),
- Wetterdaten,
- Mikrofone in/an der Rumpfhaut,
- LiDAR (Light Detection and Ranging) bzw. LaDAR (Laser Detection and Ranging).

Hauptgedanke der Erfindung ist es, mit verschiedenen mehr oder weniger voneinander unabhängigen einzelnen Schätzsystemen zu arbeiten, die eine Geschwindigkeit berechnen und gleichzeitig eine Standardabweichung schätzen. In der Summe kann dann eine verbesserte Schätzung durch Kombinieren der Einzellösungen (Schätzwert und Standardabweichung) gebildet werden, um die Geschwindigkeit und deren Genauigkeitsgrenzen anzuzeigen.
Die Information über eine geschätzte Luftgeschwindigkeit ist vor allem dann sinnvoll zu verwenden, wenn zusätzlich eine obere und eine untere Schranke angegeben werden (Beispiel: Fluggeschwindigkeit 180 kt, Genauigkeit ± 20 kt). Diese Information ist für den Piloten ausreichend, um zu entscheiden, ob die Overspeed- oder die Stall-(Underspeed-)Warnung die richtige ist.
Nachfolgend werden einzelne Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben, bei denen verschiedene Subsysteme eingesetzt werden, um die Luftgeschwindigkeit eines Flugzeugs abschätzen zu können.

1. Geschwindigkeit mit Hilfe des Energiesatzes. Hierbei geht man davon aus, dass das Flugzeug steigt und sinkt mit Hilfe der Triebwerksleistung. Ansatz: Bewegungsenergie-Luftwiderstandsverluste (Sinkgeschwindigkeit) + Triebwerksleistung-Lageenergie = constant. Die Lageenergie kann mittels GNSS über die Flughöhre berechnet werden. Die Triebwerksleistung ist konstant und der Luftwiderstand ist bekannt (Polare); somit kann die Luftgeschwindigkeit berechnet werden. Gleichzeitig kann man ein Genauigkeitsintervall angeben, indem man die Standardabweichungen kombiniert.
2. Fluggeschwindigkeit mittels Doppler-(Wetter-)Radar: Hier nutzt man eventuell vorhandene Regentropfen aus, um die Horizontalgeschwindigkeit aus der Dopplerverschiebung zu bestimmen. Hierbei ist es vorteilhaft, dass bei schlechtem Wetter (Regen und/oder Schnee) beispielsweise Vereisungen wahrscheinlicher sind als bei gutem Wetter.
3. Bestimmung der Fluglage aus Multi-GNSS-Antennen des Flugzeugs: Um den Fall von Kreiselfehlfunktionen abzusichern, kann man mittels GNSS und mehreren Antennen sowohl die Lage des Flugzeugs als auch dessen Kurs bestimmen. Die Lage hat direkten Einfluss auf die Auftriebskraft des Flugzeugs. Somit kann eine Korrektur der Sinkgeschwindigkeit durch mangelnden Auftrieb beim quergeneigten Flug erfolgen.
4. Eine weitere Korrektur kann mittels Wetterdaten vorgenommen werden: Fliegt das Flugzeug beispielsweise im (großflächigen) Passatwind, kann mittels Überlagerung von Grund (aus GNSS) und Windgeschwindigkeit (aus Wetterdaten) die Luftgeschwindigkeit berechnet werden. Solche Wetterdaten können über Satellit, Kurzwelle (d.h. Funk) oder andere Medien übertragen werden.
5. Eine weitere Möglichkeit, die Luftgeschwindigkeit zu bestimmen, sind Mikrofone in der Rumpfhaut, d.h. am Rumpf des Flugzeuges. Diese nehmen den Schall auf, der das Flugzeug umgibt. Störende Einflüsse wie z.B. die Triebwerke sollten herausgefiltert werden, beispielsweise durch einen Tiefpass. Ebenso müssen Pulsereignisse, d.h. kurzzeitige Störungen wie z.B. Donner, gefiltert werden. Auch empfiehlt es sich, die Mikrofone im vorderen Teil des Flugzeugs anzubringen, damit der Triebwerkslärm reduziert wird. Eine Anbringung an der Nase jedoch kann ungünstig sein, da auftreffender Regen die Resultate verfälschen kann. Das resultierende Signal kann nach Lautstärke und Frequenz analysiert werden, aus denen dann auf die Luftgeschwindigkeit geschlossen werden kann.

Es ist damit zu rechnen, dass ein größerer Schätzfehler der tatsächlichen Fluggeschwindigkeit errechnet wird. Das ist aber insofern unproblematisch, als das System nur als Overly-System für Notfälle gedacht ist. Wenn man dem Piloten die geschätzte Geschwindigkeit sowie deren Fehlerbereich standardmäßig (im Normalflug) in sein Display der Luftgeschwindigkeit mit einblendet, bekommt er mit der Zeit ein Gefühl für die Ungenauigkeit. In der Notfallsituation bei Ausfall der Staudruckmessungen geht es nur darum, das Flugzeug flugfähig zu halten, und nicht darum, die Luftgeschwindigkeit exakt anzuzeigen.

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Luftgeschwindigkeit eines Flugzeugs, wobei bei dem Verfahren - die Luftgeschwindigkeit ohne Verwendung eines Staudruckmessers o.dgl. pneumatischen Geschwindigkeitsmesser und damit luftsensorfrei geschätzt wird, und zwar anhand der Messwerte mindestens eines Sensors und/oder mindestens eines Messsystems, der bzw. das die geographische Position des Flugzeugs im Raum und/oder die Veränderung der Position des Flugzeugs im Raum und/oder die Lage des Flugzeugs im Raum und/oder die Veränderung der Lage des Flugzeugs im Raum und/oder die aktuellen Flugbetriebsparameter des Flugzeugs ermittelt, und - aus den von dem mindestens einen Sensor und/oder dem mindestens einen Messsystem gelieferten Messwerten ein Schätzwert für die Luftgeschwindigkeit des Flugzeugs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor und/oder das mindestens eine Messsystem eine Komponente und/oder eine Einheit aus der Gruppe der nachfolgend nicht abschließend aufgeführten Vorrichtungen ist: - ein Satellitennavigationssystem, - ein insbesondere auf Satellitensignalen basierter Flugzeug-Lagedetektor, - ein Dopplerradar, - ein Wetterradar, - ein LiDAR, - ein LaDAR, - ein Gyroskop, - ein ein- oder mehrdimensionaler Beschleunigungssensor in Form z. B. einer IMU, - ein Anemometer, - ein Schallaufnehmer, - ein Wetterdaten wie z. B. die Geschwindigkeit und Richtung von Wind und/oder Triebwerksdaten lieferndes Messsystem.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren und/oder mehrere Messsysteme eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Schätzwert für die Luftgeschwindigkeit auch ein Schätzwertbereich mit einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert ermittelt wird, innerhalb dessen der ermittelte Schätzwert der Luftgeschwindigkeit liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwert der Luftgeschwindigkeit und/oder der Schätzwertbereich bzw. dessen oberer und dessen unterer Grenzwert angezeigt wird bzw. werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzwerte, die sich aus den einzelnen, für die Schätzung der Luftgeschwindigkeit verwendeten Sensoren und/oder Messsystemen ergeben, gewichtet kombiniert werden, wobei die Größe der geschätzten Standardabweichungen der Messfehler der für die Schätzung der Luftgeschwindigkeit verwendeten Sensoren und/oder Messsysteme die jeweilige Gewichtung bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass je kleiner die Standardabweichung des Messfehlers ist, desto größer die Gewichtung des aus dem betreffenden Sensor, aus den betreffenden Sensoren, aus dem betreffenden Messsystem und/oder aus den betreffenden Messsystemen resultierenden Schätzwerts ist, wobei die Gewichtungen anhand von Berechnungsformeln bestimmbar oder aus einer Tabelle entnehmbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der geschätzte Messfehler jedes für die Schätzung der Luftgeschwindigkeit verwendeten Sensors und/oder Messsystems eine Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung aufweist, die miteinander multipliziert werden, wobei das Argument Max dieses Produkts als Schätzwert angegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden auf der Grundlage von Wetterdaten hinsichtlich der Windgegebenheiten wie z.B. der Windrichtung und/oder der Windgeschwindigkeit in dem aktuell vom Flugzeug durchflogenen Gebiet und der aktuellen Flugrichtung und der aktuellen Fluglage des Flugzeugs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden auf der Grundlage von Dopplerverschiebungen, die erhalten werden anhand von Reflektionen von elektromagnetischen Wellen eines Wetterradars des Flugzeugs an in der Luft befindlichen Partikeln wie z.B. Regentropfen, Schneeflocken, Staubpartikeln etc. mittels z. B. eines LiDAR, LaDAR und/oder Radar.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden anhand von von einem LiDAR oder LaDAR des Flugzeugs gelieferten Daten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden anhand der Navigationssatelliten basierten Ermittlung der Übergrund-Geschwindigkeit und/oder der Sink- und/oder Steiggeschwindigkeit und/oder der Höhe und/oder der Position über Grund und/oder anhand der Navigationssatelliten basierten oder Gyroskop basierten Ermittlung der Fluglage des Flugzeugs und/oder ggf. der Betriebsdaten des oder der Triebwerke des Flugzeugs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden anhand der Messung der Intensität des in Folge der das Flugzeug umströmenden Luft erzeugten Schalls mittels mindestens eines in und/oder an dem Rumpf des Flugzeug angeordneten Mikrophons, wobei die Schallmessung verfälschende Störeinflüsse von z.B. einem Triebwerk oder Donner herausgefiltert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden mittels des Energieerhaltungssatzes, wonach für ein zeitlich vorgebbares Beobachtungszeitintervall mit einem Beobachtungsanfangszeitpunkt und einem Beobachtungsendezeitpunkt die Differenz aus der Bewegungsenergie des Flugzeugs zum Beobachtungsanfangszeitpunkt und derjenigen zum Beobachtungsendezeitpunkt abzüglich der Differenz aus der Verlustenergie aufgrund des Luftwiderstands des Flugzeugs zum Beobachtungsanfangszeitpunkt und derjenigen zum Beobachtungsendezeitpunkt plus das Integral der Triebwerksleistung über das Beobachtungsintervall abzüglich der Differenz aus der Lageenergie des Flugzeugs zum Beobachtungsanfangszeitpunkt und derjenigen zum Beobachtungsendezeitpunkt bekannt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwertbereich und/oder der Schätzwert ermittelt wird bzw. werden mittels des Leistungserhaltungssatzes, wonach die für die aktuelle Fortbewegung des Flugzeugs eingesetzte Bewegungsleistung des Flugzeugs abzüglich der aktuellen Verlustleistung aufgrund des Luftwiderstands des Flugzeugs plus die aktuelle Triebwerksleistung abzüglich der für die aktuell von dem Flugzeug eingenommene Lage eingesetzte Leistung konstant ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageenergie bzw. -leistung aus der mittels eines Satellitensignals basierten Positionsdetektors aus der Flughöhe und dem Gewicht des Flugzeugs berechnet wird, während die Triebwerksleistung aus Betriebsdaten des Flugzeugs entnommen wird, wobei die Luftwiderstandsverluste bzw. -leistung anhand der Polaren und der anhand insbesondere mittels eines Satellitensignals basierten Lagedetektors ermittelten Lage des Flugzeugs im Raum ermittelt wird, wodurch der Schätzwert und/oder der Schätzwertbereich der Luftgeschwindigkeit des Flugzeugs berechnet wird bzw. werden.