DE102022116786A1

DE102022116786A1 - Flugzeug-Hilfsanzeigesystem zum Vermeiden Räumlicher Desorientierung

Info

Publication number: DE102022116786A1
Application number: DE102022116786.0A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Ein Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) zum Vermeiden räumlicher Desorientierung umfasst eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) (100), ein Erfassungsmodul (200), eine Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und eine elektrooptische Sichteinheit (2). Die CPU (100) umfasst eine Speichereinheit (110) und ist elektrisch mit der Aktivierungsanzeigeeinheit (300) verbunden. Das Erfassungsmodul (200) ist elektrisch mit der CPU (100) verbunden und umfasst eine Flugdaten-Erfassungseinheit (230). Die Aktivierungsanzeigeeinheit (300) ist mit der elektrooptischen Sichteinheit (2) elektrisch verbunden.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Flugzeug-Hilfsanzeigesystem und insbesondere ein Flugzeug-Hilfsanzeigesystem, das einen Piloten dabei unterstützt, verschiedene Arten von Fluginformationen ohne externe Störung schnell zu erfassen, um eine räumliche Desorientierung zu vermeiden.
Ein Flugzeug ist ein äußerst verbreitetes Transportmittel. Wenn lange Reisen erforderlich sind, nehmen viele Reisende meistens ein Flugzeug für Inlands- oder Auslandsflüge, die mehrere Stunden, sogar einige zehn Stunden, dauern. Flugsicherheit ist demgemäß grundsätzlich eine wichtige Aufgabe.
Während der Navigation eines Flugzeugs muss ein Pilot durch die Windschutzscheibe blicken und eine große Anzahl von Instrumenten beobachten, um Fluginformationen des Flugzeugs und die relative Beziehung zu verschiedenen Geländen und Hindernissen draußen genau zu bestimmen. Bei Notfällen in der Art von Turbulenzen, rauem Wetter oder Fehlfunktionen des Flugzeugs ist der Pilot jedoch möglicherweise nicht in der Lage, genaue externe Informationen durch die Windschutzscheibe des Flugzeugs zu beobachten und Referenzpunkte im dreidimensionalen Raum zu erhalten. Daher kann der Pilot an einer räumlichen Desorientierung leiden, was zu einem vorübergehenden Verlust der Kontrolle über das Flugzeug führen kann. Bevor der vorstehend erwähnte Notfall beseitigt ist, birgt ein solches Ereignis große Flugrisiken für unerfahrene Piloten und alle Fluggäste.
Dank engagierter Forschung und Entwicklung sieht der Erfinder der vorliegenden Offenbarung ein Flugzeug-Hilfsanzeigesystem vor, das einen Piloten dabei unterstützt, verschiedene Arten von Fluginformationen ohne externe Störungen schnell zu erfassen, um eine räumliche Desorientierung zu vermeiden, damit ein verbesserter Flugsicherheitseffekt erzielt wird.
Die vorliegende Offenbarung sieht ein Flugzeug-Hilfsanzeigesystem zum Vermeiden räumlicher Desorientierung vor. Das System umfasst eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), ein Erfassungsmodul, eine Aktivierungsanzeigeeinheit und eine elektrooptische Sichteinheit. Die CPU umfasst eine Speichereinheit und ist elektrisch mit der Aktivierungsanzeigeeinheit verbunden. Das Erfassungsmodul ist elektrisch mit der CPU verbunden und umfasst eine Flugdaten-Erfassungseinheit. Die Flugdaten-Erfassungseinheit umfasst einen Nickwinkelsensor, einen Rollwinkelsensorund einen Gierwinkelsensor, um einen Nickwinkel, einen Rollwinkel bzw. einen Gierwinkel des Flugzeugs zu erfassen. Die Aktivierungsanzeigeeinheit ist mit der elektrooptischen Sichteinheit elektrisch verbunden. Die Aktivierungsanzeigeeinheit und die CPU zeigen ein virtuelles Luftumgebungsbild und ein virtuelles terrestrisches Umgebungsbild auf der elektrooptischen Sichteinheit an, gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn zumindest der Nickwinkel größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert, der Rollwinkel größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert oder der Gierwinkel größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert ist. Das virtuelle Luftumgebungsbild und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild entsprechen dem Nickwinkel, dem Rollwinkel und dem Gierwinkel. Der Nickwinkel-Standardschwellenwert, der Rollwinkel-Standardschwellenwert und der Gierwinkel-Standardschwellenwert sind in der Speichereinheit gespeichert.
Gemäß einer Ausführungsform können die Aktivierungsanzeigeeinheit und die CPU ein virtuelles Flugzeugbild auf der elektrooptischen Sichteinheit anzeigen, gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn der Nickwinkel größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert, der Rollwinkel größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert oder der Gierwinkel größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert ist. Eine Fluglage des virtuellen Flugzeugbilds entspricht dem Nickwinkel, dem Rollwinkel und dem Gierwinkel, und das virtuelle Flugzeugbild wird in der Speichereinheit gespeichert.
Gemäß einer Ausführungsform zeigen die Aktivierungsanzeigeeinheit und die CPU ein Fluglagenindikatorbild auf der elektrooptischen Sichteinheit, gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn der Nickwinkel größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert, der Rollwinkel größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert oder der Gierwinkel größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert ist. Eine Fluglage, die durch das Fluglagenindikatorbild dargestellt ist, entspricht dem Nickwinkel, dem Rollwinkel und dem Gierwinkel, und das Fluglagenindikatorbild wird in der Speichereinheit gespeichert.
Gemäß einer Ausführungsform werden das virtuelle Luftumgebungsbild und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild in der Speichereinheit gespeichert. Alternativ werden das virtuelle Luftumgebungsbild und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild durch wenigstens einen Bildsensor außerhalb des Flugzeugs erfasst, wobei der Bildsensor elektrisch mit der CPU verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Erfassungsmodul eine Lufthindernis-Erfassungseinheit umfassen. Die Lufthindernis-Erfassungseinheit erfasst einen relativen Abstand zwischen einem Lufthindernis und dem Flugzeug. Die Aktivierungsanzeigeeinheit und die CPU zeigen ein virtuelles Flugzeugbild, das virtuelle Luftumgebungsbild, das virtuelle terrestrische Umgebungsbild und ein virtuelles Lufthindernisbild auf der elektrooptischen Sichteinheit an, gemäß der Situation, wenn der relative Abstand kleiner als ein Standardschwellenwert des relativen Abstands ist. Eine Fluglage des virtuellen Flugzeugbilds entspricht dem Nickwinkel, dem Rollwinkel und dem Gierwinkel. Ein relativer Abstand zwischen dem virtuellen Flugzeugbild und dem virtuellen Lufthindemisbild entspricht dem relativen Abstand. Das virtuelle Flugzeugbild, das virtuelle Lufthindernisbild und der Standardschwellenwert des relativen Abstands werden in der Speichereinheit gespeichert.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Erfassungsmodul eine Einheit zum Erfassen von terrestrischen Hindernissen umfassen. Die Einheit zum Erfassen von terrestrischen Hindernissen erfasst eine relative Höhe zwischen einem terrestrischen Hindernis und dem Flugzeug. Die Aktivierungsanzeigeeinheit und die CPU zeigen ein virtuelles Flugzeugbild, das virtuelle Luftumgebungsbild, das virtuelle terrestrische Umgebungsbild und ein virtuelles Bild von terrestrischen Hindernissen auf der elektrooptischen Sichteinheit an, gemäß der Situation, wenn die relative Höhe kleiner als ein Standardschwellenwert der relativen Höhe ist. Eine Fluglage des virtuellen Flugzeugbilds entspricht dem Nickwinkel, dem Rollwinkel und dem Gierwinkel. Eine relative Höhe zwischen dem virtuellen Flugzeugbild und dem virtuellen Bild von terrestrischen Hindernissen entspricht der relativen Höhe. Das virtuelle Flugzeugbild, das virtuelle Bild von terrestrischen Hindernissen und der Standardschwellenwert der relativen Höhe werden in der Speichereinheit gespeichert.
Gemäß einer Ausführungsform kann die elektrooptische Sichteinheit an einer Windschutzscheibe des Flugzeugs angeordnet sein, eine Schutzeinrichtung umfassen und mit der Aktivierungsanzeigeeinheit elektrisch verbunden ist. Die Aktivierungsanzeigeeinheit und die CPU stellen einen Lichtstrom der elektrooptischen Sichteinheit ein, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn der Nickwinkel größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert, der Rollwinkel größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert oder der Gierwinkel größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert ist, so dass die Projektionsvorrichtung das virtuelle Luftumgebungsbild und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild auf die elektrooptische Sichteinheit projiziert.
Gemäß einer Ausführungsform kann die elektrooptische Sichteinheit an einer Windschutzscheibe des Flugzeugs angeordnet sein. Die Aktivierungsanzeigeeinheit und die CPU stellen einen Lichtstrom der elektrooptischen Sichteinheit ein, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn der Nickwinkel größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert, der Rollwinkel größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert oder der Gierwinkel größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert ist, um das virtuelle Luftumgebungsbild und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild auf einer elektronischen Anzeigeschicht der elektrooptischen Sichteinheit anzuzeigen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die elektrooptische Sichteinheit eine Hilfsanzeigevorrichtung sein und in einem Cockpit des Flugzeugs angeordnet sein. Die Aktivierungsanzeigeeinheit und die CPU zeigen das virtuelle Luftumgebungsbild und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild auf der elektrooptischen Sichteinheit an, gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn zumindest der Nickwinkel größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert, der Rollwinkel größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert oder der Gierwinkel größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert ist.
Dementsprechend kann das Flugzeug-Hilfsanzeigesystem zum Vermeiden räumlicher Desorientierung gemäß der vorliegenden Offenbarung durch die Aktivierungsanzeigeeinheit und die CPU das virtuelle Flugzeugbild, das virtuelle Luftumgebungsbild und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild auf der elektrooptischen Sichteinheit anzeigen, gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn zumindest der Nickwinkel größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert, der Rollwinkel größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert oder der Gierwinkel größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert ist. Daher wird es dem Piloten ermöglicht, verschiedene Arten von Fluginformationen ohne externe Störungen schnell zu erhalten, wodurch der Effekt einer verbesserten Flugsicherheit erzielt wird.
Um die Merkmale und Vorteile der vorstehend erwähnten vorliegenden Offenbarung besser zu verstehen, werden Ausführungsformen nachstehend detailliert anhand der anliegenden Zeichnungen beschrieben.

1 ein Strukturblockdiagramm eines Flugzeug-Hilfsanzeigesystems zum Vermeiden räumlicher Desorientierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ein erstes schematisches Diagramm eines Flugzeug-Hilfsanzeigesystems zum Vermeiden räumlicher Desorientierung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
3 ein zweites schematisches Diagramm eines Flugzeug-Hilfsanzeigesystems zum Vermeiden räumlicher Desorientierung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
4 ein drittes schematisches Diagramm eines Flugzeug-Hilfsanzeigesystems zum Vermeiden räumlicher Desorientierung gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Die vorstehenden und andere technische Inhalte, Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Offenbarung können nachstehend in der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen klar präsentiert werden. Es sei bemerkt, dass die in den nachstehenden Ausführungsformen verwendeten Richtungsbezeichnungen, beispielsweise oben, unten, links, rechts, vorne und hinten, mit Bezug auf die Richtungen der anliegenden Zeichnungen angegeben sind. Daher werden die Richtungsbezeichnungen zu Veranschaulichungszwecken verwendet und sind nicht als Einschränkungen der vorliegenden Offenbarung auszulegen. Überdies werden in den nachstehenden Ausführungsformen gleiche oder ähnliche Elemente durch gleiche oder ähnliche Bezeichnungen oder Bezugszahlen dargestellt. Zusätzlich sind in den 2 bis 4 die Sonne, der Mond, die Wolken und dergleichen in einem virtuellen Luftumgebungsbild 238, der Berg, der Fluss, die Bäume und dergleichen in einem virtuellen terrestrischen Umgebungsbild 226, andere Flugzeuge in einem virtuellen Lufthindernisbild 216 und Gebäude in einem virtuellen terrestrischen Hindernisbild 224 als Beispiele dargestellt und sind nicht darauf beschränkt, alle gleichzeitig dargestellt zu werden.
Mit Bezug auf 1 und 2, wie in den Zeichnungen dargestellt, ist ein Flugzeug-Hilfsanzeigesystem 1 zum Vermeiden räumlicher Desorientierung gemäß dieser Ausführungsform für ein Flugzeug geeignet. Das Flugzeug kann ein privates Zivilflugzeug, ein kommerzielles Zivilflugzeug, ein Militärflugzeug oder ein anderes Flugzeug sein, das fliegen kann. Das Flugzeug-Hilfsanzeigesystem 1 gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU, beispielsweise einen Zentralprozessor oder eine Verarbeitungsschaltung oder einen Verarbeitungschip, der einen Zentralprozessor umfasst) 100, ein Erfassungsmodul 200, eine Aktivierungsanzeigeeinheit 300 (beispielsweise einen Aktivierungsanzeigechip oder eine Aktivierungsanzeigeschaltung) und eine elektrooptische Sichteinheit 2 (beispielsweise eine Anzeige). Die CPU 100 umfasst eine Speichereinheit 110 (beispielsweise einen Arbeitsspeicher oder eine Festplatte) und ist elektrisch mit der Aktivierungsanzeigeeinheit 300 verbunden. Das Erfassungsmodul 200 ist elektrisch mit der CPU 100 verbunden und umfasst eine Flugdaten-Erfassungseinheit 230. Die Flugdaten-Erfassungseinheit 230 umfasst einen Nickwinkelsensor 2311, einen Rollwinkelsensor 2321 und einen Gierwinkelsensor 2331, um einen Nickwinkel 231, einen Rollwinkel 232 bzw. einen Gierwinkel 233 des Flugzeugs zu erfassen. Die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 ist mit der elektrooptischen Sichteinheit 2 elektrisch verbunden. Die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100 zeigen ein virtuelles Luftumgebungsbild 238 und ein virtuelles terrestrisches Umgebungsbild 226 auf der elektrooptischen Sichteinheit 2 an, gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn zumindest der Nickwinkel 231 größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert 111, der Rollwinkel 232 größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert 112 oder der Gierwinkel 233 größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert 113 ist. Das virtuelle Luftumgebungsbild 238 und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 entsprechen dem Nickwinkel 231, dem Rollwinkel 232 und dem Gierwinkel 233. Der Nickwinkel-Standardschwellenwert 111, der Rollwinkel-Standardschwellenwert 112 und der Gierwinkel-Standardschwellenwert 113 sind in der Speichereinheit 110 gespeichert. Überdies sind das virtuelle Luftumgebungsbild 238 und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 Umgebungsbilder einer Flugroute des Flugzeugs und können vorab erfasst oder gerendert und dann in der Speichereinheit 110 gespeichert werden. Alternativ können das virtuelle Luftumgebungsbild 238 und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 durch einen Bildsensor 6 außerhalb des Flugzeugs erfasst werden, wobei der Bildsensor 6 elektrisch mit der CPU 100 verbunden ist und die Anzahl der Bildsensoren 6 eins oder mehr betragen kann.
Insbesondere kann der Pilot während der von einem Piloten in einem Cockpit 5 des Flugzeugs unter normalen Flugbedingungen durchgeführten Navigation genaue externe Informationen durch eine Windschutzscheibe 4 des Flugzeugs beobachten, beispielsweise Referenzpunkte im dreidimensionalen Raum, Wetterbedingungen und die relative Orientierung. Bei Notfällen in der Art von Turbulenzen, rauem Wetter oder dicken Wolken ist der Pilot jedoch möglicherweise nicht in der Lage, genaue externe Informationen durch die Windschutzscheibe 4 des Flugzeugs zu beobachten und Referenzpunkte im dreidimensionalen Raum zu erhalten. Infolgedessen kann der Pilot unter räumlicher Desorientierung leiden und das Flugzeug nicht ordnungsgemäß betreiben (oder steuern), was dazu fuhren kann, dass ein sicherer Flugwinkel überschreitet wird und dass die Kontrolle über das Flugzeug momentan verloren geht. Zu diesem Zeitpunkt berechnen die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100, ob der Nickwinkel 231 größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert 111 ist, ob der Rollwinkel 232 größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert 112 ist und ob der Gierwinkel 233 größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert 113 ist. Wenn zumindest einer von dem Nickwinkel 231, dem Rollwinkel 232 oder dem Gierwinkel 233 größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert 111, der Rollwinkel-Standardschwellenwert 112 bzw. der Gierwinkel-Standardschwellenwert 113 ist, zeigen die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100 dann das virtuelle Luftumgebungsbild 238 und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 auf der elektrooptischen Sichteinheit 2 an. Da die elektrooptische Sichteinheit 2 in der Lage ist, das virtuelle Luftumgebungsbild 238 und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 anzuzeigen, kann der Pilot von den ungültigen externen Informationen ungestört bleiben, und dem Piloten, dem die externen Informationen durch die elektrooptische Sichteinheit 2 bereitgestellt werden, können auch die Bilder mit angezeigten Referenzpunkten zum Manövrieren des Flugzeugs bereitgestellt werden, so dass der Pilot verschiedene Arten von Fluginformationen schnell erfassen kann. Demgemäß kann der Pilot geeignete Manöver und Kalibrierungen ansprechend auf Flugbedingungen durchführen, um eine räumliche Desorientierung zu vermeiden, wodurch die Flugsicherheit weiter verbessert wird.
Wenn überdies zumindest einer von dem Nickwinkel 231, dem Rollwinkel 232 oder dem Gierwinkel 233 größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert 111, der Rollwinkel-Standardschwellenwert 112 bzw. der Gierwinkel-Standardschwellenwert 113 ist, können die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100 auch ein virtuelles Flugzeugbild 234 oder ein Fluglagenindikatorbild 239 auf der elektrooptischen Sichteinheit 2 anzeigen. Eine Fluglage des virtuellen Flugzeugbilds 234 entspricht dem Nickwinkel 231, dem Rollwinkel 232 und dem Gierwinkel 233. Eine durch das Fluglagenindikatorbild 239 präsentierte Fluglage entspricht dem Nickwinkel 231, dem Rollwinkel 232 und dem Gierwinkel 233. Das virtuelle Flugzeugbild 234 oder das Fluglagenindikatorbild 239 können in der Speichereinheit 110 gespeichert werden. Daher kann der Pilot mit dem virtuellen Flugzeugbild 234 oder dem Fluglagenindikatorbild 239 ferner den Effekt einer verbesserten Manöversicherheit erzielen.
Wiederum mit Bezug auf 1 und 2 können, wie in den Zeichnungen dargestellt, gemäß einer Ausführungsform die vorstehend erwähnten Notfälle einen Fall umfassen, in dem sich ein fliegendes Objekt, wie andere Flugzeuge oder Vögel, schnell dem Flugzeug nähert, an dem das Flugzeug-Hilfsanzeigesystem 1 montiert ist. Ansprechend auf solche Notfälle kann das Erfassungsmodul 200 eine Lufthindernis-Erfassungseinheit 210 (beispielsweise einen Lufthindernissensor oder ein Doppler-Radar, das an der Nase und zwei Seitenflügeln des Flugzeugs konfiguriert ist) umfassen, und von der Lufthindernis-Erfassungseinheit 210 übertragene Daten umfassen einen relativen Abstand und eine relative Geschwindigkeit zwischen einem Lufthindernis und dem Flugzeug. Sobald die Daten von der CPU 100 empfangen wurden, berechnen die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100, ob der relative Abstand kleiner als der Standardschwellenwert 114 des relativen Abstands ist. Wenn der relative Abstand kleiner als der Standardschwellenwert 114 des relativen Abstands ist, zeigen die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100 dann einen relativen Abstand 212, eine relative Geschwindigkeit 214, das virtuelle Flugzeugbild 234, das virtuelle Luftumgebungsbild 238, das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 und das virtuelle Lufthindernisbild 216 auf der elektrooptischen Sichteinheit 2 an. Eine Fluglage des virtuellen Flugzeugbilds 234 entspricht dem Nickwinkel 231, dem Rollwinkel 232 und dem Gierwinkel 233, ein relativer Abstand zwischen dem virtuellen Flugzeugbild 234 und dem virtuellen Lufthindernisbild 216 entspricht dem relativen Abstand 212, und eine relative Geschwindigkeit zwischen dem virtuellen Flugzeugbild 234 und dem virtuellen Lufthindernisbild 216 entspricht der relativen Geschwindigkeit 214. Das virtuelle Flugzeugbild 234, das virtuelle Lufthindernisbild 216 und der Standardschwellenwert 114 des relativen Abstands werden in der Speichereinheit 110 gespeichert. Demgemäß kann es dem Piloten beim Sehen des relativen Abstands 212, der relativen Geschwindigkeit 214, des virtuellen Flugzeugbilds 234, des virtuellen Luftumgebungsbilds 238, des virtuellen terrestrischen Umgebungsbilds 226 und des virtuellen Lufthindernisbilds 216 schnell klar werden, dass sich ein Lufthindernis nähert, und er kann dann die Flugrichtung des Flugzeugs anpassen, um dem Lufthindernis auszuweichen.
Wiederum mit Bezug auf 1 und 2 kann sich das Flugzeug, wie in den Zeichnungen dargestellt, gemäß einer Ausführungsform während des Flugs nahe an Hindernissen unter dem Flugzeug befinden, wie beispielsweise hohen Bergen und Wolkenkratzern. Damit diese Hindernisse die Flugsicherheit nicht beeinträchtigen, kann das Erfassungsmodul 200 eine Einheit 220 zum Erfassen terrestrischer Hindernisse (beispielsweise einen Terrestrische-Hindemisse-Sensor oder einen Bildsensor, der an einer Position am unteren Ende der Nase oder in der Nähe von Fahrwerken des Flugzeugs konfiguriert ist) umfassen, und von der Einheit 220 zum Erfassen terrestrischer Hindernisse übertragene Daten umfassen eine relative Höhe zwischen einem terrestrischen Hindernis und dem Flugzeug. Sobald die Daten von der CPU 100 empfangen wurden, berechnen die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100, ob die relative Höhe kleiner als der Standardschwellenwert 115 der relativen Höhe ist. Wenn die relative Höhe kleiner als der Standardschwellenwert 115 der relativen Höhe ist, zeigen die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100 dann eine relative Höhe 222, das virtuelle Flugzeugbild 234, das virtuelle Luftumgebungsbild 238, das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 und das virtuelle terrestrische Hindemisbild 224 auf der elektrooptischen Sichteinheit 2 an. Die Fluglage des virtuellen Flugzeugbilds 234 entspricht dem Nickwinkel 231, dem Rollwinkel 232 und dem Gierwinkel 233, und die relative Höhe zwischen dem virtuellen Flugzeugbild 234 und dem virtuellen terrestrischen Hindernisbild 224 entspricht der relativen Höhe 222. Das virtuelle Flugzeugbild 234, das virtuelle terrestrische Hindernisbild 224 und der Standardschwellenwert 115 der relativen Höhe werden in der Speichereinheit 110 gespeichert. Demgemäß kann es dem Piloten beim Sehen der relativen Höhe 222, des virtuellen Flugzeugbilds 234, des virtuellen Luftumgebungsbilds 238, des virtuellen terrestrischen Umgebungsbilds 226 und des virtuellen terrestrischen Hindernisbilds 224 schnell klar werden, ob ein Sicherheitsabstand zwischen dem Flugzeug und dem terrestrischen Hindernis eingehalten wird, um dadurch die Höhe des Flugzeugs ansprechend darauf dynamisch einzustellen.
Wiederum mit Bezug auf 2 kann, wie in der Zeichnung dargestellt, gemäß einer Ausführungsform die Flugdaten-Erfassungseinheit 230 ferner einen Richtungssensor, einen Geschwindigkeitssensor, einen Höhensensor und einen Wettersensor umfassen, um sicherzustellen, dass das Flugzeug auf der richtigen Flugroute und bei einer stabilen Fluggeschwindigkeit und -höhe gehalten wird, und die von der Flugdaten-Erfassungseinheit 230 übertragenen Daten umfassen ferner eine Flugrichtung, eine Fluggeschwindigkeit, eine Flughöhe und Wetterdaten einer Flugumgebung des Flugzeugs. Sobald die CPU 100 die vorstehenden Daten empfängt, können die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100 dabei helfen, Orientierungsinformationen 235 entsprechend der Flugrichtung, eine Geschwindigkeit 236 entsprechend der Fluggeschwindigkeit, eine Höhe 237 entsprechend der Flughöhe und ein entsprechend den Wetterdaten gebildetes Wetterzustandsbild auf der elektrooptischen Sichteinheit 2 anzuzeigen. Das Wetterzustandsbild wird in der Speichereinheit 110 gespeichert. Demgemäß kann der Pilot entsprechend den Orientierungsinformationen 235, der Geschwindigkeit 236, der Höhe 237 und dem Wetterzustandsbild schnell bestimmen, ob das Flugzeug auf der richtigen Route fliegt, um die Belastung des Piloten zu verringern. Überdies kann die elektrooptische Sichteinheit 2 auch die Tageszeit mit Sonnenschein, wie Figur in 2 dargestellt, oder die Nachtzeit mit Mondlicht, wie in 3 dargestellt, anzeigen, damit das von der elektrooptischen Sichteinheit 2 angezeigte Bild besser einer Manipulationsumgebung des Piloten entspricht.
Wiederum mit Bezug auf 1 und 2 kann, wie in den Zeichnungen dargestellt, gemäß einer Ausführungsform die elektrooptische Sichteinheit 2 an einer Windschutzscheibe 4 des Flugzeugs angeordnet sein (beispielsweise kann die elektrooptische Sichteinheit 2 die Windschutzscheibe 4 überlappen und sich im Cockpit 5 des Flugzeugs befinden oder kann die elektrooptische Sichteinheit 2 innerhalb der Windschutzscheibe 4 angeordnet sein oder kann die elektrooptische Sichteinheit 2 als Windschutzscheibe 4 angeordnet sein). Überdies kann die elektrooptische Sichteinheit 2 ein elektronisches Anzeigefeld mit variablem Lichtstrom sein, umfasst eine Projektionsvorrichtung 240 und ist mit der Aktivierungsanzeigeeinheit 300 elektrisch verbunden. Die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100 stellen den Lichtstrom der elektrooptischen Sichteinheit 2 ein, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn der Nickwinkel 231 größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert 111, der Rollwinkel 232 größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert 112 oder der Gierwinkel 233 größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert 113 ist (beispielsweise Verringerung des Lichtstroms, damit das Außenlicht des Flugzeugs die Lesbarkeit von Bildern nicht beeinträchtigt), so dass die Projektionsvorrichtung 240 das virtuelle Flugzeugbild 234, das virtuelle Luftumgebungsbild 238 und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 auf die elektrooptische Sichteinheit 2 projiziert. Daher kann der Pilot, wenn es keine Notfälle beim Fliegen gibt, das Flugzeug durch die elektrooptische Sichteinheit 2 und die Windschutzscheibe 4 navigieren. Bei Notfällen beim Fliegen kann der Pilot das Flugzeug durch die elektrooptische Sichteinheit 2 navigieren. Überdies ist die elektrooptische Sichteinheit 2 gemäß dieser Ausführungsform auch für Notfälle in der Art eines Lufthindernisses oder eines terrestrischen Hindernisses geeignet.
Wiederum mit Bezug auf 1 und 3 kann, wie in den Zeichnungen dargestellt, gemäß einer Ausführungsform die elektrooptische Sichteinheit 2 an der Windschutzscheibe 4 des Flugzeugs angeordnet sein (beispielsweise kann die elektrooptische Sichteinheit 2 die Windschutzscheibe 4 überlappen und sich im Cockpit 5 des Flugzeugs befinden oder kann die elektrooptische Sichteinheit 2 innerhalb der Windschutzscheibe 4 angeordnet sein oder kann die elektrooptische Sichteinheit 2 als Windschutzscheibe 4 angeordnet sein). Überdies kann die elektrooptische Sichteinheit 2 ein elektronisches Anzeigefeld mit einem variablen Lichtstrom sein, umfasst eine elektronische Anzeigeschicht 21 (beispielsweise einen elektronischen Anzeigefilm) und ist mit der Aktivierungsanzeigeeinheit 300 elektrisch verbunden. Die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100 stellen den Lichtstrom der elektrooptischen Sichteinheit 2 ein, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn der Nickwinkel 231 größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert 111, der Rollwinkel 232 größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert 112 oder der Gierwinkel 233 größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert 113 ist (beispielsweise Verringerung des Lichtstroms, damit das Außenlicht des Flugzeugs die Lesbarkeit von Bildern nicht beeinträchtigt), um das virtuelle Flugzeugbild 234, das virtuelle Luftumgebungsbild 238 und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 auf der elektronischen Anzeigeschicht 21 der elektrooptischen Sichteinheit 2 anzuzeigen. Daher kann der Pilot, wenn es keine Notfälle beim Fliegen gibt, das Flugzeug durch die elektrooptische Sichteinheit 2 und die Windschutzscheibe 4 navigieren. Bei Notfällen beim Fliegen kann der Pilot das Flugzeug durch die elektrooptische Sichteinheit 2 navigieren. Überdies ist die elektrooptische Sichteinheit 2 gemäß dieser Ausführungsform auch für Notfälle in der Art eines Lufthindemisses oder eines terrestrischen Hindernisses geeignet.
Wiederum mit Bezug auf 1 und 4 kann, wie in den Zeichnungen dargestellt, gemäß einer Ausführungsform die elektrooptische Sichteinheit 2 eine Hilfsanzeigevorrichtung (beispielsweise eine Hilfsanzeige) sein und ist im Cockpit 5 des Flugzeugs konfiguriert. Die Aktivierungsanzeigeeinheit 300 und die CPU 100 zeigen das virtuelle Flugzeugbild 234, das virtuelle Luftumgebungsbild 238 und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild 226 auf der elektrooptischen Sichteinheit 2 (beispielsweise durch die Anzeigemittel der elektrooptischen Sichteinheit 2 in 3) an, gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn zumindest der Nickwinkel 231 größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert 111, der Rollwinkel 232 größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert 112 oder der Gierwinkel 233 größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert 113 ist. Daher kann der Pilot, wenn es keine Notfälle beim Fliegen gibt, das Flugzeug durch die Windschutzscheibe 4 navigieren. Bei Notfällen beim Fliegen kann der Pilot das Flugzeug durch die elektrooptische Sichteinheit 2 navigieren. Überdies ist die elektrooptische Sichteinheit 2 gemäß dieser Ausführungsform auch für Notfälle in der Art eines Lufthindernisses oder eines terrestrischen Hindernisses geeignet.
Die vorliegende Offenbarung wurde vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Ein Fachmann sollte verstehen, dass diese Ausführungsformen lediglich zur Veranschaulichung der vorliegenden Offenbarung dienen und nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung ausgelegt werden sollen. Es sei bemerkt, dass alle gleichwertigen Änderungen, Ersetzungen und Substitutionen der Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung liegen sollen. Daher sollte der Umfang des Rechtsschutzes der vorliegenden Offenbarung durch die anliegenden Ansprüche definiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Flugzeug-Hilfsanzeigesystem
2: elektrooptische Sichteinheit
4: Windschutzscheibe
5: Cockpit
6: Bildsensor
21: Anzeigeschicht
100: Zentralverarbeitungseinheit (CPU)
110: Speichereinheit
111: Nickwinkel-Standardschwellenwert
112: Rollwinkel-Standardschwellenwert
113: Gierwinkel-Standardschwellenwert
114, 115: Standardschwellenwert
200: Erfassungsmodul
210: Lufthindernis-Erfassungseinheit
212: Abstand
214: Geschwindigkeit
216: virtuelle Lufthindernisbild
220: eine Einheit zum Erfassen terrestrischer Hindernisse
222,237: Höhe
224: virtuelle terrestrische Hindernisbild
226: virtuelle terrestrische Umgebungsbild
230: Flugdaten-Erfassungseinheit
2311: Nickwinkelsensor
2321: Rollwinkelsensor
2331: Gierwinkelsensor
231: Nickwinkel
232: Rollwinkel
233: Gierwinkel
234: virtuelle Flugzeugbild
235: Orientierungsinformationen
236: Geschwindigkeit
238: virtuelle Luftumgebungsbild
239: Fluglagenindikatorbild
240: Projektionsvorrichtung
300: Aktivierungsanzeigeeinheit

Claims

Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) zum Vermeiden räumlicher Desorientierung, wobei das System Folgendes aufweist: • eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) (100), welche eine Speichereinheit (110) aufweist, • ein elektrisch mit der CPU (100) verbundenes Erfassungsmodul (200), welches Folgendes aufweist: ▪ eine Flugdaten-Erfassungseinheit (230), welche einen Nickwinkelsensor (2311), einen Rollwinkelsensor (2321) und einen Gierwinkelsensor (2331) aufweist, um einen Nickwinkel (231), einen Rollwinkel (232) bzw. einen Gierwinkel (233) des Flugzeugs zu erfassen, • eine elektrisch mit der CPU (100) verbundene Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und • eine elektrisch mit der Aktivierungsanzeigeeinheit (300) verbundene elektrooptische Sichteinheit (2), ▪ wobei die Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und die CPU (100) gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn zumindest der Nickwinkel (231) größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert (111), der Rollwinkel (232) größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert (112) oder der Gierwinkel (233) größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert (113) ist, ein virtuelles Luftumgebungsbild (238) und ein virtuelles terrestrisches Umgebungsbild (226) auf der elektrooptischen Sichteinheit (2) anzeigen, wobei das Luftumgebungsbild (238) und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild (226) dem Nickwinkel (231), dem Rollwinkel (232) und dem Gierwinkel (233) entsprechen und der Nickwinkel-Standardschwellenwert (111), der Rollwinkel-Standardschwellenwert (112) und der Gierwinkel-Standardschwellenwert (113) in der Speichereinheit (110) gespeichert sind.
Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und die CPU (100) gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn zumindest der Nickwinkel (231) größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert (111), der Rollwinkel (232) größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert (112) oder der Gierwinkel (233) größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert (113) ist, ein virtuelles Flugzeugbild (234) auf der elektrooptischen Sichteinheit (2) anzeigen, wobei die Fluglage des virtuellen Flugzeugbilds (234) dem Nickwinkel (231), dem Rollwinkel (232) und dem Gierwinkel (233) entspricht und das virtuelle Flugzeugbild (234) in der Speichereinheit (110) gespeichert wird.
Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und die CPU (100) gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn zumindest der Nickwinkel (231) größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert (111), der Rollwinkel (232) größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert (112) oder der Gierwinkel (233) größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert (113) ist, ein Fluglagenindikatorbild (239) auf der elektrooptischen Sichteinheit (2) anzeigen, wobei die Fluglage, die durch das Fluglagenindikatorbild (239) dargestellt ist, dem Nickwinkel (231), dem Rollwinkel (232) und dem Gierwinkel (233) entspricht und das Fluglagenindikatorbild (239) in der Speichereinheit (110) gespeichert wird.
Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) nach Anspruch 1, wobei das virtuelle Luftumgebungsbild (238) und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild (226) in der Speichereinheit (110) gespeichert werden oder alternativ das virtuelle Luftumgebungsbild (238) und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild (226) durch wenigstens einen Bildsensor (6) außerhalb des Flugzeugs erfasst werden, wobei der Bildsensor (6) mit der CPU (100) elektrisch verbunden ist.
Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) nach Anspruch 1, wobei das Erfassungsmodul (200) eine Lufthindernis-Erfassungseinheit (210) aufweist, die Lufthindernis-Erfassungseinheit (210) einen relativen Abstand (212) zwischen einem Lufthindernis und dem Flugzeug erfasst, die Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und die CPU (100) ein virtuelles Flugzeugbild (234), das virtuelle Luftumgebungsbild (238), das virtuelle terrestrische Umgebungsbild (226) und ein virtuelles Lufthindernisbild (216) auf der elektrooptischen Sichteinheit (2) gemäß der Situation, wenn der relative Abstand (212) kleiner als ein Standardschwellenwert (114) des relativen Abstands (212) ist, anzeigen, eine Fluglage des virtuellen Flugzeugbilds (234) dem Nickwinkel (231), dem Rollwinkel (232) und dem Gierwinkel (233) entspricht, ein relativer Abstand (212) zwischen dem virtuellen Flugzeugbild (234) und dem virtuellen Lufthindernisbild (216) dem relativen Abstand (212) entspricht und das virtuelle Flugzeugbild (234), das virtuelle Lufthindernisbild (216) und der Standardschwellenwert (114) des relativen Abstands (212) in der Speichereinheit (110) gespeichert werden.
Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) nach Anspruch 1, wobei das Erfassungsmodul (200) eine Einheit (220) zum Erfassen terrestrischer Hindernisse aufweist, die Einheit (220) zum Erfassen terrestrischer Hindernisse eine relative Höhe (222) zwischen einem terrestrischen Hindernis und dem Flugzeug erfasst, die Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und die CPU (100) ein virtuelles Flugzeugbild (234), das virtuelle Luftumgebungsbild (238), das virtuelle terrestrische Umgebungsbild (226) und ein virtuelles terrestrisches Hindernisbild (224) auf der elektrooptischen Sichteinheit (2) gemäß der Situation, wenn die relative Höhe (222) kleiner als ein Standardschwellenwert (115) der relativen Höhe (222) ist, anzeigen, eine Fluglage des virtuellen Flugzeugbilds (234) dem Nickwinkel (231), dem Rollwinkel (232) und dem Gierwinkel (233) entspricht, eine relative Höhe (222) zwischen dem virtuellen Flugzeugbild (234) und dem virtuellen terrestrischen Hindernisbild (224) der relativen Höhe (222) entspricht und das virtuelle Flugzeugbild (234), das virtuelle terrestrische Hindernisbild (224) und der Standardschwellenwert (115) der relativen Höhe (222) in der Speichereinheit (110) gespeichert werden.
Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) nach Anspruch 1, wobei die elektrooptische Sichteinheit (2) an einer Windschutzscheibe (4) des Flugzeugs angeordnet ist, eine Schutzeinrichtung aufweist und mit der Aktivierungsanzeigeeinheit (300) elektrisch verbunden ist, und die Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und die CPU (100) einen Lichtstrom der elektrooptischen Sichteinheit (2) einstellen, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn der Nickwinkel (231) größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert (111), der Rollwinkel (232) größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert (112) oder der Gierwinkel (233) größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert (113) ist, so dass die Projektionsvorrichtung (240) das virtuelle Luftumgebungsbild (238) und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild (226) auf die elektrooptische Sichteinheit (2) projiziert.
Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) nach Anspruch 1, wobei die elektrooptische Sichteinheit (2) an einer Windschutzscheibe (4) des Flugzeugs angeordnet ist und die Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und die CPU (100) einen Lichtstrom der elektrooptischen Sichteinheit (2) einstellen, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn der Nickwinkel (231) größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert (111), der Rollwinkel (232) größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert (112) oder der Gierwinkel (233) größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert (113) ist, um das virtuelle Luftumgebungsbild (238) und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild (226) auf einer elektronischen Anzeigeschicht (21) der elektrooptischen Sichteinheit (2) anzuzeigen.
Flugzeug-Hilfsanzeigesystem (1) nach Anspruch 1, wobei die elektrooptische Sichteinheit (2) eine Hilfsanzeigevorrichtung ist und in einem Cockpit (5) des Flugzeugs angeordnet ist, und die Aktivierungsanzeigeeinheit (300) und die CPU (100) das virtuelle Luftumgebungsbild (238) und das virtuelle terrestrische Umgebungsbild (226) auf der elektrooptischen Sichteinheit (2) anzeigen, gemäß der Situation, wenn zumindest einer der jeweiligen Winkel größer als sein Standardschwellenwert ist, d. h. wenn zumindest der Nickwinkel (231) größer als der Nickwinkel-Standardschwellenwert (111), der Rollwinkel (232) größer als der Rollwinkel-Standardschwellenwert (112) oder der Gierwinkel (233) größer als der Gierwinkel-Standardschwellenwert (113) ist.