DE102022123653B3

DE102022123653B3 - Assistenzsystem zur Unterstützung eines Piloten bei einer Luft-Betankung eines Luftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102022123653B3
Application number: DE102022123653.6A
Authority: DE
Inventors: Jonas Schmelz; Johanna Lachmann; Julia Ament; Lars Wandrey
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2042-09-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Assistenzsystem zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs (101) bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs (101) durch ein Tankflugzeug (102), wobei das Tankflugzeug (102) eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1 (105), das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug (101) eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2 (107), das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, umfassend: eine erste Lageermittlungseinheit (108a), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POSKI1(ta) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), eine aktuelle 3D-Orientierung ORIKI1(ta) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und an der aktuellen 3D-Position POSKI1(ta) eine aktuelle zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehende Referenzebene yz(POSKI1(ta)) zu ermitteln, mit ta: aktuelle Zeit; und/oder eine aktuelle 3D-Position POSKI1(ta) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), eine aktuelle Bewegungsrichtungx→(ta)des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und an der aktuellen 3D-Position POSKI1(ta) eine aktuelle zur Bewegungsrichtungx→(ta)senkrecht stehende Referenzebene yz(POSKI1(ta)) zu ermitteln, eine zweite Lageermittlungseinheit (109b), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POSKI2(ta) und eine 3D-Orientierung ORIKI2(ta) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) zu ermitteln; und ein optisches Mixed-Reality-Ausgabesystem (110a), das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, ein das erste Kopplungsinterface KI1 (105) an der aktuellen 3D-Position POSKI1(ta) repräsentierende erste Symbol SYMB1KI1(111a) lagerichtig auszugeben, und einen von der aktuellen 3D-Position POSKI2(ta) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur Referenzebene yz(POSKI1(ta)) reichenden ersten Zeiger Z1 (112a) lagerichtig auszugeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Assistenzsystem zur Unterstützung eines Piloten bei einer Luft-Betankung eines Luftfahrzeugs, ein System zur Luft-Betankung eines Luftfahrzeugs durch ein Tankflugzeug, ein Luftfahrzeug mit einem ebensolchen Assistenzsystem, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines ebensolchen Assistenzsystems.
Die „Luft-Betankung“ oder auch „Luft-Luft-Betankung“ eines Luftfahrzeugs ist ein fliegerischer Vorgang, der heute insbesondere in der militärischen Luftfahrt Verwendung findet. Dabei wird während des Fluges Treibstoff von einem Tankflugzeug an ein zu betankendes Luftfahrzeug übergeben.
Das Tankflugzeug verfügt hierzu über eine Betankungsvorrichtung mit typischerweise einem oder mehreren im Tankflugzeug angeordneten Treibstoffbehältern, Pumpen, einer Steuerungsvorrichtung und einer vom Tankflugzeug ausfahrbaren oder ausklappbaren Treibstoff-Übergabevorrichtung an deren distalem Ende ein erstes Kopplungsinterface angeordnet ist. Die Treibstoff-Übergabevorrichtung kann bspw. einen vom Tankflugzeug aus- bzw. einziehbaren flexiblen Treibstoffschlauch (engl. „Hose“) oder einen vom Tankflugzeug ausfahrbaren oder ausklappbaren Ausleger umfassen. Das distal an der Übergabevorrichtung angeordnete erste Kopplungsinterface, insbesondere bei Verwendung eines aus- bzw. einziehbaren flexiblen Treibstoffschlauchs, weist zur aerodynamischen Stabilisierung typischerweise einen teilweise luftdurchlässigen, in distale Richtung sich konisch öffnenden Korb (engl. „Drogue“) auf.
Das zu betankende Luftfahrzeug verfügt über eine Tankvorrichtung, mit einer vorteilhaft vom Luftfahrzeug ausfahrbaren oder ausklappbaren Betankungssonde (engl. „Probe“) an deren distalem Ende ein zweites Kopplungsinterface angeordnet ist.
Zur Durchführung einer Luft-Betankung, d.h. zum Treibstofftransfer vom Tankflugzeug zum zu betankenden Luftfahrzeug, muss das erste Kopplungsinterface und das zweite Kopplungsinterface mechanisch, fluiddicht miteinander gekoppelt sein.
Im Vorfeld dieser Koppelung muss der Pilot das zu betankende Luftfahrzeug derart steuern, dass das am distalen Ende der Betankungssonde angeordnete zweite Kopplungsinterface zunächst in den distal an der Betankungsvorrichtung angeordneten Korb eingeführt wird, um anschließend mit dem ersten Kopplungsinterface zu koppeln.
Heutige Standards zur Luft-Betankung eines Luftfahrzeuges sind beispielsweise dem NATO-Dokument ATP 3.3.4.2 oder dem nationalen Dokumenten SRD`s zu ATP 3.3.4.2. zu entnehmen (öffentlich zugängliche Quelle bspw.: https://coi.japcc.org/aar/).
Der bei der Durchführung einer solchen Luft-Betankung erforderliche Formationsflug mit dem Tankflugzeug, die beim Herstellen der Koppelung von erstem und zweitem Kopplungsinterface erforderliche fliegerische Präzision, ein hoher zeitlicher Druck und Umwelteinflüsse führen hierbei zu einer sehr hohen Arbeitsbelastung des Piloten des zu betankenden Luftfahrzeugs.
Die Nachteile des Standes der Technik liegen darin, dass Piloten eines zu betankenden Luftfahrzeugs keine spezielle Unterstützung bei dem Manöver zur Koppelung von erstem Koppelungsinterface mit dem zweiten Koppelungsinterface erhalten. Dieser Koppelungsvorgang kann beispielsweise durch schlechte Sichten bspw. bei Dunkelheit oder in Wolken stark beeinträchtigt werden. Statusinformationen zur Luftbetankung müssen aktuell aus Informationen, die an verschiedenen Orten im zu betankenden Luftfahrzeug und im Tankflugzeug verfügbar sind und dort angezeigt werden, erschlossen werden. Zudem ist heute ein sehr hoher Aufwand und eine damit einhergehende sehr hohe Arbeitsbelastung für den Piloten für die Interpretation der Statusinformationen gegeben.
Aus der US 2011 / 0 001 011 A1 geht ein System zur unterstützten Luftbetankung mit einem Tankflugzeug hervor, das mit einem Betankungs-Korb ausgestattet ist; einem zu betankenden Flugzeug, das mit einer Betankungssonde ausgestattet ist; und einem Assistenzsystem für die Kopplung von Betankungs-Korb und Betankungssonde, das dazu ausgelegt ist, einen ersten Abstand zwischen dem Betankungs-Korb und der Betankungssonde, einen zweiten Abstand zwischen dem Tankflugzeug und dem Betankungs-Korb und einen dritten Abstand zwischen dem Tankflugzeug und dem zu betankenden Flugzeug zu ermitteln. Das Assistenzsystem ist weiterhin so ausgelegt, dass es Informationen zur notwendigen Bewegung des Treibstoff-Korbs und/oder einer notwendigen Bewegung des zu betankenden Flugzeugs zur Kopplung des Treibstoff-Korbs mit der Betankungssonde, als eine Funktion des ersten, zweiten und dritten Abstands ermittelt.
Aus der US 2019 / 0 057 528 A1 gehen Verfahren und Systeme zur Bereitstellung von Informationen für einen Piloten eines zu betankenden Flugzeugs während einer Betankungsoperation hervor. Die ermittelten Informationen werden auf einem Head-up-Display (HUD) des Piloten des zu betankenden Flugzeugs visuell dargestellt.
Weiterer Stand der Technik ergibt sich aus den Dokumenten DE 699 28 210 T2 , US 2014 / 0 358 335 A1 und US 2022 / 0 276 652 A1 .
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Assistenzsystem zur Unterstützung des Piloten eines zu betankenden Luftfahrzeugs für eine Luftbetankung eines Luftfahrzeugs anzugeben, das den Piloten bei dem Koppelungsmanöver zwischen erstem und zweitem Kopplungsinterface unterstützt und dadurch die Arbeitsbelastung des Piloten reduziert.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Assistenzsystem zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs durch ein Tankflugzeug, wobei das Tankflugzeug eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1, das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2, das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug zum Luftfahrzeug voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 und das zweite Kopplungsinterface KI2 mit im Wesentlichen zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind.
Das Assistenzsystem gemäß erstem Aspekt umfasst eine erste Lageermittlungseinheit, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1, eine aktuelle 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1, und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) eine aktuelle zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehende Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) zu ermitteln, mit t_a: aktuelle Zeit.
Alternativ oder zusätzlich ist die erste Lageermittlungseinheit dazu ausgeführt und eingerichtet, eine aktuelle 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), eine aktuelle Bewegungsrichtung $\vec{x} (t_{a})$
des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) eine aktuelle zur Bewegungsrichtung $\vec{x} (t_{a})$
senkrecht stehende Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) zu ermitteln.
Das Assistenzsystem gemäß erstem Aspekt umfasst weiterhin eine zweite Lageermittlungseinheit, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POS_KI2(t_a) und eine 3D-Orientierung ORI_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) zu ermitteln.
Das Assistenzsystem gemäß erstem Aspekt umfasst schließlich ein optisches Mixed-Reality-Ausgabesystem, mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs eine Umgebung des Luftfahrzeugs wahrnehmen kann, das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, ein das erste Kopplungsinterface KI1 an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) repräsentierende erste Symbol SYMB1_KI1 lagerichtig auszugeben, und das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, einen von der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) reichenden ersten Zeiger Z1 lagerichtig auszugeben.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft Assistenzsystem zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs durch ein Tankflugzeug, wobei das Tankflugzeug eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1, das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2, das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug zum Luftfahrzeug voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 und das zweite Kopplungsinterface KI2 mit im Wesentlichen zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind.
Das Assistenzsystem gemäß zweitem Aspekt umfasst eine dritte Lageermittlungseinheit, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 sowie deren erste Ableitung $\frac{d P O S_{K I 1} (t)}{d t}$
und/oder deren zweite Ableitung $\frac{d^{2} P O S_{K I 1} (t)}{d t^{2}}$
nach der Zeit t, und eine aktuelle 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 sowie deren erste Ableitung $\frac{d O R I_{K I 1} (t)}{d t}$
und/oder deren zweite Ableitung $\frac{d^{2} O R I_{K I 1} (t)}{d t^{2}}$
nach der Zeit t zu ermitteln, und darauf basierend

- für eine zukünftige Zeit t₁ = t + Δt eine prädizierte 3D-Position POS_KI1(t₁) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105),
- für die zukünftige Zeit t₁ eine prädizierte 3D-Orientierung ORI_KI1(t₁) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und
- an der prädizierten 3D-Position POS_KI1(t_a) eine zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehende Referenzebene yz(POS_KI1(t₁))

_a

₁

Das Assistenzsystem gemäß zweitem Aspekt umfasst weiterhin eine vierte Lageermittlungseinheit, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, auf Basis der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2, einem bereitgestellten aktuellen dynamischen Zustand STAT_ADYN,LFZ(t_a) des Luftfahrzeugs, einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ATM(t_a) der das Luftfahrzeug umgebenden Atmosphäre ATM und einem bereitgestellten numerischen Dynamikmodell des Luftfahrzeugs für eine zukünftige Zeit t₁ eine prädizierte 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 und eine prädizierte 3D-Orientierung ORI_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) zu ermitteln.
Der Begriff „dynamischer Zustand STAT_ADYN,LFZ(t_a)“ des Luftfahrzeugs ist weit auszulegen. Er umfasst grundsätzlich alle Parameter, die Einfluss auf den aerodynamischen bzw. dynamischen Zustand des Luftfahrzeugs während des Fluges haben. Bspw. Lagewinkel, Fluggeschwindigkeit, Beschleunigungen etc. aber auch aktuelle Steuereingaben des Piloten (bspw. aktuelle Querrudereingabe, Seitenrudereingabe, Höhenrudereingabe, Schubeingabe, etc.).
Der Begriff „aktueller Zustand STAT_ATM(t_a) der das Luftfahrzeug umgebenden Atmosphäre ATM“ ist weit auszulegen. Er umfasst grundsätzlich alle Parameter, die Einfluss auf den meteorologischen, physikalischen und dynamischen Zustand der Atmosphäre haben.
Der Begriff „numerisches Dynamikmodell des Luftfahrzeugs“ steht für ein mathematisches, typischerweise auf Differentialgleichungen basierendes Modell, mit dem die Dynamik eines sich in der jeweils umgebend Atmosphäre fliegenden Flugzeugs simuliert bzw. beschrieben werden kann. Dieses Dynamikmodell ist insbesondere dazu ausgeführt auf Basis des aktuellen dynamischer Zustands STAT_ADYN,LFZ(t_a) des Luftfahrzeugs und des aktuellen Zustands STAT_ATM(t_a) der das Luftfahrzeug umgebenden Atmosphäre ATM für eine zukünftige Zeit t₁ eine prädizierte 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 und eine prädizierte 3D-Orientierung ORI_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) zu ermitteln.
Der Prädiktionszeitraum (Zeitspanne) Δt beträgt vorteilhaft <180 s oder < 150 s oder < 130 s oder < 120 s oder < 100 s oder < 80 s oder < 60 s.
Das Assistenzsystem gemäß zweitem Aspekt umfasst schließlich ein Mixed-Reality-Ausgabesystem mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs eine Umgebung des Luftfahrzeugs wahrnehmen kann, das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, ein das erste Kopplungsinterface KI1 an der prädizierten 3D-Position POS_KI1(t₁) repräsentierende zweites Symbol SYMB2_KI2 lagerichtig auszugeben, und das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, einen von der prädizierten 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur prädizierten Referenzebene yz(POS_KI1(t₁)) reichenden zweiten Zeiger Z2 lagerichtig auszugeben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Assistenzsystems gemäß zweitem Aspekt ist die dritte Lageermittlungseinheit dazu ausgeführt und eingerichtet, dass die aktuelle 3D-Position POS_KI1 (t_a) und die aktuelle 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 zusätzlich in Abhängigkeit von einem aktuellen Abstand D des zu betankenden Luftfahrzeugs zum ersten Kopplungsinterface KI1 ermittelt wird. Damit kann insbesondere der sogenannte aerodynamsiche „Bow-Wave-Effekt“ des Luftfahrzeugs berücksichtigt werden, der im Nahbereich des Luftfahrzeugs zu nichtlinearen Positions- und Orientierungsänderungen des ersten Kopplungsinterfaces KI1 führt.
Das Assistenzsystem gemäß erstem Aspekt und das Assistenzsystem gemäß zweitem Aspekt unterscheiden sich somit grundsätzlich dadurch, dass bei dem Assistenzsystem gemäß ersten Aspekt ein das erste Kopplungsinterface KI1 an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) repräsentierendes erstes Symbol SYMB1_KI1 und ein von der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 ausgehender, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigender und bis zur Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) reichender erster Zeiger Z1 lagerichtig ausgegeben wird, während beim Assistenzsystem gemäß zweitem Aspekt ein das erste Kopplungsinterface KI1 an der für eine zukünftige Zeit t₁ prädizierten 3D-Position POS_KI1(t₁) repräsentierendes zweites Symbol SYMB2_KI2 und ein von der prädizierten 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 ausgehender, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigender und bis zur prädizierten Referenzebene yz(POS_KI1(t₁)) reichender zweiter Zeiger Z2 lagerichtig ausgegeben wird.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Assistenzsystem, das die Merkmale der Assistenzsysteme gemäß erstem und zweitem Aspekt umfasst und damit dazu ausgeführt und eingerichtet ist, alternativ oder gleichzeitig das erste Symbol SYMB1_KI1 und/oder das zweite Symbol SYMB2_KI2 bzw. den ersten und/oder zweiten Zeiger Z1, Z2 auszugeben.
In den nachfolgenden Ausführungen sind Erläuterungen und vorteilhafte Weiterbildungen des Assistenzsystems gemäß erstem, zweiten bzw. drittem Aspekt der Erfindung aufgeführt.
Der Aufbau des ersten und zweiten Kopplungsinterfaces sind heute weitestgehend international standardisiert. Hierzu wird auf den entsprechenden Stand der Technik verwiesen.
Die erste Zentralachse ZEN1 und zweite Zentralachse ZEN2 der Kopplungsinterfaces KI1, KI2 sind mit anderen Worten die jeweiligen Kopplungsachsen der beiden Kopplungsinterfaces KI1, KI2. Für das Kopplungsmanöver muss der Pilot des zu betankenden Luftfahrzeugs das zweite Kopplungsinterface vorteilhaft derart an das erste Kopplungsinterface heranführen/heranfliegen, dass beim ersten mechanischen Kontakt zwischen beiden Kopplungsinterfaces die erste Zentralachse ZEN1 und zweite Zentralachse ZEN2 im Wesentlichen deckungsgleich sind, so dass in der Folge ein mechanischer Verriegelungsmechanismus auslösen kann, der eine mechanische und fluiddichte Koppelung der zwei Kopplungsinterfaces erzeugt. Im gekoppelten Zustand sind im Idealfall die erste Zentralachse ZEN1 und zweite Zentralachse ZEN2 deckungsgleich mit einer Kopplungsachse der gekoppelten Kopplungsinterfaces KI1, KI2.
Das erste Kopplungsinterface KI1 ist vorteilhaft über einen flexiblen mit Treibstoff durchströmbaren Schlauch oder über einen mit Treibstoff durchströmbaren ausfahrbaren Ausleger mit dem Tankflugzeug verbunden.
Das erste Kopplungsinterface KI1 weist vorteilhaft einen sich distal öffnenden und sich dabei vorteilhaft konzentrisch zur erste Zentralachse ZEN1 erstreckender Fangtrichter oder Fangkorb (engl. „Drogue“) auf. Der Fangtrichter oder Fangkorb weist vorteilhaft einen kreisförmigen distalen Rand auf. Der distale Rand ist vorteilhaft mit einer oder mehreren Leuchtquellen versehen, so dass der distale Rand auch während Dunkelheit und/oder in Wolken bspw. visuell für den Piloten sichtbar ist. Innerhalb des Fangtrichters oder Fangkorbs ist typischerweise eine mechanische Schnittstelle zur Aufnahme und zur mechanischen und fluiddichten Ver- und Entriegelung des zweiten mit der ersten Kopplungsinterface vorhanden. Diese mechanische Schnittstelle umfasst typischerweise einen aktuierbaren Ver- und Entriegelungsmechanismus.
Das zweite Kopplungsinterface KI2 ist vorteilhaft an einem distalen Ende eines am zu betankenden Luftfahrzeug angeordneten, vorteilhaft ein- und ausfahrbaren Auslegers (Betankungssonde) angeordnet.
Vorteilhaft die erste und/oder die dritte Lageermittlungseinheit ein passives und/oder ein aktives Sensorsystem zur Ermittlung von Objekten in einer Umgebung des Luftfahrzeugs, das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, die aktuelle 3D-Position POS_KI1(t_a) und die aktuelle 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 sowie die Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) und/oder die aktuelle 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1, die aktuelle Bewegungsrichtung $\vec{x} (t)$
des ersten Kopplungsinterfaces KI1, sowie die Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) zu ermitteln.
Vorteilhaft umfasst dieses Sensorsystem einen Laserscanner, ein Radarsystem (vorteilhaft im Frequenzbereich von 3- 300 GHz), ein 3D-Kamerasystem (vorteilhaft im Wellenlängenbereich von 1 µm - 1000 µm), ein Empfangsgerät eines Transpondersystems, einen Ultraschallempfänger oder eine Kombination daraus. Vorteilhaft ist das Sensorsystem dazu ausgeführt und eingerichtet eine Ermittlung der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 mit einer Genauigkeit im Bereich von 0,5 cm bis 10 cm, insbesondere im Bereich von 1 cm bis 5 cm zu ermöglichen.
Vorteilhaft umfasst die zweite und/oder die vierte Lageermittlungseinheit einen satellitenbasiertes Positionserfassungssystem (GPS, DGPS, GLONASS, GALILEO, etc...), ein trägheitsbasiertes Positionsermittlungssystem (INS, IMU,...), ein laserkreiselbasiertes Positionsermittlungssystem oder eine Kombination daraus. Da die Betankungssonde mit dem daran distal angeordneten zweiten Kopplungsinterface KI2 vorzugsweise in seiner Konfiguration (ausgefahren/eingefahren) veränderbar aber ansonsten starr am zu betankenden Luftfahrzeug angeordnet ist, kann bspw. eine entsprechende zentrale Positionsermittlungseinheit des zu betankenden Luftfahrzeugs verwendet werden, wobei eine Umrechnung auf eine aktuelle Position des K zweiten Kopplungsinterfaces aufgrund einer bekannten starren Geometrie leicht möglich ist. Vorteilhaft ist die zweite und/oder die vierte Lageermittlungseinheit dazu ausgeführt und eingerichtet eine Ermittlung der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI1 mit einer Genauigkeit im Bereich von 0,5 cm bis 10 cm, insbesondere im Bereich von 1 cm bis 5 cm zu ermöglichen.
Vorteilhaft ist das Mixed-Reality-Ausgabesystem als ein Head-Up-Display oder eine Datenbrille (smartglas) oder ein Datenvisier oder ein Datenhelm ausgeführt.
Vorteilhaft ist das erste Symbol SYMB_KI1 und/oder das zweite Symbol SYMB2_KI1 ein vollständiger oder ein unterbrochener Kreis oder ein vollständiger oder ein unterbrochenes Ellipsoid oder ein vollständiges oder ein unterbrochenes Dreieck oder ein vollständiges oder ein unterbrochenes Rechteck / Quadrat ist oder ein 2D- oder 3D- Symbol, welches eine Geometrie des ersten Kopplungsinterfaces KI1 repräsentiert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Mixed-Reality-Ausgabesystems zeichnet sich dadurch aus, dass eine Qualität des ausgegebenen ersten Symbols SYMB_KI1 und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 und/oder des ersten Zeigers Z1 und/oder des zweiten Zeigers Z2 abhängig von

- einem bereitgestelltem Kopplungsstatus STAT_KOPP(t) zwischen dem ersten Kopplungsinterface KI1 und dem zweiten Kopplungsinterface KI2 und/oder
- einem bereitgestellten aktuellen Status STAT_BETSYS(t) der Betankungsvorrichtung und/oder
- einem bereitgestellten aktuellen Status STAT_TANKSYS(t) der Tankvorrichtung und/oder
- einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ADYN,TANK(t) des Tankflugzeugs und/oder
- einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ADYN,LFZ(t) des zu betankenden Luftfahrzeugs und/oder
- einer bereitgestellten vom Tankflugzeug bereits abgegebenen Treibstoffmenge TM1(t) und/oder
- einer bereitgestellten vom Luftfahrzeug bereits aufgenommenen Treibstoffmenge TM2(t) und/oder
- einer bereitgestellten Zeitangabe ZA(t), die eine noch verbleibende Restzeit bis zum Erreichen einer zu übernehmenden Soll-Treibstoffmenge angibt und/oder
- einem vom Piloten des Tankflugzeug kommandierten und bereitgestellten Steuerbefehl SB_TANKPIL(T)

Vorteilhaft ist eine Qualität des ausgegebenen ersten Symbols SYMB_KI1 und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 und/oder des ersten Zeigers Z1 und/oder des zweiten Zeigers Z2 abhängig von zumindest einem zeitveränderlichen Parameter, der insbesondere den Betankungsvorgang oder einen Teil davon beschreibt, oder der einen Zustand des Tankflugzeugs, einen Zustand des Betankungssystems, einen Zustand einer Koppelung zwischen erstem Koppelungsinterface KI1 und zweitem Koppelungsinterface KI2, einen Zustand des zu betankenden Luftfahrzeugs und/oder einen Zustand des Tanksystems beschreibt.
Der Begriff eine „Qualität“ des ausgegebenen ersten Symbols SYMB_KI1 und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 und/oder des ersten Zeigers Z1 und/oder des zweiten Zeigers Z2 ist breit auszulegen. Ihm unterfallen grundsätzlich alle optisch ausgebbaren/ darstellbaren Eigenarten und Eigenschaften eines Symbols.
Vorteilhaft ist die Qualität des ersten Symbols SYMB_KI1 und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 und/oder des ersten Zeigers Z1 und/oder des zweiten Zeigers Z2 seine Farbe, seine Form, seine Strichlierung, seine Strichdicke, sein Muster, seine Schraffierung, seine Beschriftung, seine Symbolart, seine ausgegebene Helligkeit, sein Kontrast, seine Transparenz oder eine Kombination daraus.
Das jeweilige Symbol SYMB_KI1 SYMB_KI2 kann eine Ziffer, ein Buchstabe, eine Zahl, eine Grafik, eine Objektdarstellung oder eine Kombination daraus sein.
Vorteilhaft wird der erste Zeiger Z1 und/oder der zweite Zeiger Z2 als gerade Linie, als gerade Linie mit einem Pfeil an dessen distalen Ende oder als gerade Linie mit einer ausgefüllten/nichtausgefüllten Kreisfläche an dessen distalen Ende angezeigt.
Vorteilhaft ist das erste Kopplungsinterface KI1 leitungsgebunden mit der Betankungsvorrichtung zur elektrischen und/oder optischen Daten- und Signalübermittlung verbunden. Vorteilhaft weist das erste Kopplungsinterface KI1 eine elektrische und/oder optische Schnittstelle zur Daten- und Signalübermittlung an ein daran gekoppeltes zweites Koppelungsinterface KI2 auf. Vorteilhaft weist das zweite Kopplungsinterface KI2 eine ebensolche elektrische und/oder optische Schnittstelle zur Daten- und Signalübermittlung auf. Vorteilhaft ist das zweite Kopplungsinterface KI2 leitungsgebunden mit der Tankvorrichtung zur elektrischen und/oder optischen Daten- und Signalübermittlung verbunden.
Vorteilhaft ermöglicht das mit dem ersten Kopplungsinterface KI1 gekoppelte zweite Kopplungsinterface KI2 eine leitungsgebundene Signal- und Datenübermittlung zwischen der Betankungsvorrichtung und der Tankvorrichtung und dem Mixed-Reality-Ausgabesystem.
Vorteilhaft weist das erste Kopplungsinterface KI1 und/oder das zweite Kopplungsinterface KI2 einen Sensor auf, der einen Kopplungsstatus STAT_KOPP(t) zwischen dem ersten Kopplungsinterface KI1 und dem zweiten Kopplungsinterface KI2 erfasst und an die Betankungsvorrichtung, an die Tankvorrichtung und/oder an das Mixed-Reality-Ausgabesystem übermittelt. Vorteilhaft unterscheidet dieser Sensor für den Kopplungsstatus STAT_KOPP(t) zumindest zwischen den Zuständen „nicht-gekoppelt“ und „gekoppelt“.
Vorteilhaft ist das Mixed-Reality-Ausgabesystem derart ausgeführt und eingerichtet, dass es eine Qualität des ausgegebenen ersten Symbols SYMB1_KI und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 abhängig vom übermittelten Kopplungsstatus STAT_KOPP(t) ändert.
Vorteilhaft ist die Betankungsvorrichtung derart ausgeführt und eingerichtet, dass sie ihren aktuellen Status STAT_BETSYS(t) an das Mixed-Reality-Ausgabesystem drahtlos und/oder sofern das erste Kopplungsinterface KI1 mit dem zweiten Kopplungsinterface KI2 (107) gekoppelt ist, leitungsgebunden übermittelt. Der aktuellen Status STAT_BETSYS(t) umfasst bspw. Informationen darüber, ob die Betankungsvorrichtung bereit zur Treibstoffübergabe ist, welche Treibstoffmenge zur Übergabe bereit steht, welche Treibstoffmenge übergeben werden soll (Soll-Treibstoffmenge), welche Zeit für die Treibstoffübergabe zur Verfügung steht, welche Treibstoffmenge TM1(t) bereits übertragen wurde, welche Zeit bis zum Erreichen der vollständigen Übergabe einer zu übertragenen Soll-Treibstoffmenge noch vergehen wird, welche Treibstoffmenge bis zum Erreichen der Soll-Treibstoffmenge noch zu übergeben ist, etc.
Im Falle, dass das Tankflugzeug mehrere Betankungsvorrichtungen aufweist, sind diese Betankungseinrichtungen derart ausgeführt und eingerichtet, dass der aktuelle Status STAT_BETSYS(t) nur einer der mehreren Betankungsvorrichtungen eine Information umfasst, die deren Freigabe für die Betankung des zu betankenden Luftfahrzeugs angibt. Dadurch kann dem zu betankenden Luftfahrzeug die Information übermittelt werden, welche der Betankungsvorrichtungen für die Betankung freigegeben ist und daher anzufliegen ist.
Vorteilhaft ist die Tankvorrichtung des zu betankenden Luftfahrzeugs derart ausgeführt und eingerichtet, dass ihren aktuellen Status STAT_TANKSYS(t) an das Mixed-Reality-Ausgabesystem übermittelt. Der aktuellen Status STAT_TANKSYS(t) umfasst bspw. Informationen darüber, ob die Tankvorrichtung bereit zur Treibstoffübernahme ist, welche Treibstoffmenge übernommen werden soll (Soll-Treibstoffmenge), welche Treibstoffmenge TM2(t) bereits übernommen wurde, welche Zeit bis zum Erreichen der vollständigen Übernahme einer zu übertragenen Soll-Treibstoffmenge noch vergehen wird, welche Treibstoffmenge bis zum Erreichen der Soll-Treibstoffmenge noch zu übernehmen ist, etc.
Vorteilhaft ist das Betankungssystem derart ausgeführt und eingerichtet, dass sein aktueller Status STAT_BETSYS(t) eine vom Tankflugzeug an das Luftfahrzeug bereits abgegebene Treibstoffmenge TM1(t) umfasst.
Vorteilhaft ist das Tanksystem derart ausgeführt und eingerichtet, dass sein aktueller Status STAT_TANKSYS(t) eine vom Luftfahrzeug bereits vom Tankflugzeug übernommene Treibstoffmenge TM2(t) umfasst.
Vorteilhaft ist die Tankvorrichtung derart ausgeführt und eingerichtet, dass der aktuelle Status STAT_TANKSYS(t) der Tankvorrichtung eine Zeitangabe ZA(t) umfasst, die eine noch verbleibende Restzeit bis zum Erreichen einer zu übernehmenden Soll-Treibstoffmenge angibt.
Vorteilhaft ist die Tankvorrichtung dazu ausgeführt und eingerichtet, dass für den aktuellen Tankvorgang die Zeitangabe ZA(t) auf Basis von folgenden bereitgestellten Daten ermittelt wird:

- Treibstoffmenge TM1(t) und/oder Treibstoffmenge TM2(t),
- einer vom Luftfahrzeug bei dem aktuellen Betankungsvorgang insgesamt aufzunehmenden Treibstoffmenge TM_soll, und
- einem Treibstofffluss TF(t), der die pro Zeit t and das Luftfahrzeug abgegebene Treibstoffmenge angibt.

Vorteilhaft wird die vom Luftfahrzeug insgesamt aufzunehmende Treibstoffmenge TM_soll abhängig von einem Treibstoffverbrauch FF(t) durch das Luftfahrzeug während des Betankungsvorgangs angepasst.
Vorteilhaft ist das Mixed-Reality-Ausgabesystem derart ausgeführt und eingerichtet, dass eine Qualität des ausgegebenen ersten Symbols SYMB_KI1 und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 abhängig vom übermittelten aktuellen Status STAT_BETSYS(t) der Betankungsvorrichtung geändert wird.
Vorteilhaft ist das Mixed-Reality-Ausgabesystem derart ausgeführt und eingerichtet, dass eine Qualität des ersten Symbols SYMB_KI1 und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 abhängig vom übermittelten aktuellen Status STAT_TANKSYS(t) der Tankvorrichtung geändert wird.
Vorteilhaft wird dem Mixed-Reality-Ausgabesystem vom Tankflugzeug sein aktueller dynamischer Zustand STAT_ADYN,TANK(t), insbesondere seine aktuelle Fluglage (Pitch / Roll/ Yaw) drahtlos und/oder sofern das erste Kopplungsinterface KI1 mit dem zweiten Kopplungsinterface KI2 gekoppelt ist, leitungsgebunden bereitgestellt.
Vorteilhaft ist das Mixed-Reality-Ausgabesystem dazu ausgeführt und eingerichtet, dass eine Qualität des ausgegebenen ersten Symbols SYMB_KI1 und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 abhängig vom übermittelten aktuellen Zustand STAT_ADYN,TANK(t) des Tankflugzeug geändert wird.
Vorteilhaft ist das Mixed-Reality-Ausgabesystem dazu ausgeführt und eingerichtet, von einem Piloten des Tankflugzeug kommandierte, einen Betrieb der Betankungsvorrichtung betreffende Steuerbefehle SB_TANKPIL(t) zu empfangen.
Vorteilhaft ist das Mixed-Reality-Ausgabesystem dazu ausgeführt und eingerichtet, eine Qualität des ausgegebenen ersten Symbols SYMB_KI1 und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 abhängig von den empfangenen Steuerbefehlen SB_TANKPIL(t) zu ändern und/oder zusätzlich den Steuerbefehle SB_TANKPIL(t) zugeordnete Symbole SYMB(SB_TANKPIL) auszugeben.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur Luft-Betankung eines Luftfahrzeugs durch ein Tankflugzeug, wobei das Tankflugzeug eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1 aufweist, das Luftfahrzeug eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2 aufweist, und das Luftfahrzeug ein Assistenzsystem, wie vorstehend beschrieben aufweist.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug mit einem Assistenzsystem, wie vorstehend beschrieben.
Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Assistenzsystems zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs durch ein Tankflugzeug, wobei das Tankflugzeug eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1, das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2, das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug zum Luftfahrzeug voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 und das zweite Kopplungsinterface KI2 mit im Wesentlichen zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind.
Das Verfahren umfasst folgende Schritte.
In einem ersten Schritt erfolgt ein Ermitteln einer aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1, einer aktuellen 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1, und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) einer aktuellen zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehenden Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)), mit t_a: aktuelle Zeit.
In einem zweiten Schritt erfolgt alternativ zum ersten Schritt oder zusätzlich zum ersten Schritt ein Ermitteln einer aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1, einer aktuellen Bewegungsrichtung $\vec{x} (t_{a})$
des ersten Kopplungsinterfaces KI1, und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) einer aktuellen zur Bewegungsrichtung $\vec{x} (t_{a})$
senkrecht stehenden Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)).
In einem dritten Schritt erfolgt ein Ermitteln einer aktuellen 3D-Position POS_KI2(t₁) und einer 3D-Orientierung ORI_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107).
In einem vierten Schritt erfolgt durch ein optisches Mixed-Reality-Ausgabesystem, mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs eine Umgebung des Luftfahrzeugs wahrnehmen kann, ein lagerichtiges Ausgeben eines das erste Kopplungsinterface KI1 an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) repräsentierenden ersten Symbols SYMB1_KI1, und ein lagerichtiges Ausgeben eines von der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) reichenden ersten Zeigers Z1.
Ein siebter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Assistenzsystem zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs durch ein Tankflugzeug, wobei das Tankflugzeug eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1, das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2, das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug zum Luftfahrzeug voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 und das zweite Kopplungsinterface KI2 mit (im Wesentlichen) zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind,
Das Verfahren umfasst folgende Schritte.
In einem ersten Schritt erfolgt ein Ermitteln einer aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 sowie deren erster Ableitung $\frac{d P O S_{K I 1} (t)}{d t}$
und/oder deren zweiter Ableitung $\frac{d^{2} P O S_{K I 1} (t)}{d t^{2}}$
nach der Zeit t, und einer aktuellen 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 sowie deren erster Ableitung $\frac{d O R I_{K I 1} (t)}{d t}$
und/oder deren zweiter Ableitung $\frac{d^{2} O R I_{K I 1} (t)}{d t^{2}}$
nach der Zeit t.
Darauf basierend erfolgt in einem zweiten Schritt ein Ermitteln

- für eine zukünftige Zeit t₁ = t + Δt einer prädizierten 3D-Position POS_KI1(t₁) des ersten Kopplungsinterfaces KI1,
- für die zukünftige Zeit t₁ einer prädizierten 3D-Orientierung ORI_KI1(t₁) des ersten Kopplungsinterfaces KI1, und
- an der prädizierten 3D-Position POS_KI1(t₁) einer zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehenden Referenzebene yz(POS_KI1(t₁)),

_a

₁

In einem dritten Schritt erfolgt auf Basis der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2, einem bereitgestellten aktuellen dynamischen Zustand STAT_ADYN,LFZ(t_a) des Luftfahrzeugs, einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ATM(t_a) der das Luftfahrzeug umgebenden Atmosphäre ATM und einem bereitgestellten numerischen Dynamikmodell des Luftfahrzeugs für eine zukünftige Zeit t₁ ein Ermitteln einer prädizierten 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 und einer prädizierten 3D-Orientierung ORI_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2.
In einem vierten Schritt erfolgt durch ein Mixed-Reality-Ausgabesystem, mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs eine Umgebung des Luftfahrzeugs wahrnehmen kann, ein lagerichtiges Ausgeben eines das erste Kopplungsinterface KI1 an der prädizierten 3D-Position POS_KI1(t₁) repräsentierenden zweiten Symbol SYMB2_KI2, und ein lagerichtiges Ausgeben eines von der prädizierten 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur prädizierten Referenzebene yz(POS_KI1(t₁)) reichenden zweiten Zeigers Z2.
Das Verfahren sechstem Aspekt und das Verfahren gemäß siebtem Aspekt unterscheiden sich somit grundsätzlich dadurch, dass bei dem Verfahren gemäß sechstem Aspekt ein das erste Kopplungsinterface KI1 an der aktuellen 3D-Position POS_KI1 (t_a) repräsentierendes erstes Symbol SYMB1_KI1 und ein von der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 ausgehender, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigender und bis zur Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) reichender erster Zeiger Z1 lagerichtig ausgegeben wird, während beim Verfahren siebtem Aspekt ein das erste Kopplungsinterface KI1 an der für eine zukünftige Zeit t₁ prädizierten 3D-Position POS_KI1(t₁) repräsentierendes zweites Symbol SYMB2_KI2 und ein von der prädizierten 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 ausgehender, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigender und bis zur prädizierten Referenzebene yz(POS_KI1(t₁)) reichender zweiter Zeiger Z2 lagerichtig ausgegeben wird.
Ein achter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren, das die Merkmale der Verfahren gemäß sechstem und siebtem Aspekt umfasst und damit alternativ oder gleichzeitig das erste Symbol SYMB1_KI1 und/oder das zweite Symbol SYMB2_KI2 bzw. den ersten und/oder zweiten Zeiger Z1, Z2 ausgegeben werden kann/können.
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der vorstehenden Verfahren ergeben sich durch analoge und sinngemäß Übertragung der zu dem vorstehend beschriebenen Assistenzsystem gemachten Ausführungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine Prinzipskizze zur Darstellung der geometrischen Verhältnisse bei einer Luftbetankung
2a-d Beispiele von einem als Helmdisplay ausgestalteten Mixed-Reality-Ausgabesystem ausgegebenen Symbolen und Zeigern
3 einen stark schematisierten Aufbau eines vorgeschlagenen Assistenzsystems
4 ein stark schematisiertes Ablaufschema eines vorgeschlagenen Verfahrens.

1 zeigt eine Prinzipskizze zur Darstellung der geometrischen Verhältnisse bei einer Luftbetankung eines Luftfahrzeugs 101. Dargestellt ist das zu betankende Luftfahrzeug 101, das Tankflugzeug 102, dessen Betankungsvorrichtung einen Tankschlauch sowie an dessen distalem Ende das erste Kopplungsinterface KI1 105 aufweisend ein Fangkorb angeordnet ist.
Für das erste Kopplungsinterface KI1 105 und das zweite Kopplungsinterface KI2 107 sind die jeweils zugeordneten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 gezeigt.
Das erste Kopplungsinterface KI1 105 und damit die erste Zentralachse ZEN1 bewegt sich in x_d-Richtung. Senkrecht zur x_d-Richtung bzw. senkrecht zur ersten Zentralachse ZEN1 ist die Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) orientiert.
2a-d zeigen Beispiele von einem als Helmdisplay ausgestalteten Mixed-Reality-Ausgabesystem ausgegebenen Symbolen und Zeigern für verschieden Phasen der Luftbetankung. Das Helmdisplay ist grundsätzlich transparent, so dass der Pilot die Umgebung unmittelbar durch das Helmdisplay wahrnehmen kann. Das Helmdisplay ist darüber hinaus derart ausgeführt und eingerichtet, dass ein erstes Symbol SYMB1_KI1 sowie ein erster Zeiger Z1 lagerichtig eingeblendet / angezeigt werden können.
2a zeigt eine Phase der Luftbetankung, in der sich das Luftfahrzeug 101 mit dem an der Betankungssonde distal angeordneten zweiten Kopplungsinterface KI2 107 von hinten dem Tankflugzeug 102 nähert. Das Tankflugzeug 102 hat einen flexiblen Treibstoffschlauch mit dem daran distal angeordneten ersten Kopplungsinterface KI1 105 mit Fangkorb ausgefahren.
Das Helmdisplay zeigt in dieser Phase ein das erste Kopplungsinterface KI1 an seiner aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) repräsentierendes erstes Symbol SYMB1_KI1 111a (ein gelbes ringförmiges Symbol mit zwei Unterbrechungen/Schlitzen) und einen von der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 107 ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) reichenden ersten Zeiger Z1 112a lagerichtig an.
Die Farbe des ersten Symbols SYMB1_KI1 111a zeigt in diesem Ausführungsbeispiel den Kopplungszustand zwischen erstem und zweitem Kopplungsinterface an. Ist das erste Symbol SYMB1_KI1 111a in gelber Farbe angezeigt, so bedeutet dies der Kopplungszustand ist „nicht gekoppelt“. Ist das erste Symbol SYMB1_KI1 111a in grüner Farbe angezeigt, so bedeutet dies der Kopplungszustand ist „gekoppelt“, d.h. das erste und das zweite Kopplungsinterface sind fluiddicht miteinander verbunden und mechanisch verriegelt, so dass ein Treibstofftransfer möglich ist.
Der Rollwinkel des Tankers wird vom Piloten eines Luftfahrzeugs aktuell vor allem über die Flügelsteilung des vorausfliegenden Tankflugzeugs abgeschätzt. Aufgrund unterschiedlicher Flügel-Geometrien der verschiedenen Tankflugzeug-Muster kann es hier zu einer Fehleinschätzung der relativen Fluglage kommen. Vorranging bei einer negativen V-Form der Flügel des Tankflugzeugs kann dieser Effekt auftreten. Zudem fokussiert sich der Pilot beim Kontaktherstellen hauptsächlich auf den Korb und nicht mehr auf das Tankflugzeug.
Die Anzeige der vorzugsweise stets horizontalen Schlitze im kreisringförmigen ersten Symbol SYMB1_KI1 111a relativ zum Rollwinkel des Tankers kann diese Abschätzung erleichtern.
Die Orientierung der zwei gegenüberliegenden Schlitze des ersten Symbols Symbol SYMB1_KI1 111a ist daher vorteilhaft stets horizontal / waagrecht.
In der dargestellten Situation schneidet der erste Zeiger Z1 112a die aktuelle Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) rechts unterhalb des ersten Kopplungsinterfaces KI1 105.
2b zeigt eine Phase der Luftbetankung, in der eine Koppelung des ersten und zweiten Koppelungsinterfaces bereits stattgefunden hat und die Treibstoffübergabe vom Tank Flugzeug an das Luftfahrzeug bereits durchgeführt wird. Das Helmdisplay zeigt in dieser Phase das erste Symbol SYMB1_KI1 111a in grüner Farbe und das erste Symbol SYMB1_KI1 111a als geschlossenen und nicht mehr geschlitzten Kreis. Zudem weist der angezeigte grüne Kreis einen Umfangsabschnitt 130 auf, der deutlich heller grün angezeigt wird. Dieser deutlich hellere Kreisumfangsabschnitt 130 zeigt den bereits erfolgten Treibstoffübernahme-Fortschritt relativ zu einer vorgegebenen Soll-Tankmenge an. Der hellere Kreisumfangsabschnitt 130 ist zu Beginn der Treibstoffübernahme nicht zu erkennen, er beginnt an der 12-Uhr Position des dunkler dargestellten Kreissymbols SYMB1_KI1 111a und wächst im Uhrzeigersinn abhängig vom Fortschritt der Treibstoffübernahme bis zum Vollkreis, der dann angezeigt wird, wenn die Übernahme der gesamten vorgegebenen Soll-Tankmenge erfolgt ist. Zudem wird eine Zeit 140 in Minuten und Sekunden (06:15) numerisch angezeigt, die eine verbleibende Zeit bis zur Übernahme der gesamten vorgegebenen Soll-Tankmenge angezeigt.
Der Zeiger Z1 besteht aus einer gestrichelten Linie und hat an der Spitze und damit in der Referenzebene einen Kreis angefügt. Der Durchmesser des Kreises wird entsprechend der Unsicherheiten bei der Berechnung des Zeigers Z1 variiert. Für die Farbe des Zeigers wird ein Purpurton gewählt, um einen guten Kontrast gegenüber den Farben des Himmels und der Umgebung zu erreichen und um Inkonsistenzen mit den Ampelfarben von Pod-Lights, sowie des primären Anzeigeelementes zu vermeiden. Der Zeiger Z1 kann wahlweise den aktuellen Zielvektor der Betankungssonde, oder unter Einbeziehung des aktuellen Flugzustandes auch den Flugpfad-Vektor der Spitze der Betankungssonde anzeigen.
Beim Anflug an das erste Kopplungsinterface KI1 105 wird der Zeiger Z1 genutzt, um auf das erste Symbols SYMB1_KI1 111a zu zielen, dass den Fangkorb des ersten Kopplungsinterfaces KI1 105 markiert. Dabei kann das das erste Symbol SYMB1_KI1 111a entweder nur den Fangkorb hervorheben, indem es den Rand des Korbes überlagert oder die Position des Korbes zum Kontaktzeitpunkt abschätzen, um die Kompensation des Bow-Wave Effektes zu unterstützen.
Nach erfolgreicher Herstellung des Kontakts und dem Beginn der Treibstoffübergabe werden die Schlitze im Kreisring geschlossen, um zu symbolisieren, dass der Kontakt geschlossen und die Verbindung fest verriegelt ist. Ist dies der Fall, verschwindet der Zeiger Z1, wenn der Treibstofffluss aktiviert ist.
2c zeigt eine Phase der Luftbetankung, in der die Übernahme der gesamten Soll-Tankmenge erfolgt ist. Das Helmdisplay zeigt in dieser Phase den helleren grünen Kreisumfangsabschnitt 130 als Vollkreis an. Zudem zeigt die numerisch angezeigte Zeit 140 Null an. In dieser Situation ertönt zudem eine akustische Ausgabe „Offload Complete“, die anzeigt, dass der Betankungsvorgang beendet ist und das Luftfahrzeug vom ersten Kopplungsinterface KI1 abkoppeln kann.
2d zeigt eine Situation während der Luftbetankung, in der beispielsweise veranlasst durch ein vom Piloten des Tankflugzeugs 102 kommandiertes Signal/Kommando, gemäß dem der aktuelle Tankvorgang sofort zu beenden ist und das Luftfahrzeug 101 vom ersten Kopplungsinterface abzukoppeln hat. Das Helmdisplay zeigt in dieser Situation das erste Symbol SYMB1_KI1 111a als hellrot blinkenden Kreis. Zu den ertönt eine akustische Ansage 150 „Breakaway, Breakaway, Breakaway,...“, die den Piloten ebenfalls auffordert sofort die Kopplung mit dem ersten Kopplungsinterface KI1 zu beenden und weg zu fliegen.
3 zeigt einen stark schematisierten Aufbau eines vorgeschlagenen Assistenzsystems zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs 101 bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs 101 durch ein Tankflugzeug 102, wobei das Tankflugzeug 102 eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1 105, das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug 101 eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2 107, das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug 102 zum Luftfahrzeug 101 voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 105 und das zweite Kopplungsinterface KI2 107 mit im Wesentlichen zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind, umfassend: eine erste Lageermittlungseinheit 108a, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 105, eine aktuelle 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 105, und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) eine aktuelle zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehende Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) zu ermitteln, mit t_a: aktuelle Zeit; eine zweite Lageermittlungseinheit 109a, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POS_KI2(t₁) und eine 3D-Orientierung ORI_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 107 zu ermitteln; und ein optisches Mixed-Reality-Ausgabesystem 110a, mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs 101 eine Umgebung des Luftfahrzeugs 101 wahrnehmen kann, das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, ein das erste Kopplungsinterface KI1 105 an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) repräsentierende erste Symbol SYMB1_KI1 111a lagerichtig auszugeben, und das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, einen von der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 107 ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) reichenden ersten Zeiger Z1 112a lagerichtig auszugeben.
4 zeigt ein stark schematisiertes Ablaufschema eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Betrieb eines Assistenzsystems zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs 101 bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs 101 durch ein Tankflugzeug 102, wobei das Tankflugzeug 102 eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1 105, das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug 101 eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2 107, das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug 102 zum Luftfahrzeug 101 voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 105 und das zweite Kopplungsinterface KI2 107 mit im Wesentlichen zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind, mit folgenden Schritten: Ermitteln 201 einer aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), einer aktuellen 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1 (t_a) einer aktuellen zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehenden Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)), mit t_a: aktuelle Zeit; Ermitteln 203 einer aktuellen 3D-Position POS_KI2(t₁) und einer 3D-Orientierung ORI_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 107; und durch ein optisches Mixed-Reality-Ausgabesystem 110a, mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs 101 eine Umgebung des Luftfahrzeugs 101 wahrnehmen kann, lagerichtiges Ausgeben 204 eines das erste Kopplungsinterface KI1 105 an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) repräsentierendes ersten Symbols SYMB1_KI1 111a, und lagerichtiges Ausgeben 205 eines von der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 107 ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) reichenden ersten Zeigers Z1 112a.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existieren. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa einer weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste

101: zu betankendes Luftfahrzeug
102: Tankflugzeug
105: erstes Kopplungsinterface KI1
107: zweites Kopplungsinterface KI2
108a,108b: erste, dritte Lageermittlungseinheit
109a,109b: zweite, vierte Lageermittlungseinheit
110a, 110b: Mixed-Reality-Ausgabesystem
111a,111b: erstes Symbol SYMB1_KI1, zweites Symbol SYMB1_KI2
112a. 112b: erster Zeiger Z1, zweiter Zeiger Z2
201-205: Verfahrensschritte

Claims

Assistenzsystem zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs (101) bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs (101) durch ein Tankflugzeug (102), wobei das Tankflugzeug (102) eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1 (105), das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug (101) eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2 (107), das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug (102) zum Luftfahrzeug (101) voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 (105) und das zweite Kopplungsinterface KI2 (107) mit im Wesentlichen zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind, umfassend: - eine erste Lageermittlungseinheit (108a), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), eine aktuelle 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) eine aktuelle zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehende Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) zu ermitteln, mit t_a: aktuelle Zeit; und/oder die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1(105), eine aktuelle Bewegungsrichtung $\vec{x} (t_{a})$
des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) eine aktuelle zur Bewegungsrichtung $\vec{x} (t_{a})$
senkrecht stehende Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) zu ermitteln, - eine zweite Lageermittlungseinheit (109a), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POS_KI2(t₁) und eine 3D-Orientierung ORI_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) zu ermitteln; und - ein optisches Mixed-Reality-Ausgabesystem (110a), mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs (101) eine Umgebung des Luftfahrzeugs (101) wahrnehmen kann, das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, ein das erste Kopplungsinterface KI1 (105) an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) repräsentierende erste Symbol SYMB1_KI1 (111a) lagerichtig auszugeben, und das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, einen von der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) reichenden ersten Zeiger Z1 (112a) lagerichtig auszugeben.
Assistenzsystem zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs (101) bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs (101) durch ein Tankflugzeug (102), wobei das Tankflugzeug (102) eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1 (105), das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug (101) eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2 (107), das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug (103) zum Luftfahrzeug (101) voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 (105) und das zweite Kopplungsinterface KI2 (107) mit im Wesentlichen zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind, umfassend: - eine dritte Lageermittlungseinheit (108b), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105) sowie deren erste Ableitung $\frac{d P O S_{K I 1} (t)}{d t}$
und/oder deren zweite Ableitung $\frac{d^{2} P O S_{K I 1} (t)}{d t^{2}}$
nach der Zeit t, und eine aktuelle 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105) sowie deren erste Ableitung $\frac{d O R I_{K I 1} (t)}{d t}$
und/oder deren zweite Ableitung $\frac{d^{2} O R I_{K I 1} (t)}{d t^{2}}$
nach der Zeit t zu ermitteln, und darauf basierend i. für eine zukünftige Zeit t₁ = t + Δt eine prädizierte 3D-Position POS_KI1(t₁) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), ii. für die zukünftige Zeit t₁ eine prädizierte 3D-Orientierung ORI_KI1(t₁) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und iii. an der prädizierten 3D-Position POS_KI1(t_a) eine zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehende Referenzebene yz(POS_KI1(t₁)) zu ermitteln; mit t_a: aktuelle Zeit, t₁: zukünftige Zeit und Δt Zeitspanne; - eine vierte Lageermittlungseinheit (109b), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, auf Basis der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2, einem bereitgestellten aktuellen dynamischen Zustand STAT_ADYN,LFZ(t_a) des Luftfahrzeugs (101), einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ATM(t_a) der das Luftfahrzeug (101) umgebenden Atmosphäre ATM und einem bereitgestellten numerischen Dynamikmodell des Luftfahrzeugs (101) für eine zukünftige Zeit t₁ eine prädizierte 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) und eine prädizierte 3D-Orientierung ORI_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) zu ermitteln; und - ein Mixed-Reality-Ausgabesystem (110b) mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs (101) eine Umgebung des Luftfahrzeugs (101) wahrnehmen kann, das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, ein das erste Kopplungsinterface KI1 (105) an der prädizierten 3D-Position POS_KI1(t_a) repräsentierende zweites Symbol SYMB2_KI2 (111b) lagerichtig auszugeben, und das dazu ausgeführt und eingerichtet ist, einen von der prädizierten 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur prädizierten Referenzebene yz(POS_KI1(t₁)) reichenden zweiten Zeiger Z2 (112b) lagerichtig auszugeben.
Assistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Mixed-Reality-Ausgabesystem (110) dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine Qualität des ausgegebenen ersten Symbols SYMB_KI1 (111a) und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 (111b) und/oder des ersten Zeigers Z1 und/oder des zweiten Zeigers Z2 abhängig von - einem bereitgestelltem Kopplungsstatus STAT_KOPP(t) zwischen dem ersten Kopplungsinterface KI1 (105) und dem zweiten Kopplungsinterface KI2 (107) - einem bereitgestellten aktuellen Status STAT_BETSYS(t) der Betankungsvorrichtung (104), und/oder - einem bereitgestellten aktuellen Status STAT_TANKSYS(t) der Tankvorrichtung (106), und/oder - einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ADYN,TANK(t) des Tankflugzeugs (102) und/oder - einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ADYN,LFZ(t) des Luftfahrzeugs (101) und/oder - einer bereitgestellten vom Tankflugzeug (102) bereits abgegebenen Treibstoffmenge TM1(t) und/oder - einer bereitgestellten vom Luftfahrzeug (101) bereits vom Tankflugzeug (102) aufgenommenen Treibstoffmenge TM2(t) und/oder - einer bereitgestellten Zeitangabe ZA(t), die eine noch verbleibende Restzeit bis zum Erreichen einer zu übernehmenden Soll-Treibstoffmenge angibt und/oder - einem vom Piloten des Tankflugzeug (102) kommandierten und bereitgestellten Steuerbefehl SB_TANKPIL(t) zu ändern.
Assistenzsystem Anspruch 3, bei dem die Qualität des ersten Symbols SYMB_KI1 (111a) und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 (111b) und/oder des ersten Zeigers Z1 und/oder des zweiten Zeigers Z2 seine Farbe, seine Form, seine Strichlierung, seine Strichdicke, sein Muster, seine Schraffierung, seine Beschriftung, seine Symbolart, seine ausgegebene Helligkeit, sein Kontrast, seine Transparenz oder eine Kombination daraus ist.
Luftfahrzeug mit einem Assistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
System zur Luft-Betankung eines Luftfahrzeugs durch ein Tankflugzeug, wobei - das Tankflugzeug (102) eine Betankungsvorrichtung (104) mit einem ersten Kopplungsinterface KI1 (105) aufweist, - das Luftfahrzeug (101) eine Tankvorrichtung (106) mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2 (107) aufweist, und - das Luftfahrzeug ein Assistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Verfahren zum Betrieb eines Assistenzsystems (100) zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs (101) bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs (101) durch ein Tankflugzeug (102), wobei das Tankflugzeug (102) eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1 (105), das eine erste Zentralachse ZEN1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug (101) eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2 (107), das eine zweite Zentralachse ZEN2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug (102) zum Luftfahrzeug (101) voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 (105) und das zweite Kopplungsinterface KI2 (107) mit im Wesentlichen zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind, mit folgenden Schritten: - Ermitteln (201) einer aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), einer aktuellen 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) einer aktuellen zur ersten Zentralachse ZEN1 senkrecht stehenden Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)), mit t_a: aktuelle Zeit; und/oder Ermitteln (202) einer aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1(105), einer aktuellen Bewegungsrichtung $\vec{x} (t_{a})$
des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und an der aktuellen 3D-Position POS_KI1 (t_a) einer aktuellen zur Bewegungsrichtung $\vec{x} (t_{a})$
senkrecht stehenden Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)); - Ermitteln (203) einer aktuellen 3D-Position POS_KI2(t₁) und einer 3D-Orientierung ORI_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107); und - durch ein optisches Mixed-Reality-Ausgabesystem (110a), mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs (101) eine Umgebung des Luftfahrzeugs (101) wahrnehmen kann, lagerichtiges Ausgeben (204) eines das erste Kopplungsinterface KI1 (105) an der aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) repräsentierendes ersten Symbols SYMB1_KI1 (111a), und lagerichtiges Ausgeben (205) eines von der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur Referenzebene yz(POS_KI1(t_a)) reichenden ersten Zeigers Z1 (112a).
Verfahren zum Betrieb eines Assistenzsystem zur Unterstützung eines Piloten eines Luftfahrzeugs (101) bei einer Luftbetankung des Luftfahrzeugs (101) durch ein Tankflugzeug (102), wobei das Tankflugzeug (102) eine Betankungsvorrichtung mit einem ersten Kopplungsinterface KI1 (105), das eine erste Zentralachse Z1 aufweist, und wobei das Luftfahrzeug (101) eine Tankvorrichtung mit einem zweiten Kopplungsinterface KI2 (107), das eine zweite Zentralachse Z2 aufweist, aufweisen, wobei ein Treibstofffluss vom Tankflugzeug (103) zum Luftfahrzeug (101) voraussetzt, dass das erste Kopplungsinterface KI1 (105) und das zweite Kopplungsinterface KI2 (107) mit im Wesentlichen zur Deckung gebrachten ersten und zweiten Zentralachsen ZEN1, ZEN2 mechanisch fluiddicht miteinander gekoppelt sind, mit folgenden Schritten: - Ermitteln (301) einer aktuellen 3D-Position POS_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105) sowie deren erster Ableitung $\frac{d P O S_{K I 1} (t)}{d t}$
und/oder deren zweiter Ableitung $\frac{d^{2} P O S_{K I 1} (t)}{d t^{2}}$
nach der Zeit t, und einer aktuellen 3D-Orientierung ORI_KI1(t_a) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105) sowie deren erster Ableitung $\frac{d O R I_{K I 1} (t)}{d t}$
und/oder deren zweiter Ableitung $\frac{d^{2} O R I_{K I 1} (t)}{d t^{2}}$
nach der Zeit t, und darauf basierend Ermitteln (302) i. für eine zukünftige Zeit t₁ = t + Δt eine prädizierte 3D-Position POS_KI1(t₁) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), ii. für die zukünftige Zeit t₁ eine prädizierte 3D-Orientierung ORI_KI1(t₁) des ersten Kopplungsinterfaces KI1 (105), und iii. an der prädizierten 3D-Position POS_KI1(t_a) eine zur ersten Zentralachse Z1 senkrecht stehende Referenzebene yz(POS_KI1(t₁)), mit t_a: aktuelle Zeit, t₁: zukünftige Zeit und Δt Zeitspanne; - auf Basis der aktuellen 3D-Position POS_KI2(t_a) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2, einem bereitgestellten aktuellen dynamischen Zustand STAT_ADYN,LFZ(t_a) des Luftfahrzeugs (101), einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ATM(t_a) der das Luftfahrzeug (101) umgebenden Atmosphäre ATM und einem bereitgestellten numerischen Dynamikmodell des Luftfahrzeugs (101) für die zukünftige Zeit t₁, Ermitteln (303) einer prädizierten 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) und einer prädizierten 3D-Orientierung ORI_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107); und - durch ein Mixed-Reality-Ausgabesystem (110b), mittels dem der Pilot des Luftfahrzeugs (101) eine Umgebung des Luftfahrzeugs (101) wahrnehmen kann, lagerichtiges Ausgeben (304) eines das erste Kopplungsinterface KI1 (105) an der prädizierten 3D-Position POS_KI1(t₁) repräsentierendes zweites Symbol SYMB2_KI2 (111b), und lagerichtiges Ausgeben (305) eines von der prädizierten 3D-Position POS_KI2(t₁) des zweiten Kopplungsinterfaces KI2 (107) ausgehenden, entlang der zweiten Zentralachse ZEN2 zeigenden und bis zur prädizierten Referenzebene yz(POS_KI1(t₁)) reichenden zweiten Zeigers Z2 (112b).
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem eine Qualität des ausgegebenen ersten Symbols SYMB_KI1 (111a) und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 (111b) und/oder des ersten Zeigers Z1 und/oder des zweiten Zeigers Z2 abhängig von - einem bereitgestelltem Kopplungsstatus STAT_KOPP(t) zwischen dem ersten Kopplungsinterface KI1 (105) und dem zweiten Kopplungsinterface KI2 (107) - einem bereitgestellten aktuellen Status STAT_BETSYS(t) der Betankungsvorrichtung (104), und/oder - einem bereitgestellten aktuellen Status STAT_TANKSYS(t) der Tankvorrichtung (106), und/oder - einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ADYN,TANK(t) des Tankflugzeugs (102) und/oder - einem bereitgestellten aktuellen Zustand STAT_ADYN,LFZ(t) des Luftfahrzeugs (101) und/oder - einer bereitgestellten vom Tankflugzeug (102) bereits abgegebenen Treibstoffmenge TM1(t) und/oder - einer bereitgestellten vom Luftfahrzeug (101) bereits vom Tankflugzeug (102) aufgenommenen Treibstoffmenge TM2(t) und/oder - einer bereitgestellten Zeitangabe ZA(t), die eine noch verbleibende Restzeit bis zum Erreichen einer zu übernehmenden Soll-Treibstoffmenge angibt und/oder - einem vom Piloten des Tankflugzeug (102) kommandierten und bereitgestellten Steuerbefehl SB_TANKPIL(t) geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Qualität des ersten Symbols SYMB_KI1 (111a) und/oder des ausgegebenen zweiten Symbols SYMB2_KI1 (111b) eine Farbe, eine Form, eine Strichlierung, eine Strichdicke, ein Muster, eine Schraffierung, eine Beschriftung, eine Symbolart oder eine Kombination daraus ist.