DE1159271B - Einrichtung in Weg-Zeit-Flugplaenen zur Kontrolle des Luftverkehrs - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

St 14392 XI/62 c

ANMELDETAG: 28. OKTOBER 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER

Auslegeschrift: 12. DEZEMBER 1963

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur maschinellen Aufzeichnung von Flugplänen in Weg-Zeit-Diagrammform zum Zwecke der Luftverkehrsplanung und -Überwachung.

Zur Luftraumüberwachung wird bisher die durch Funkfeuer gekennzeichnete Flugstrecke in mehrere Streckenabschnitte eingeteilt. Wenn ein Flugzeug ein solches Streckenfunkfeuer (»Meldepunkt«) überfliegt, werden die jeweiligen Flugdaten, wie Geschwindigkeit des Flugzeuges, Flughöhe sowie sonstige bekannte Daten der Flugstrecke, vom Piloten über Funk einer Zentrale gemeldet, wo aus dem Zeitpunkt und den gemeldeten Daten die voraussichtliche Überflugszeit für alle weiteren Meldepunkte errechnet und bei Nichtübereinstimmung die betreffenden Daten auf Streifen korrigiert werden. Für jeden Meldepunkt ist in der Zentrale ein offenes Fach vorgesehen, in dem die Streifen in der Reihenfolge des Überfliegens abgelegt sind.

Obwohl im Flugüberwachungsraum die Überwachungsstreifen für jeden Meldepunkt in der zu erwartenden Reihenfolge des Überfliegens dieses Meldepunktes im Fach übereinander aufgereiht liegen, ergibt sich hieraus keine übersichtliche Darstellung. Das Erkennen irgendwelcher Gefahrenmomente kann nur durch Vergleich einer großen Anzahl abgelesener Daten durch den Flugsicherungslotsen selbst erfolgen. Weiterhin wird diese Tätigkeit dadurch erschwert, daß die vorausberechneten, auf den Streifen vermerkten Überflugszeiten meist nicht stimmen, da ihre Berechnung nach den — nur für Großwettergebiete nur zweimal am Tage mit groben Ungenauigkeiten durchgegebenen — Winddaten erfolgen.

Der Flugsicherungslotse muß außer der Beobachtung der Streifen und dem Wechselsprechverkehr mit dem Piloten gegebenenfalls sich noch mit den Lotsen von kreuzenden Nachbarluftstraßen verständigen, um Korrekturen an den Streifen vorzunehmen, die sich durch die wahren Windverhältnisse ergeben. Dies ist schon dadurch nur sehr ungenau möglich, als bei der ersten Berechnung wohl die Winddaten nach Richtung und Geschwindigkeit zur Bestimmung der wahren Fluggeschwindigkeit berücksichtigt werden, die Bedienungsperson aus den Angaben des Piloten jedoch höchstens rohe Rückschlüsse zur Korrektur der Windgeschwindigkeit machen kann, da es bisher nicht üblich ist, den Triftwinkel des Flugzeuges, aus dem die Korrektur von Windrichtung und Windgeschwindigkeit möglich wäre, vom Flugzeug zur Zentrale zu melden.

Zur Verbesserung der Überwachung des Luftver-Einrichtung in Weg-Zeit-Flugplänen
zur Kontrolle des Luftverkehrs

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Dr. Fritz Steiner, Pforzheim,
ist als Erfinder genannt worden

kehrs ist auch vorgeschlagen worden, an Stelle des handschriftlichen Ausfüllens der Streifen die Daten auf die Streifen zu drucken. Für den Lotsen bedeutet dies nur eine geringfügige Erleichterung, da die gedruckten Streifen leichter lesbar sind als die handschriftlich niedergelegten Daten.

Zur weiteren Automatisierung der Luftraumüberwachung hat man die Papierstreifen durch Zifferntableaus ersetzt, die jedoch im wesentlichen das gleiche Bild wie die Streifen ergeben. Hierdurch wird das Einlegen der Streifen in die Fächer vermieden, da die Ziffern durch Fernsteuerung eingestellt werden können. Man kann auch hierbei, ähnlich wie im Eisenbahnsicherungswesen, ein Blocksystem vorsehen, durch das automatisch verhindert wird, daß Weisungen zum gleichzeitigen Befliegen eines Blockes durch zwei oder mehr Flugzeuge gegeben werden.

Um die Übersichtlichkeit bei der Überwachung zu erhöhen stellt ein anderer Vorschlag, den Luftraum in zwei zweidimensionalen Schaubildern, und zwar im Grund- und Aufriß, dar, wobei die einzelnen Flugzeuge jeweils durch zwei Buchstaben gekennzeichnet sind, die in den Schaubildern optisch angezeigt werden. Bei gleichzeitiger Beobachtung beider Bilder ist eine gewisse räumliche Übersicht über den Flugverkehr für den Augenblick gegeben. Um etwaige zukünftige Gefahrenmomente erkennen zu können, kann durch einen Zeitmesser die Luftlage zu einem spater interessierenden Zeitpunkt dargestellt werden.

Es sind außerdem Systeme bekanntgeworden, bei denen dem Flugzeug Rundblickbilder des Luftverkehrs in den verschiedenen Höhenlagen auf Fernsehbildschirmen dargeboten werden. Das Bild enthält die Positionen aller anderen Flugzeuge, die sich in der gleichen Höhe befinden, wobei das eigene

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Flugzeug durch einen von den anderen unterschiedlichen Fleck wiedergegeben wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Einrichtungen zur Überwachung des Luftraumes bestehenden Nachteile und Schwierigkeiten zu vermeiden. Bei der neu vorgeschlagenen Einrichtung wird davon ausgegangen, daß eine dreidimensionale Darstellung des Luftverkehrs genügt, da sich der immer dichter werdende Luftverkehr nur auf Luftstraßen abspielen wird; man kann daher die Flugpläne wie beim Eisenbahnverkehr in einem Weg-Zeit-Diagramm darstellen, wozu noch die beim Eisenbahnverkehr nicht in Betracht kommende Höhe über dem Erdboden berücksichtigt wird.

Die Erfindung geht aus von Einrichtungen zur maschinellen Aufzeichnung von Flugplänen in Weg-Zeit-Diagrammen unter Berücksichtigung der Flughöhe mittels maschinell oder manuell betätigter Koordinatenschreiber und kennzeichnet sich erfindungsgemäß durch einen Koordinatenschreiber, der die anliegende Flughöhe in einer der jeweiligen Luftstraße zugeordneten Farbe bzw. Strichlierungsart darstellt. Die Darstellung der Flughöhen in verschiedenen Farben bzw. in verschiedenen Strichlierungen ist notwendig, weil sich der Flugverkehr auf den Luftstraßen in einer Anzahl festgelegter Höhen abspielt. Um eine größere Anzahl von Höhen anzeigen zu können, können auch Doppellinien Verwendung finden, deren Farbkombinationen zur Kennzeichnung der Höhe dienen. Hierbei ist es zweckmäßig, eine der Linien dicker als die andere aufzuzeichnen bzw. sie verschieden zu strichlieren. Die dick ausgezogene Kurve kann dann zur Grobbestimmung der Höhen verwendet werden, indem ihre Farben z. B. bei je 1000 m Höhenunterschied wechseln, während die gleichen Farben der dünn ausgezogenen Kurve bei je 200 m eine Änderung erfahren.

Der Farbwechsel in Abhängigkeit von der Höhe kann dadurch erfolgen, daß die durch Servoantrieb in den zwei Koordinaten bewegten Schreibköpfe kleine Farbstifte- oder Kugelschreiberrevolver enthalten, die durch Fernsteuerung umschaltbar sind.

Die Einstellung der Werte für den Koordinatenschreiber kann auf Grund vorhergehender Berechnungen manuell geschehen oder bei Anwendung einer elektrischen Rechenanordnung direkt durch Fernsteuerung übertragen werden. Außerdem können auch feststehende Daten von Hand eingestellt und veränderbare Daten durch das Rechenwerk eingegeben werden.

Die Erstellung von Flugplänen in einem Weg-Zeit-Diagramm stößt auf die Schwierigkeit, daß die Flugbedingungen nicht immer die gleichen sind, da verschiedene, zeitlich veränderbare Faktoren mit berücksichtigt werden müssen. So kann beispielsweise die Fluggeschwindigkeit nicht als feste Größe einge- . setzt werden, da sie sowohl von der herrschenden Windrichtung und Windgeschwindigkeit als auch von der Flughöhe abhängt und die Winddaten nur aus der Großwetterlage, und zwar zweimal am Tage entnommen werden.

Die Korrekturnotwendigkeit der Flugpläne kann aber durch eine verbesserte Wetterdatenerfassung vermindert werden, die sich im Flugverkehr durch eine rein organisatorische Maßnahme erreichen läßt, indem die Flugzeuge bei den Routinemeldungen . außer den bisherigen Daten noch ihre Abtriftwinkel und Geschwindigkeit über Grund melden. Aus diesen Daten lassen sich die Windeinflüsse nach Richtung und Geschwindigkeit wesentlich besser erfassen als durch die Angaben der Wetterwarten.

Um die richtigen Daten für den Koordinatenschreiber zur Verfügung zu haben, braucht man einen Speicher, in dem die für die Berechnung der abhängigen zeitlichen Veränderlichen erforderlichen Daten bereit gehalten werden. Der Speicher muß so ausgelegt sein, daß seine Einspeicherungen durch die von den Flugzeugen gemeldeten Daten korrigiert werden können und daß er synchron mit den Änderungen der unabhängigen Veränderlichen abfragbar ist. Da man die Zeit aus dem gemeldeten Abtriftwinkel und der Geschwindigkeit über Grund aus der wahren Geschwindigkeit in der Luftstraße berechnen kann, braucht man ferner noch ein Rechenwerk zur Verarbeitung der gemeldeten Werte und zur Auslieferung der Einstellwerte für das Schreibgerät.

Als Speicher kann ein Potentiometer mit mehreren Anzapfungen Verwendung finden, wobei den Anzapfungspunkten, die den Meldepunkten entsprechen, eine Wechselspannung aufgedrückt wird, die der gemeldeten Windgeschwindigkeit in Richtung und Amplitude entspricht. Mit einem Schleifkontakt kann man das Potentiometer synchron mit dem Weg, d. h. mit dem Papiervorschub des Sehreibgerätes, abfragen und den abgegriffenen Spannungswert mit einem anderen Spannungswert zusammensetzen, der die Geschwindigkeit des Flugzeuges über Grund kennzeichnet, woraus sich die wahre Fluggeschwindigkeit ergibt. Aus der Geschwindigkeit läßt sich auf einfache Weise ein Spannungswert ableiten, welcher der Zeit in Abhängigkeit vom Weg entspricht und der zur Steuerung des Koordinatenschreibers herangezogen werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Weg-Zeit-Diagramm mit verschiedenen Flugplänen,

Fig. 2 eine Anordnung zur Ermittlung der Zeit in Abhängigkeit vom Weg,

Fig. 3 eine Anordnung nach Fig. 2 unter Berücksichtigung mehrerer Flughöhen.

In dem Weg-Zeit-Diagramm (Fig. 1) sind zur Veranschaulichung von verschiedenen Flugplänen an Stelle von farblichen Kennzeichnungen die Buchstaben r = (rot), g = (grün), b = (blau), ο = (orange) gesetzt.

Zur Bestimmung der wahren Fluggeschwindigkeit dient das induktive Potentiometer 1 (Fig. 2), das mehrere Anzapfpunkte P₁... P_n aufweist, wobei jeder Punkt P_x einer Meldestelle auf der Flugstraße zugeordnet ist. Über diese Anzapfpunkte werden dem Potentiometer Spannungen aufgedrückt, die der Windgeschwindigkeit in der Flugrichtung in Phase und Amplitude entsprechen. Diese Spannungen werden von den an das Drehstromnetz R, S und T angeschlossenen Drehfeldsystemen 2 und den Potentiometer 3 erzeugt. Durch den Rotor 4 wird die Windrichtung eingestellt, während durch den Abgriff 5 des Potentiometers die Windgröße festgelegt ist, wobei die beiden Einstellungen entweder manuell oder automatisch vorgenommen werden können.

Am Potentiometer 1 stellen sich durch die aufgedrückten Spannungen Zwischenwerte ein, und zwar ergibt sich wegen der Gegeninduktivitäten eine quadratische Interpolation. Alle Zwischenwerte können vom Abgriff 6 kontinuierlich entnommen werden,

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und zwar durch Verschiebung des Abgriffs in Abhängigkeit vom Weg, d. h. synchron mit dem Transport des Aufzeichnungsträgers. Die am Abgriff 6 auftretende Spannung entspricht dann jeweils der Windgeschwindigkeit in Phase und Amplitude an dem in Betracht gezogenen Ort auf der Flugstraße. Diese Spannung wird vektoriell mit einer Spannung zusammengesetzt, die der Eigengeschwindigkeit des Flugzeuges gegen Luft entspricht, wobei die Spannung für die Eigengeschwindigkeit durch Einstellung des Abgriffs 8 am Potentiometer erzeugt wird. Am Punkt 9 erhält man daher die Vektorsumme beider Spannungen, d. h. eine die wahre Fluggeschwindigkeit über Grund kennzeichnende Spannung.

Zur Ermittlung der Zeit aus der Geschwindigkeit dienen die beiden Potentiometer 10 und 11. Der Abgriff 12 des Potentiometers 10 wird synchron mit dem Abgriff 6 des Potentiometers 1 bewegt, während der Abgriff 13 des Potentiometers 11 durch einen geeigneten Servomechanismus 14 so eingestellt wird, daß in jedem Augenblick die Spannung zwischen den beiden Abgriffen Null ist. Zur Feststellung der Spannungsdifferenzen dient die Phasenbrücke 15. Die Stellung des Potentiometers 11 ist somit ein Maß für die Zeit in Abhängigkeit vom Weg und entspricht der Spannung am Abgriff 17 des mitlaufenden Potentiometers 16, die zur Steuerung des Schreiborgans dient.

Die mit dem Papiervorschub synchron bewegten Abgriffe 6 und 12 der Potentiometer 1 und 10 sind durch die strichlierten Linien 18 gekennzeichnet, während der Servoantrieb durch die strichpunktierten Linien 19 angedeutet ist.

Um die Einrichtung wahlweise für verschiedene Höhenbereiche einsetzen zu können (Fig. 3), ist für die verschiedenen Höhen hl, hl, h3 jeweils ein Potentiometer 1 vorgesehen, deren synchron bewegte Abgriffe aber mit einem gemeinsamen Potentiometer 20, dem sogenannten Höhenpotentiometer, verbunden sind. Hierbei wird mit dem Schieber 21 die Höhe h voreingestellt und danach die Abgriffe 6 gemeinsam an den Potentiometer 1 verschoben.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung in Weg-Zeit-Diagrammen für Luftverkehrskontrollzwecke zur Aufzeichnung der Flughöhe durch maschinell oder manuell betätigte Koordinatenschreiber, gekennzeichnet durch einen Koordinatenschreiber, der die anliegende Flughöhe in einer der jeweiligen Luftstraße zugeordneten Farbe bzw. Strichelungsart darstellt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Koordinatenschreiber die Höhenangaben in den einzelnen Flugplänen durch Doppellinien darstellbar sind, denen verschiedene Basiswerte zugeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibköpfe der Koordinatenschreiber Farbstift- oder Kugelschreiberrevolver enthalten, die durch Fernsteuerung auf die verschiedenen Farben umschaltbar sind.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Steuerung des Schreiborgans unter Berücksichtigung der von den Flugzeugen aus jedem Strekkenabschnitt gemeldeten Flug- und Wetterdaten ein mit den Änderungen der unabhängigen Veränderlichen (Papiertransport) synchron abfragbarer Speicher vorgesehen ist, in den die gemeldeten Winddaten eingespeichert werden, ferner daß Vorrichtungen zur Bildung einer Spannung enthalten sind, die die Geschwindigkeit über Grund darstellt und sich aus Windgeschwindigkeit in Flugrichtung und der Fluggeschwindigkeit zusammensetzt, und daß Vorrichtungen zur Bildung einer Spannung vorhanden sind, die sich aus der durch Geschwindigkeit und Weg gebildeten Zeit ergibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher aus einem. Potentiometer (1) besteht, das mehrere jeweils einem Streckenabschnitt zugeordnete Anzapfpunkte (P_x) besitzt, über die dem Potentiometer die der Windrichtung entsprechenden Spannungen zugeführt werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Drehtransformatoren, die zur Erzeugung der Spannung an das Drehstromnetz angeschlossen sind, und deren Rotoren die Windphase einstellen, wobei die Windstärke durch Abgriffe von Potentiometern eingestellt wird, die an die Rotoren angeschlossen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom synchron mit dem Papiertransport bewegten Abgriff (5) des Potentiometers (1) erzeugte Spannung mit der vom Abgriff des Potentiometers (6) erzeugten Spannung, die der Eigengeschwindigkeit des Flugzeugs entspricht, vektoriell zusammengesetzt wird, wobei die Summenspannung zur Bildung einer die Zeit in Abhängigkeit vom Weg entsprechenden Spannung verwendet wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer nur die Zeit kennzeichnenden Spannung ein Potentiometer (8) vorgesehen ist, dessen Abgriff synchron mit dem Abgriff (5) bewegt wird, ferner daß ein Potentiometer (9) verwendet wird, dem die Summenspannung aufgedrückt wird und dessen Abgriff durch einen Servomechanismus (11) so gesteuert wird, daß zwischen beiden Abgriffen keine Spannungsdifferenz vorhanden ist, und daß ein Potentiometer (10) vorhanden ist, dessen Abgriff synchron mit dem Abgriff des Potentiometers (9) bewegt wird, wobei die auftretende Spannung zur Steuerung des Schreibgerätes dient.

9. Einrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung und Aufzeichnung mehrerer Höhen für die einzelnen Höhenbereiche je ein Potentiometer (1) vorgesehen ist, dessen Abgriffe (5) synchron miteinander und mit dem Papiertransport bewegt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 889 757;
Robert Lepretre, »Le Radar«, S. 261, Paris 1951.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 043 089.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 309 768/19 12.