DE1781294C3 - Verfahren zur Darstellung des Flugbahnvektors in sichtanalogen Informationsdarstellungen in Luftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung der Richtung des Flugbahnvektors in einer sichtanalogen Informationsdarstellung in Luftfahrzeugen.

Das Ziel der Erfindung ist die Erzeugung des Flugbahnvektors, nicht wie bisher durch gesonderte störanfällige Sensoren für Lagewinkel usw. (z. B. Windfahnen), sondern direkt aus der Situationsdarstellung selbst.

Bei Landungen von Flugzeugen ist selbst unter günstigsten Sichtverhäitnissen das genaue Einhalten der AnflugsoUbahn eine Fähigkeit, die der Pilot erst nach einer gründlichen Schulung erwirbt und mit viel Training erhalten muß. Bei beschränkten Sichtverhältnissen oder gar ohne unmittelbaren Sichtkontakt zum Boden sind bei Benutzung der künstlichen Ersatzinformationen die Anforderungen an den Piloten noch höher und gehen mitunter über die menschliche Leistungsfähigkeit hinaus.

Ein wesentlicher Grund hierfür ist darin zu sehen, daß das perspektivische Bild der Landebahn und des beim Landeanflug vorausliegenden Geländes keine präzisen und leicht interpretierbaren Informationen für die genaue Flugfiihrung liefert.

Bei der künstlichen Erzeugung der natürlichen Sichtverhältnisse treten diese Mängel verstärkt in Erscheinung, sofern nicht zusä'zliche, von Natur aus nicht vorhandene Informationen hinzugefügt werden.

Von den verschiedenen Möglichkeiten, solche zusätzlichen Informationen darzustellen, ist die Anzeige des Flugbahnvektors eine besonders anschauliche und nützliche. Diese Information wurde bisher aus den vielen Einflußgrößen (Parameter), die sich aus der Position, der Flugzeuglage und -geschwindigkeit sowie aus Umwelteinflüssen (z. B. Wind nach Größe und Richtung) ergeben, berechnet und mit Anzeigen der einen oder anderen Form dem Piloten dargestellt.

Die USA.-Patentschrift 28 47 668 beschäftigt sich z. B. mit der Darstellung des Flugbahnvektors und in F i g. 4 dieser Patentschrift entspricht Punkt A der Längsprojektion des Flugbahnvektors. Diese Skizze dient jedoch nur zur Beschreibung der Problematik, denn zur Anzeige wird vorgeschlagen, mittels elektromechanischer Instrumente die lateralen bzw. vertikalen Ablagen von einer Sollbahn sowie die der Kursabweichung proportionalen Änderungsgeschwindigkeiten paarweise so zu kombinieren, daß der Pilot je eine Aufriß- und Seitenrißdarstellung der relativen Lage des Flugbahnvektors erhält. Hierbei müssen also vom Piloten zwei Anzeigen beobachtet werden, was natürlich die Fliegbarkeit erschwert.

Wie erwähnt, werden in allen bekannten Fällen die Parameter, aus denen der Flugbahnvektor bestimmt wird, von empfindlichen Sensoren gemessen, die aber

(z. B. Windfahnen) unvermeidbaren Störungen unterliegen oder/und einen großen, bordseitigen Aufwand (z. B. Dopplerradar für Driftmessung) erfordern.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile /u vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch gekennzeichnet. Hierzu noch folgende Erläuterungen:

Der den Flugbahnvektor repräsentierende Punkt ist bekanntlich der Schnittpunkt der momentanen durch

ίο Positionsänderung des Flugzeuges verursachten Bewegungsrichtungen aller Bildpunkte, z. B. der perspektivisch dargestellten Landebahn. Das menschliche Auge ist nur unter besonders günstigen Bedingungen in der Lage, den Flugbahnvektor, d. h. den Schnittpunkt aus den Bewegungsrichtungen der Bildpunkte zu extrapolieren.

Das rührt vorwiegend daher, daß aus Aufwandsgründen die künstliche Außenwelt meist nur aus sehr wenig Einzelheiten erzeugt wird, und diese sich während des größten Teils des Anfluges für das menschliche Auge nur unmerklich langsam bewegen.

Hinzu kommt, daß sich beim normalen Landeanflug die Bodenfläche unter einem sehr flachen Winkel vor dem Piloten erstreckt. Daher bewegen sich im Sichtfeld voraus alle oberhalb des Flugbahnvektors und entfernter gelegenen Bildpunkte wesentlich langsamer, als die unterhalb und näher gelegenen. Letztere wiederum werden größtenteils durch die untere Blickfeldbegrenzung der Cockpitfenster verdeckt. Die ungleichmäßige

und teils unmerklich kleine Änderungsgeschwindigkeit der Bildpunkte bedingt, daß die jeweilige Lage des Flugbahnvektors nur schwer und ungenau zu erkennen ist.

Bei Positioncänderungen des Flugzeuges ist mathematisch betrachtet bereits durch die nichtparallelen Bewegungsrichtungen zweier Punkte der gesuchte Schnittpunkt, d. h. der Flugbahnvektor festgelegt. Da zeitweilige Parallelität bei zwei Punkten nicht zu vermeiden ist, muß man wenigstens drei nicht auf einer Linie liegende Bildpunkte zur Schnittpunkterzeugung heranziehen.

Wie die Bestimmung der Bewegungsrichtung, des Schnittpunktes und dessen Markierung vorgenommen wird; hängt sehr wesentlich davon ab, mit welchen technischen Mitteln das sichtanaloge Bild der Landebahn erzeugt wird.

Man kann an sich nach den mathematischen Gesetzen die Bewegungstangenten aus zyklisch abgetasteten veränderlichen Koordinaten einer Auswahl von BiIdpunkten berechnen und daraus den Schnittpunkt rechnerisch bestimmen und kennzeichnen.

Es ist aber auch möglich, drei oder eine größere Anzahl Tangenten von einem Elektronenstrahl aus zeichnen zu lassen, der so schwach abgestimmt ist, daß erst das Zusammentreffen mehrerer Strahlen den — gesuchten — Schnittpunkt sichtbar werden läßt.

Man kann die Tangenten auf elektronischem Wege auch alle ein wenig nach einer Seite ablenken, so daß nicht ein Schnittpunkt, sondern z. B. ein leichter erkennbarer Ring entsteht.

Das von Bord aus z. B. mittels »Bendix-Mierovision-Radar« gemessene oder an Bord oder am Boden synthetisch erzeugte und auf einem Bildschirm im Blickfeld des Piloten dargestellte Bild des Landebahnumrisses

<iS bietet die erforderlichen Größen zur Bestimmung des Flugbahnvektors in bereits weilgehend aufbereiteter Form, desgleichen die Informationsdarstellung gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 15 31 501.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Darstellung der Richtung des Flugbahnvektors in einer sichtanaiogen informationsdarstellung in Luftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Positionsänderung des Luftfahrzeuges verursachte Bewegungsrichtung von mindestens drei nicht auf einer Linie liegenden Bildpunkten der sichtanalogen Darstellung bestimmt und deren gemeinsamer Schnittpunkt errechnet und dargestellt wird.