DE19528954C2 - Anzeigegerät zur Darstellung von Flugführungsinformationen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigegerät zur Darstellung von Flugfüh­ rungsinformationen für den Schwebeflug, den bodennahen Flug und den Flug auf definierter Flugbahn von Hubschraubern und Flächenflugzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Anzeigegeräte sind in zahlreichen Varianten und Ausführungsformen - auch durch die Anmelderin - bekannt geworden.

So ist aus der DE 36 04 401 A1 ist ein Anzeigegerät der eingangs genannten Art bekannt, dessen Zielsetzung eine automatische Kursbestimmung beim Anfliegen eines bestimmten Zielortes ist, wobei die Basis hierfür eine Geländedatenbank mit Höhenmodell ist und ein Segment eines Wegstreckenfächers bestimmt wird, das den geringsten Mittelwert der Höhenkoordinaten aufweist. Die Segmentie­ rung erfolgt hier im Hinblick auf eine Bestimmung der geringsten Flughöhe. Zur Überprüfung der Hindernisfreiheit ist diese Ausführungsform jedoch nicht geeignet.

Aus der Druckschrift DE-AS 15 31 501 ist ein Verfahren zur Informationsdar­ stellung auf einem Bildschirm in einer der Außenwelt entsprechenden Form bekannt, wobei ein u-förmiger Kanal die Sollbahn symbolisiert. Auch diese Ausführungsform legt eine Segmentierung zur Überprüfung der Hindernisfreiheit nicht nahe.

Aus der DE 43 13 403 A1 ist ein Verfahren zur Führung eines Flugzeuges bekannt, das eine Kollision des Flugzeugs mit dem Boden verhindern soll. Hier wird auf der Basis eines gespeicherten digitalen 3-D-Geländemodells ein Füh­ rungssignal einschließlich seines Timings ermittelt. Die Zielsetzung, Ausgestal­ tung und vorgeschlagene Lösung sind völlig unterschiedlich zur nachfolgend mitgeteilten Aufgabe und deren Lösung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anzeigegerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das dem Flugzeugführer mit einem Blick die positiven und gleichzeitig die negativen Informationen zur Flugführung unmittelbar und ohne zusätzlichen Interpretierungsaufwand aufzeigt, wobei die Symbolgestaltung so gehalten ist, daß sie die vorausberechneten Daten allgemein verständlich darstellen und gleichzeitig symbolhaft für zukünftige räumliche Lagen des Flugzeugs steht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele erläutert und in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigen:

Fig. 1a-c Blockschaltbilder zum Systemaufbau in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Schemabild zur Aufteilung des das Flugzeug umgebenden Raumes

Fig. 3a-c die Bilddarstellung für den Piloten bezüglich der Flug-Verhältnisse in den einzelnen Flugrichtungen

Fig. 4 die Bilddarstellung bezüglich interpretierter Hindernisse in den zutref­ fenden Flugrichtungen

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel bezüglich der Überlagerung eines Sensorbil­ des mit den gegebenen Flugrichtungsverhältnissen.

Der allgemeine Erfindungsgedanke sieht vor, ein Anzeigegerät so zu konfigurie­ ren, daß dem Flugzeugführer mit einem Blick und ohne von ihm eine weitere Interpretation zu fordern, die augenblickliche Flugsituation des kompletten Flugraumes angezeigt wird, die aus den Informationen der Positionsmeßsensorik und den Hinderniserkennungssensoren stammen, vom Prozessor verarbeitet und interpretiert als Fluganweisungen an einem Monitor sichtbar gemacht werden.

In den Fig. 1a bis 1c werden die einzelnen Systemaufbauten für die jeweilige Anwendung veranschaulicht. Die zentralen Komponenten sind die Sensoren einerseits und der Prozessor mit den Anzeigeinstrumenten andererseits. Bei letzteren handelt es sich entweder um Instrumente auf Leuchtdiodenbasis - und zwar je Pfeil und Pfeilfarbe ein entsprechendes Diodenfeld - oder um einen flugtauglichen Bildschirm. Die Sensordaten werden in einem Prozessor verar­ beitet, analysiert und miteinander korreliert und anschließend in symbolische Informationen zur Ansteuerung des Anzeigegerätes umgesetzt.

Die Fig. 1a zeigt die erforderliche Architektur für das System "Schwebeflug- Unterstützung", wobei der Schwebeflugsensor konventionell oder als optischer Sensor mit angeschlossener Bildverarbeitung realisierbar ist. Die Höhenhaltung wird hierbei - vorwiegend auf der Basis eines präzisen Höhenmessers - manuell oder idealerweise durch die Funktion "Höhenhaltung" eines Autopiloten erreicht.

Die Fig. 1b zeigt die Architektur des Systems für den bodennahen Flug in der "Hinderniskulisse", bei dem vorzugsweise ein abtastender Sensor auf Laser- oder Radarbasis als sogenannter Hindernissensor mit einem Navigationssensor zur Ermittlung des Flugweges relativ zur Hinderniskulisse gekoppelt ist.

In Fig. 1c ist der Navigationssensor mit einem Sollflugwegspeicher - beispiels­ weise in Verbindung mit einer digitalen Kartendatenbank korreliert und im Prozessor zur Analyse von Flugwegkorrekturen genutzt.

Die prinzipiellen Anzeigemöglichkeiten für den Schwebeflug am Beispiel von Hubschraubern sind in Fig. 3a dargestellt. Alle Pfeile sind auf der Anzeige - Monitorbild - durch Konturlinien veranschaulicht, die einzuschlagende Flug­ richtung - also nach vorne oder nach hinten, nach links oder nach rechts, Links­ drehung oder Rechtsdrehung um die Hochachse - werden durch "Ausfüllen" der Pfeilkonturen mit einer Farbe angezeigt, beispielsweise grün. Das Bild gemäß Fig. 3a gibt also dem Piloten die Anweisung nach links zu drehen und gleichzei­ tig nach links zu schieben. Die Größenordnung der Richtungs- oder Lageände­ rung ist bei dem Anzeigegerät automatisch durch die Pfeilgröße in Länge und Breite oder durch die Farbintensität darstellbar.

Zur Analyse der Hindernissituation wird der Raum in Flugrichtung des Flug­ zeugs in verschiedene Segmente aufgeteilt. Hierzu ist der Fig. 2 ein Beispiel für eine solche Segmentierung gegeben. In Elevation werden hier die Winkelberei­ che α, β1, β2, γ1, γ2 unterschieden und in Azimuth die Winkelbereiche δ, ε1, ε2, ϕ1, ϕ2. Diese Winkelbereiche werden dann in der Anzeige den einzelnen Pfeilen zugeordnet.

Die Fig. 3b zeigt exemplarisch die Bezugnahme der Anzeige auf die Segmentie­ rung des Raumes vor dem Flugzeug. Das Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß bei Hindernissen in den Bereichen δ, β1, β2, ε1 und ε2 die Pfeile mit einer Farbe ausgefüllt werden, die eine unmittelbare Bedrohung symbolisiert, z. B. die Farbe Rot. Bei Hindernissen in den Bereichen δ, γ1, γ2, ϕ1 und ϕ2 mit einer Farbe die eine Gefährdung symbolisiert, beispielsweise Gelb. Bei Hindernisfrei­ heit in den durch die Pfeile abgedeckten Bereichen ist entweder die Pfeilfarbe "Grün" oder nur die Pfeilkontur sichtbar.

Die Anzeige für die erforderlichen Pilotenreaktionen zur Einhaltung einer bestimmten Flugbahn ist in Fig. 3c veranschaulicht und zeigt eine Kombination der Anzeigen für den Schwebeflug (von Hubschraubern in Fig. 3a) und den bodennahen Flug (Fig. 3b). Entsprechend der Segmentierung des Luftraumes vor dem Hubschrauber (Fig. 2) werden erforderliche Flugänderungen durch geeig­ nete Farbgebung der Pfeile angezeigt. In dem in Fig. 3c dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel wird der Flugzeugführer angewiesen, tiefer zu fliegen und sich nach rechts zu orientieren. Das Ausmaß der Richtungsänderung wird durch ähnliche Maßnahmen wie beim Schwebeflug angezeigt.

Das hier definierte Gerät ist mit einer weiteren Ausbaustufe erweiterbar, in der nämlich eine Analyse der konkreten Hindernisse gebracht wird, bei der die Art des oder der Hindernisse festgestellt und angezeigt wird. Je nach Typ des Hin­ derniswarnsensors wird zwischen Bäumen/Vegetation, Leitungen/ Strommasten, Gebäuden/Brücken und Ebenen, Hügel/Berge etc. unterschieden. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind diese Informationen in den einzelnen Pfeilen und im Monitorbild - symbolisch dargestellt - sichtbar. Fig. 4 veranschaulicht also die augenblickli­ che Situation, bei der in Vorwärtsrichtung eine Gefahr durch Hochspannungs­ leitungen vorliegt, ferner eine Gefahr in Linksrichtung wegen Bewaldung und eine direkte Bedrohung unterhalb des Flugpfades durch Gebäude gegeben ist.

Eine weitere Ausführungsform des vorgeschlagenen Anzeigegerätes sieht vor, daß das Anzeigebild, die Umgebung des Flugzeuges real in geeigneter Form abbildet und dieses Bild durch die gegebenen Symboldarstellungen transparent oder deckend überlagert wird. Die Fig. 5 veranschaulicht ein Ausführungsbei­ spiel für die deckende Überlagerung eines Radarbildes mit der Symbolik des hier vorgeschlagenen Anzeigerätes gemäß Fig. 3b.

Claims (3)

1. Anzeigegerät zur Darstellung von Flugführungsinformationen für den Schwebeflug, den bodennahen Flug und den Flug auf definierter Flugbahn von Hubschraubern und Flächenflugzeugen, die mit Prozessoren, Sensoren und Monitoren für Navigation, Flugführung und Ortsbestimmung ausgerüstet sind, wobei die erfaßten Sensorinformationen jeweils in einem Prozessor verarbeitet, korreliert, analysiert und der jeweils real gegebene augenblickliche Zustand des Raumes in Flugrichtung des Luftfahrzeugs angezeigt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dem Piloten gebotene Anzeige - beispielsweise Monitorbild - in Segmente mit bestimmten Winkelbereichen (Fig. 2) aufgeteilt und mit einzel­ nen flächenhaften Pfeilkonturdarstellungen dargestellt wird, welche die einge­ schlagene Flugrichtung und Fluglageänderung sowie die gegebene Flugraumsi­ tuation durch unterschiedliche farbliche Darstellung der Pfeilflächen innerhalb der Pfeilkonturen veranschaulicht, wobei die Größenordnung der Flugrichtungs­ beziehungsweise der Fluglageänderung durch die Pfeilgröße in Länge und Breite oder in der Fläche oder in der Intensität der Farbdarstellung angezeigt wird.

2. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gerät ein Hinderniswarnsensor zugeordnet ist, der eine Analyse der konkreten Hinder­ nissituation durchführt und die Informationen dem Gerät eingibt, das in bekann­ ten und kennzeichnenden Symbolen die Art und Gestalt des/der Hindernisse anzeigt.

3. Anzeigegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hindernisanzeige im Monitor ein Sensorbild der realen Umgebung des Flugzeugs unterlegt wird und die Pfeil-/Symboldarstellung auf das Sensorbild transparent oder überdeckend projiziert wird.