DE19635679A1 - Mensch-Maschine-Schnittstelle (Man-Machine-Interface, MMI) für Flughäfen und Luftverkehrszwecke - Google Patents
Mensch-Maschine-Schnittstelle (Man-Machine-Interface, MMI) für Flughäfen und LuftverkehrszweckeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mensch-Maschine-Schnitt
stelle (Man-Machine-Interface, MMI) für Kontroll- und Steue
rungszwecke, insbesondere zur situationsgerecht optimalen,
sicheren Anflug-Abflug- und/oder Rollführung auf einem Flug
hafen, mit einer Darstellungsfläche, auf der Vorgänge und
Zustände auf dem Flughafen und in seinem Umfeld darstell- und
gegebenenfalls beeinflußbar sind, z. B. die Bewegungen und die
aktuelle Position von Flugzeugen, der Schaltzustand von
Befeuerungen etc.
Es ist bekannt, auf Flughäfen als Mensch-Maschine-Schnitt
stelle Monitore vorzusehen, so z. B. aus dem Prospekt "Indi
vidual Lamp Control and Monitoring System Brite II" der Firma
ADB SA vom August 1995. Der hier gezeigte flughafentaugliche
Monitor ist insbesondere für die Darstellung der Schaltzu
stände der Start- und Landebahn bzw. Rollwegsbefeuerungen,
von Allgemeinzuständen des Flughafens etc. gedacht. Nachtei
lig ist seine große Bautiefe durch die Verwendung einer
Kathodenstrahlröhre. So ist es nur schlecht möglich, größere
als 16-Zoll Bildschirme auf dem Tower im Ausblickbereich der
Lotsen zu installieren.
Es ist weiterhin bekannt, z. B. in den Cockpits von Triebfahr
zeugen, in den Steuerständen von Maschinen, die im Freien
arbeiten und bei ähnlichen Einsatz fällen, Flachdisplays zu
verwenden, die tageslichttauglich sind. Derartige Flachdis
plays werden nur in kleinen Abmessungen, z. B. mit einem
10,4-Zoll großen Bildschirm hergestellt. Ein entsprechendes
Display ist aus dem Prospekt der Siemens AG "Tageslichttaug
liche Flachdisplays" von November 1995 ersichtlich.
Steuerungsaufgaben können über die bekannten towergeeigneten
Monitore und Displays nicht vorgenommen werden. Außerdem sind
auf ihnen nicht so viele Einzelheiten darstellbar, wie es
wünschenswert wäre, insbesondere bei der Darstellung von
Flughafeneinzelheiten in Kombination mit Radarvideos.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mensch-Maschine-Schnitt
stelle, ein MMI, anzugeben, das die vorstehend genannten
Nachteile nicht aufweist und insbesondere mit Vorteilen ge
genüber bekannten MMI′s im Towerbereich von Flughäfen oder in
Flugkontrollzentren eingesetzt werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das MMI als Flachbild
geber ausgebildet und in der Diagonalen größer als 19-Zoll
ist. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft eine Bildgröße, die es
erlaubt, eine Vielzahl von Einzelheiten detailliert darzu
stellen und auch mit übereinandergelegten Informationsebenen
zu arbeiten. Es ist dabei vorgesehen, daß die Flachbildgeber
als Flachbildschirme mit hoher Auflösung (z. B. zur guten Er
kennung von Codenummern) und bei Sonnenlicht benutzbar ausge
bildet sind. So ergibt sich eine MMI-Ausführung, die insbe
sondere an die Verhältnisse in Flughafen-Towern angepaßt ist,
bei denen bedingt durch die große Fensterfläche eine große
Helligkeit herrscht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
das MMI als Touchscreen zur integrierten Darstellung und Be
dienung von Kontrolleinrichtungen etc. eines Flughafens aus
gebildet ist und daß darüber eine Verkehrsführung auf dem
Flughafen möglich ist, wofür farbliche Darstellungen, auch in
Überlagerungen, besonders vorteilhaft sind. Durch die Touch
screen-Ausgestaltung ist es möglich, die bisher verwendeten,
Tisch- oder Keyboard ähnlichen Schalterinstallationen in das
MMI zu integrieren. Hierdurch ergibt sich eine bessere opti
sche Zuordnung und eine leichtere Bedienbarkeit der Kontroll
einrichtungen eines Flughafens mit erhöhter Bediensicherheit,
da die Bedienung unmittelbar im Blickfeld des Controllers er
folgt und von ihm direkt automatisch überwacht wird. Eine
farbliche Darstellung erhöht dabei die Übersichtlichkeit und
ergibt die Möglichkeit, verschiedene Darstellungsebenen ge
trennt darzustellen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
auf der Darstellungsfläche Touchelemente für Schaltzustände
von einzelnen Feuern, Anzeigetafeln, Stopbars, etc. des Flug
feldes angeordnet sind. Durch Touchelemente, die insbesondere
in durchsichtigen Folien eingebettet oder in der Darstel
lungsfläche integriert sein können, wird die vorstehend ge
schilderte Bedienung mit höherer Sicherheit als bei einer ka
pazitiven Schaltung o. ä. ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
das MMI zumindest auf Teilen eines Rahmens oder auf einer
Konsole, Schaltelemente zur Bestätigung, Ergänzung und/oder
Redundanzherstellung der durch die Touchelemente gegebenen
Signale aufweist. So können auch Signale gegeben werden, die
sich nicht unmittelbar auf die Darstellung auf der Darstel
lungsfläche beziehen und es ist möglich, die über die Touch
elemente gegebenen Informationen unabhängig zu bestätigen.
Es ist weiterhin vorgesehen, daß das MMI einzelne Objekte
softwaregesteuert vom Anflugbereich bis zum Dockingbereich
in, insbesondere vorgewählter, Vergrößerung wiedergebend aus
gebildet ist, wobei die Funktion der Touchelemente entspre
chend anpaßbar ist. Hierdurch ergibt sich sehr vorteilhaft,
daß Einzelheiten der Rollwege in Bezug auf genaue Positionen
der Flugzeuge vergrößert dargestellt werden können, um gege
benenfalls den Piloten detaillierte Anweisungen zu geben.
Dies ist insbesondere im APRON-Bereich wichtig und wenn auto
matische Dockingsysteme verwendet werden. Hier übernimmt der
Controller auch die Verantwortung für die Annäherung der
Flugzeuge an die endgültige Position.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das MMI nicht nur die Ein
zelheiten der Rollwege etc. darstellen kann, sondern auch ein
Radarvideo in Überlagerungsform benutzt. Gegebenenfalls kann
in einer weiteren Überlagerungsebene auch der Anflug- und Ab
flugbereich dargestellt werden, so daß die Information über
die Verkehrslage auf dem Flughafen insgesamt auf nur einer
großen Darstellungsfläche darstellbar ist. So ergibt sich die
sehr vorteilhafte Möglichkeit, in relativ verkehrsschwachen
Zeiten einen, auch großen, Flughafen durch nur einen Control
ler sicher zu leiten.
Der Touchscreen wird, z. B. als LED-Schirm, als LCD-Schirm mit
Hintergrundbeleuchtung, als Plasmabildschirm oder Gasentla
dungsschirm ausgebildet. Dies ist situationsabhängig und ko
stenabhängig zu entscheiden. Diese Schirme arbeiten mit Dar
stellungen aus der Darstellungsfläche heraus, es ist aber auch
möglich, mit, z. B. von Lasern, projizierten Darstellungen zu
arbeiten. Die Touchelemente können dann z. B. durch eine Ka
meraerfassung der Touchposition ersetzt werden.
Derartige Systeme wurden als Ersatz der herkömmlichen
Schreibmaschinen entwickelt. Sie haben den besonderen Vor
teil, daß beliebige Größen der Darstellungsflächen gewählt
werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß völlig
berührungslos geschaltet wird und daß eine gute Verbindung
mit einer Sprachsteuerung möglich ist.
Anstelle der Touchelemente kann auch mit Pointern gearbeitet
werden, die über an der Darstellungsfläche angeordnete Tasten
oder mit einer Mouse dirigiert werden. Dies ermöglicht ein
Arbeiten mit einer vom PC her bekannten Technik!
Eine Aufstellung der erfindungsgemäßen MMI′s im Tower ist be
liebig möglich, so ist eine Aufstellung in bisheriger Weise
im Blickfeld des Controllers auf den Flughafenbereich, auf
dem sich die Verkehrsbewegungen abspielen oder aber oberhalb
des normalen Blickfeldes, sogar unter der Decke des Kontroll
raums möglich. Die Anordnung ist also vollständig den gege
benen Sichtverhältnissen und Anforderungen anpaßbar.
Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Darstel
lungsflächen in Form von Flachbildschirmen mit Touchelementen
zur SMGCS-Anwendung (Surface Movement Guidance Control
System) mit Verwendung eines Radarvideos einsetzbar. Das Ra
darvideo zeigt dabei die tatsächliche Position der Flugzeuge
und anderen Verkehrsteilnehmer auf dem Flughafen sowie gege
benenfalls im An- und Abflugbereich in Verbindung mit den
Schaltzuständen der Stopbars, Feuer, Hinweisschilder etc. So
ergibt sich eine integrierte Verkehrsführung mit situations
gerechter Darstellung der Verkehrslage.
Bei den erfindungsgemäß vorliegenden großen Darstellungs
flächen ist es vorteilhaft, wenn die Flächen, auch in Anpas
sung an die Gestalt der Verkehrswege, z. B. der Start- und
Landebahn auf Flughäfen, rechteckig ausgeführt ist. Bei der
Verwendung des neuen Fernseh-Rechteckformats von 16 : 9 können
dabei vorteilhaft handelsübliche Flachbildschirme eingesetzt
werden. Entsprechende Flachbildschirme sind bereits auf der
Messe CeBIT Home, August 1996, vorgestellt worden. Es ver
steht sich, daß diese Flachbildschirme anforderungsgerecht
umgerüstet werden, so z. B. mit Antireflexbelägen versehen
werden sowie elektromagnetisch abgeschirmt und ausfallsicher
betrieben werden.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert,
aus denen, ebenso wie aus der Beschreibung und den Unteran
sprüchen, weitere erfinderische Einzelheiten entnommen werden
können. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 Die Darstellung einer einfach ausgebildeten Start- und
Landebahn mit Rollwegen und einem Vorfeldbereich,
Fig. 2 beispielhaft den Schaltzustand der Feuer vor Freigabe
des Rollvorgangs und
Fig. 3 beispielhaft den Schaltzustand der Feuer nach Frei
gabe des Rollvorgangs sowie
Fig. 4 beispielhaft den Schaltzustand der Feuer und Stopbars
am Startbahnende bei dichtem Landeverkehr.
In Fig. 1 bezeichnet 1 die Start- und Landebahn und 2 einen
Taxiway. In der Start- und Landebahn 1 sind schaltbare Mit
tenleuchten 5 sowie weitere Unterflurfeuer 4 angeordnet, die
sowohl weiß als auch rot oder gegebenenfalls grün abstrahlend
ausgebildet sein können. In der Start- und Landebahn befindet
sich weiterhin eine Leuchtenreihe 3, die z. B. rotleuchtend
ausgebildet ist. Diese Leuchtenreihe gibt gegebenenfalls den
Startvorgang frei. Der Taxiway 2 besitzt ebenfalls Mitten
leuchten 6, die in verschiedenen Farben abstrahlen können.
Auf dem Apronbereich 7 befinden sich weitere, nicht näher be
zeichnete Feuer, die zum Teil Signalfunktionen haben. Feuer
ohne Signalfunktionen sind nicht eingezeichnet. Auf der
Start- und Landebahn 1 sowie auf dem Taxiway 2 befinden sich
von Zeit zu Zeit Flugzeuge, deren Position durch Kreuze 8 und
9 beispielhaft gekennzeichnet ist. Während es sich bei der
Darstellung des Runways und der Taxiways ebenso wie bei hier
nicht gezeigten Gebäuden und gegebenenfalls der Flughafen
umgebung um feste Eingaben für die Darstellung handelt, stam
men die Positionen 8 und 9 der Flugzeuge aus einem Radar
video, das der Darstellung des Flughafens vorteilhaft über
lagert wird. Natürlich können Positionsbereiche in denen sich
Flugzeuge befinden, auch durch Sensoren ermittelt werden, die
an den Taxiways etc. installiert sind.
In Fig. 2 bezeichnet 10 ein Flugzeug vor dem Rollen und 11 für
den Piloten rotleuchtende Unterflurfeuer. Die Unterflurfeuer
12 leuchten grün, ebenso das Unterflurfeuer 13. Die
Unterflurfeuer 14 leuchten weiß, während das Unterflurfeuer
15 grün und das Unterflurfeuer 16 einseitig grün und zur
anderen Seite weiß leuchtet.
In Fig. 3 ist der Signalzustand der Unterflurfeuer nach der
Rollfreigabe dargestellt und der Pilot im Flugzeug 10 sieht
die Feuer 13, 14, 15 und 16 jeweils grün, während die Feuer 11
nicht leuchten. So ergibt sich eine eindeutige Signalisierung
für den Piloten im Flugzeug 10, daß der Rollvorgang erfolgen
kann.
In Fig. 4 bezeichnet 20 ein Flugzeug am Ende der Start- und
Landebahn, sowie 21 ein weiteres Flugzeug auf einem Taxiway.
Auf den verschiedenen Taxiways sind die Taxiway-Mittelleuch
ten jeweils gegebenenfalls in Linien 22, 23 und 24 z. B. grün
leuchtend. So signalisieren sie den Piloten den vor ihnen
liegenden Weg. Am Ende der einzelnen, zusammengeschalteten
Reihen, befinden sich Stopbars 26, 27 und 28, die den Piloten
in rot anzeigen, daß sie nur bis zu dieser Position rollen
dürfen.
Weiterhin befinden sich gegebenenfalls in dem gezeigten End
teil der Start- und Landebahn mit den dort anschließenden
Taxiways Sperrschilder 25, die ebenfalls erleuchtet sind
sowie eingangsseitig Sensoren 29, deren Angaben Radaranzeigen
ergänzen oder ersetzen können. Derartige Sensoren sind vor
zugsweise als Mikrowellensensoren ausgebildet und erlauben
eine blockweise Schaltung der Unterflurfeuer, wie sie für
Signale aus dem Eisenbahnverkehr bekannt ist.
Die vorstehenden Figuren zeigen lediglich einige Beispiele
für die sichere Rollführung am Boden, wie sie erfindungsgemäß
durch Touchscreens überwacht und durchgeführt werden kann.
Dabei werden die bekannten Pulte mit einer Nachbildung der
Flughafengeographie und einer Vielzahl von Schaltern ersetzt.
Die bekannten Pulte arbeiteten mit Lichtwellenleitern oder
Einzeldioden, gegebenenfalls auch mit kleinen Glühbirnen. In
derartige Einrichtungen sind keine Radarvideos sowie
zusätzliche Informationen über die Verkehrslage auf einen
Flughafen übertragbar. Dies ist erfindungsgemäß durch die
großen Darstellungsflächen, die insbesondere in Verbindung
mit Touchscreens vorteilhaft sind, erstmalig möglich.
Claims (18)
1. Mensch-Maschine-Schnittstelle (Man-Machine-Interface,
MMI), für Verkehrskontrollzwecke, insbesondere zur situa
tionsgerecht optimalen, sicheren Anflug-Abflug und/oder Roll
führung auf einem Flughafen, mit einer Darstellungsfläche,
auf der Vorgänge und Zustände auf dem Flughafen darstell- und
gegebenenfalls beeinflußbar sind, z. B. die Bewegungen und die
aktuelle Position von Flugzeugen, der Schaltzustand von Be
feuerungen etc., dadurch gekennzeich
net, daß es als Flachbildgeber ausgebildet und in der
Diagonalen größer als 19 Zoll ist.
2. MMI nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß es als Flachbildschirm mit hoher Auf
lösung und bei Tages(Sonnen)licht benutzbar ausgebildet ist.
3. MMI nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß es als Touchscreen zur inte
grierten Darstellung und Bedienung von Kontrolleinrichtungen
etc. eines Flughafens ausgebildet ist um über sie eine Ver
kehrsführung auf dem Flughafen zu ermöglichen.
4. MMI nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß es farbliche Darstellungen,
auch in Überlagerungen, erlaubend ausgebildet ist.
5. MMI nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß es auf der Darstellungs
fläche Touchelemente für Schaltzustände von einzelnen Feuern,
Anzeigetafeln, Stopbars etc. auf dem Flugfeld aufweist.
6. MMI nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß es zumindest auf Teilen
eines Rahmens oder auf einer Konsole Schaltelemente zur Be
stätigung, Ergänzung und/oder Redundanzherstellung der durch
die Touchelemente abgegebenen Signale aufweist.
7. MMI nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß es einzelne Objekte soft
waregesteuert vom Anflugbereich bis zum Dockingbereich in,
insbesondere vorgewählter, Vergrößerung wiedergebend ausge
bildet ist, wobei die Funktion der Touchelemente entsprechend
anpaßbar ist.
8. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß es zur
Darstellung eines Radarvideos, auch in Überlagerungsform,
ausgebildet ist.
9. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Touchscreen als LED-Schirm ausgebildet ist.
10. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Touchscreen als LCD-Schirm mit Hintergrundbeleuchtung
ausgebildet ist.
11. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Touchscreen als Plasma- oder Gasentladungsschirm aus
gebildet ist.
12. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Touchscreen als projizierter Schirm, z. B. durch Laser
projizierter Schirm, ausgebildet ist.
13. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß es mit einem Pointer arbeitend, dirigiert z. B. mit einer
Mouse oder durch sensitive Einheiten auf oder seitlich der
Oberfläche, ausgebildet ist.
14. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß es im Controller-Sichtfeld nach außen anordenbar ausge
bildet ist.
15. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
es oberhalb des Controller-Sichtfeldes, z. B. im Deckenbereich
des Towers anordenbar und über einen Pointer o. ä. bedienbar
ausgebildet ist.
16. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet
daß es mit Positionsanzeigen und mit Zustandsanzeigen, etwa
Farbwechselanzeigen, z. B. für die Schaltzustände von Feuern
oder Hinweisschildern mit Signalcharakter, mit Farbwechsel
anzeigen für offene und gesperrte Wege und Flächen sowie
gegebenenfalls mit Ausfallanzeigen arbeitend ausgebildet
ist.
17. MMI nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8 und 13-16,
gekennzeichnet durch die Ausbildung als
großer, vorzugsweise rechteckiger Flachbildschirm, der mit
Schaltelementen zur Verkehrsführung eines Flughafens in
Verbindung steht.
18. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß es als bei Tageslicht taugliche, große Darstellungs
fläche, insbesondere entspiegelt bzw. mit einer Antireflex
schicht versehen sowie störungsgeschützt (EMV) und redundanz
fähig ausgebildet ist.
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