DE19731724A1 - Verfahren zum Kontrollieren eines unbemannten Fortbewegungsmittels und unbemanntes Fortbewegungsmittelsystem zum Durchführen dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Kontrollieren eines unbemannten Fortbewegungsmittels und unbemanntes Fortbewegungsmittelsystem zum Durchführen dieses VerfahrensInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Kontrollieren eines unbemannten Fortbewegungsmittels sowie
ein unbemanntes Fortbewegungsmittelsystem zum Durchführen
dieses Verfahrens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein einfaches und
effektives Verfahren zum Kontrollieren eines unbemannten
Fortbewegungsmittels sowie ein ebenso einfaches und
effektives unbemanntes Fortbewegungsmittelsystem zum
Durchführen dieses Verfahrens zu schaffen, die es gestatten
dem Piloten des Fortbewegungsmittel ein möglichst
realitätsnahes Fortbewegungsempfinden zu vermitteln, dabei
soll das Fortbewegungsmittelsystem möglichst vielfältig
einsetzbar soll.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes
Verfahren zum Kontrollieren eines unbemannten
Fortbewegungsmittels mit den Merkmalen des Anspruchs 1
sowie durch ein unbemanntes Fortbewegungsmittelsystem zum
Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit den
Merkmalen des Anspruch 31.
Das erfindungsgemäße Fortbewegungsmittelsystem und das
damit verbundene erfindungsgemäße Verfahren vermittelt
einem Piloten ein sehr realitätsnahes
Fortbewegungsempfinden, das besonders ausgeprägt ist, wenn
es sich bei dem Fortbewegungsmittel um ein Fluggerät
handelt. Dabei entsteht dem Piloten der Eindruck, daß er
sich direkt in dem Fortbewegungsmittel befindet und sich
mit diesem mitbewegt. Der Pilot ist dabei in der Lage sich
in realen Räumen, die das Fortbewegungsmittel
durchschreitet, umzusehen und zu orientieren, wobei je nach
Ausgestaltung der Abbildungseinrichtung des
erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittelsystems, die
Abbildungen realer Szenarien wiedergibt, ein so starkes 3-
D-Empfinden entsteht, so der Piloten den Eindruck gewinnt,
er befände sich selbst vor Ort. Auf diese Weise kann eine
bessere Orientierung und Koordination der Steuertätigkeiten
erzielt und sehr diffizile Operationen mit dem
Fortbewegungsmittel ausgeführt werden, obwohl sich der
Pilot an einem von dem Fortbewegungsmittel getrennten Ort
aufhält. Das erfindungsgemäße Fortbewegungsmittelsystem
kann somit u. U. auch für Personen von Vorteil sein, die
sich wegen körperlicher Behinderungen nur noch wenig oder
überhaupt nicht bewegen können, mit dem erfindungsgemäßen
System jedoch eine Fortbewegung erleben können.
Überdies kann das unbemannte Fortbewegungsmittels weitaus
höheren Belastungen ausgesetzt werden, als es bei einem
sich in dem Fortbewegungsmittel aufhaltenden Pilot denkbar
ist. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die G-
Belastungen (Beschleunigungsbelastungen), wenn es sich bei
dem Fortbewegungsmittel um ein Fluggerät bzw. einen
Flugkörper handelt. Aufgrund der inhärenten hybriden
Eigenschaften diverser Komponenten des erfindungsgemäßen
Fortbewegungsmittelsystems können reale und virtuelle
Bilddaten und Informationen je nach Bedarf kombiniert und
dem Piloten zu Verfügung gestellt und somit die
Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems Pilot-Maschine
erheblich gesteigert werden. Aufgrund des unbemannten
Systems erübrigen sich übliche, kostenintensive
Sicherheitseinrichtungen für den Piloten. Das
erfindungsgemäße Fortbewegungsmittelsystem ist besonders
für den Einsatz in sicherheitskritischen Einsatzgebieten
geeignet. Das erfindungsgemäße Konzept gestattet ferner auf
sehr vorteilhafte Weise eine extreme Miniaturisierung des
Fortbewegungsmittels, was wiederum die Herstellungs- und
Betriebskosten stark reduziert und das
Fortbewegungsmittelsystem für Überwachungs- und
Kontrollaufgaben, insbesondere in urbanen Gebieten oder in
Gebäuden, besonders geeignet macht. Mit dem
erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittelsystem lassen sich
logistische Aufgaben, z. B. schnelle Dokumenten- ,
Medikamententransporte oder ähnliches leicht und
kostengünstig durchführen. Das erfindungsgemäße
Fortbewegungsmittelsystem ist ein besonders effektives und
effizientes Einsatzmittel für polizeiliche, militärische
oder nachrichtendienstliche Aufgaben, wobei insbesondere in
kritischen Missionen kein direktes Risiko für den Piloten
besteht. Gleichzeitig sind die Missionen wiederum äußerst
kostengünstig durchzuführen. Das Fortbewegungsmittel kann
infolge der o.g. Miniaturisierung überdies sehr leise
ausgelegt werden, was wiederum für militärische Missionen
oder Observationen vorteilhaft ist. Neben dem Piloten
können zusätzliche und verschiedene Beobachter in das
Wahrnehmungsbild des Piloten, d. h. in die Abbildung des
realen Szenarios, die Flugdatenabbildungen und Abbildungen
der Kontroll- und Steuerelemente, eingeschaltet oder über
separate Bilderfassungseinrichtungen mit zusätzlichen
Bilddaten versorgt werden. Auch können Kopiloten, die
weitere Zusatzfunktionen des Fortbewegungsmittels bedienen
oder koordinieren, mit dem Fortbewegungsmittelsystem
arbeiten.
Die Unteransprüchen stellen vorteilhafte Weiterbildungen
und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und
des erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittelsystems dar.
Hierbei ist zu berücksichtigen, daß der Gegenstand der
Erfindung sich nicht nur auf die Merkmale der einzelnen
Ansprüche erstreckt, sonder auch auf deren Kombinationen.
Bevorzugte Ausführungsformen und weitere Einzelheiten und
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und des
erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittelsystems werden nun
nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Übersicht der wichtigsten
Komponenten des erfindungsgemäßen unbemannten
Fortbewegungsmittelsystems,
Fig. 2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen
Fortbewegungsmittels,
Fig. 3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen
Bilderfassungseinrichtung,
Fig. 4 eine erste schematische Ansicht der
erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung,
Fig. 5 eine zweite schematische Ansicht der
erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung,
Fig. 6 eine schematische Ansicht des Abbildungsbereiches
der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung,
Fig. x ein schematisches Blockschaltbild der dem Piloten
und dem Fortbewegungsmittel zugeordneten Systeme,
und
Fig. 7 in schematischer Darstellung eine Auswahl
verschiedener Datenübertragungswege zwischen
Fortbewegungsmittel und Piloten.
In der nachfolgenden Beschreibung wird auf gleiche Bauteile
oder Komponenten jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen
Bezug genommen werden.
Im Rahmen der Beschreibung wird überdies angenommen, daß es
sich bei dem erfindungsgemäßen unbemannten Fortbewegungs
mittel um einen unbemannten Flugkörper, nämlich einen
Hubschrauber handelt. Das unbemannte Fortbewegungsmittel
kann jedoch auch ein anderer Flugkörper, ein Landfahrzeug,
ein Wasserfahrzeug, ein Unterwasserfahrzeug oder
dergleichen sein.
Für die nachfolgenden Darlegungen sind ferner folgende
einleitende Definitionen bzw. Umschreibungen nützlich:
Unter einer "Kopf- und/oder Augenbewegung" des Piloten
ist im Sinne der Erfindung auch solch eine Kopf-
und/oder Augenbewegung zu verstehen, die sich aus einer
Körperbewegung des Piloten, z. B. durch eine Bewegung des
Oberkörpers oder dergleichen, oder durch eine
Veränderung des Bezugsystems, in dem sich der Pilot
selbst befindet, relativ zu mindestens einem definierten
Bezugspunkt ergibt.
Unter einem "realen Szenario" ist im Sinne der Erfindung
eine real existierende Umgebung, zum Beispiel eine
Landschaft mit ggf. darin befindlichen Lebewesen und
Objekten zu verstehen.
Unter Operationsdaten sind im Sinne der Erfindung Daten
zu verstehen, die den aktuellen Zustand des
Fortbewegungsmittels repräsentieren. Im Falle der
Verwendung eines unbemannten Flugkörpers als
Fortbewegungsmittel handelt es sich bei den
Operationsdaten zum Beispiel um die Fluggeschwindigkeit,
die Flughöhe, die Lage des Flugkörpers im Raum,
Navigationsdaten, Treibstoffanzeige und so weiter.
Unter Sekundärdaten sind im Sinne der Erfindung Daten zu
verstehen, die. . .
"Dem Piloten zugeordnet" bedeutet im Sinne der Erfindung, daß ein dem Piloten zugeordnetes reales oder virtuelles Objekt sich entweder im direkten Einflußbereich des Piloten oder aber von diesem entfernt befindet, jedoch zur Ausführung, Übermittlung oder Empfang von vom Piloten ausgehenden oder für diesen bestimmten Ereignissen bestimmt ist oder dient.
"Dem Piloten zugeordnet" bedeutet im Sinne der Erfindung, daß ein dem Piloten zugeordnetes reales oder virtuelles Objekt sich entweder im direkten Einflußbereich des Piloten oder aber von diesem entfernt befindet, jedoch zur Ausführung, Übermittlung oder Empfang von vom Piloten ausgehenden oder für diesen bestimmten Ereignissen bestimmt ist oder dient.
"Dem Fortbewegungsmittel zugeordnet" bedeutet im Sinne
der Erfindung, daß ein dem Fortbewegungsmittel
zugeordnetes reales oder virtuelles Objekt sich entweder
direkt in oder an dem Fortbewegungsmittel oder aber von
diesem entfernt befindet, jedoch zur Ausführung,
Übermittlung oder Empfang von von dem
Fortbewegungsmittel oder Zusatzsystemen des
Fortbewegungsmittels ausgehenden oder für dieses
bestimmten Ereignissen bestimmt ist oder dient.
Im nachfolgenden wird die dem Piloten
Datenübertragungseinrichtung und Empfangseinrichtung
auch als Hauptstation bezeichnet werden.
Unter Kontrollieren des Fortbewegungsmittelsystems kann
im Sinne der Erfindung sowohl Bedienen, Steuern als auch
Regeln verstanden werden.
Wie in der Fig. 1 angedeutet, umfaßt das unbemannte
Fortbewegungsmittelsystem einen unbemannten Hubschrauber F,
der im vorliegenden Fall als Miniaturhubschrauber mit einem
Hauptrotordurchmesser von etwa 2,4 m und einem
Abfluggewicht von zirka 18 kg ausgebildet ist, und eine
einem Piloten P zugeordnete Steuereinrichtung,
Übertragungs- und Empfangseinrichtung, eine
Datenverarbeitungseinrichtung und eine direkt vor den Augen
des Piloten P angeordnete und mittels einer Kopf- und/oder
Augenbewegung des Piloten P mitbewegbaren
Abbildungseinrichtung 4. Eine weitere Abbildungseinrichtung
4, die mit der Datenverarbeitungseinrichtung des Piloten P
in Verbindung steht, ist für einen Kopiloten Pc vorgesehen.
Die Übertragungseinrichtung dient der Übertragung von Daten
zum Hubschrauber F und die Empfangseinrichtung von vom
Hubschrauber ausgehenden Datensignalen. Die dem Piloten P
zugeordnete Übertragungs- und Empfangseinrichtung sind
vorzugsweise in einem gemeinsamen Gerät integriert.
Die Übertragungs- und Empfangseinrichtung, die
Steuereinrichtung, die Abbildungseinrichtung 4 des Piloten
P und des Kopiloten Pc sowie Sensoren, auf die später noch
Bezug genommen werden wird, sind über geeignete
Schnittstellen mit der dem Piloten P zugeordneten
Datenverarbeitungseinrichtung verbunden.
Der Fig. 2 sind weitere Details des erfindungsgemäßen
unbemannten Hubschraubers F zu entnehmen. Der Hubschrauber
F ist mit zwei in mehreren Achsen beweglichen
Bilderfassungseinrichtungen 2 zum Erfassen wenigstens eines
realen Szenarios S und zum Erzeugen von das reale Szenario
S repräsentierenden Bilddaten ausgerüstet. Die
Bilderfassungseinrichtungen 2, die Bilddaten für den
Piloten P liefert, ist vorzugsweise im Bereich der Nase des
Hubschraubers F angeordnet. Die für die Bilddatenversorgung
des Kopiloten Pc bestimmte Bilderfassungseinrichtungen 2
befindet sich dagegen in einem hinteren, unteren
Rumpfabschnitt des Hubschraubers F. Hinsichtlich der
Anordnung der Bilderfassungseinrichtungen 2 kommt generell
jedoch jeder geeignete Anbringungsort in Frage.
Der Hubschrauber F ist des weiteren mit einer
Übertragungseinrichtung () zum direkten und/oder indirekten
Übertragen von durch die Bilderfassungseinrichtungen 2
gelieferten Bilddaten () des realen Szenarios () zu der vom
Hubschrauber F getrennten und dem Piloten P zugeordneten
Empfangseinrichtung sowie einer Empfangseinrichtung () zum
Empfangen von von der dem Piloten P zugeordneten
Übertragungseinrichtung ausgehenden Datensignalen
ausgerüstet. Übertragungs- und Empfangseinrichtung des
Hubschraubers F sind vorzugsweise in einem gemeinsamen
Gerät integriert.
Zwischen Piloten P und Hubschrauber F bestehen also
Verbindungen für folgende Basisfunktionen:
- a) Übertragen von Daten vom Piloten zum Hubschrauber
- b) Übertragen von Daten vom Hubschrauber zum Piloten
- c) Empfangen von Daten vom Piloten zum Hubschrauber
- d) Empfangen von Daten vom Hubschrauber zum Piloten.
In der einfachsten Ausführungsform ist die einem
Datentransfer bzw. -austausch dienende Verbindung zwischen
Piloten P und Hubschrauber F, beziehungsweise umgekehrt,
durch eine Funkverbindung oder Datenleitungen realisiert.
Der Hubschrauber F umfaßt zusätzlich wenigstens eine
Datenverarbeitungseinrichtung, Stelleinrichtungen () zum
Bewegen der Bilderfassungseinrichtung 2 sowie Aktuatoren ()
zum Betätigen von Steuerelementen des Hubschraubers, wie
etwa kollektive und zyklische Blattverstellung,
Heckrotorsteuerung oder der Antriebseinrichtung, sowie
Zusatzsteuerelemente () zum Aktivieren von Zusatzsystemen,
wie etwa einer Bordbewaffnung (), Einrichtungen zum
Erfassen und Kontrollieren eines Verriegelungszustandes,
Beleuchtungseinrichtungen, Energieerzeugungs- und
Speichereinrichtungen, Startereinrichtung, abwerfbare
Behälter zur Aufnahme einer Transportladung,
Navigationseinrichtungen und dergleichen. Des weiteren
verfügt der Hubschrauber über Sensoreinrichtungen, die den
Flugzustand oder den Zustand der Zusatzsysteme
repräsentierende Datensignale liefern, diese Daten oder
Datensignale werden nachfolgend als Sekundärdaten
bezeichnet. In der Zeichnung ist stellvertretend für solche
Sensoren eine Meßinstrumentierung zum Erfassen der
Fluggeschwindigkeit, d. h. ein Staurohrsensor (),
angedeutet. Sekundärdaten sind des weiteren Daten, die
hubschrauberseits empfangen werden und zur Kontrolle oder
Regelung der oben genannten Zusatzsysteme oder Aktuatoren
dienen.
Die Übertragungs- und Empfangseinrichtung (), die
Bilderfassungseinrichtungen 2, die Stelleinrichtungen ()
zum Bewegen der Bilderfassungseinrichtungen 2, 2.1, 2.2,
die Aktuatoren () sowie die Zusatzsteuerelemente () sind
über geeignete Schnittstellen mit der
Datenverarbeitungseinrichtung () des Hubschraubers F
verbunden.
Die Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung weitere
Einzelheiten der Bilderfassungseinrichtung 2 des
erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittelsystems. Da sich die
für den Piloten P und den Kopiloten Pc bestimmten
Bilderfassungseinrichtung im wesentlichen ähneln, wird
nachfolgend nur eine Bilderfassungseinrichtung allgemein
beschrieben werden.
Die Bilderfassungseinrichtung 2 ist im vorliegenden Falls
in drei Achsen (x, y, z) beweglich ausgestaltet, wobei zur
Durchführung der Bewegungen eine entsprechende Anzahl von
elektrischen Stellmotoren () oder dergleichen vorgesehen
ist, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Die
Stellmotoren sind an eine geeignete Steuer- und/oder
Regeleinrichtung angeschlossen, die wiederum mit der
Datenverarbeitungseinrichtung des Hubschraubers F
korrespondiert oder als Bestandteil derselben ausgelegt
ist, so daß durch eine Kombination der Bewegungen um die
einzelnen Achsen eine beliebige Ausrichtung der
Bilderfassungseinrichtung 2 erzielbar ist. Die Steuer-
und/oder Regeleinrichtung () zum Steuern oder Regeln der
Stellmotoren der beweglichen Bilderfassungseinrichtung 2
sind so aufeinander abgestimmt, daß die
Bilderfassungseinrichtung 2 im wesentlichen simultan zu
einer Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten P beweglich.
Hierzu wird später noch detaillierter Stellung genommen.
Zur Erfassung der jeweils aktuellen Bewegung und/oder
Position der Bilderfassungseinrichtung 2 ist mindestens ein
Bewegungs- und/oder Positionssensor () zum Erfassen
wenigstens einer Bewegung und/oder Position der beweglichen
Bilderfassungseinrichtung 2 vorgesehen, wobei dieser Sensor
ein die Bewegung und/oder Position der
Bilderfassungseinrichtung 2 repräsentierendes Signal ()
liefert. Der Bewegungs- und/oder Positionssensor () ist
über eine geeignete Schnittstelle mit der
Datenverarbeitungseinrichtung des Hubschraubers F
verbunden.
Wie aus der Fig. 3 ferner ersichtlich, ist die
Bilderfassungseinrichtung 2 als stereoskopische
Bilderfassungseinrichtung mit zwei Bilderfassungs
einzeleinrichtungen 2.1, 2.2 ausgebildet ist, wobei die
Bilderfassungseinrichtung 2 eine nicht dargestellte
Einrichtung zum Einstellen der Konvergenz der Sehachsen
und/oder des imaginären Augabstandes und eine Einrichtung
zum separaten Bewegen jeweils einer ihrer Bilderfassungs
einzeleinrichtungen 2.1, 2.2 umfaßt. Dies dient der
Anpassung an die individuellen Körpermaße des Piloten P,
dem eine jeweilige Bilderfassungseinrichtung 2 zugeordnet
ist. Generell kann die Bilderfassungseinrichtung ein
Einzelokular umfassen, die mit der stereoskopischen
Bilderfassungseinrichtung 2 erzielbaren Effekte sind jedoch
hinsichtlich der Wirkung des subjektiv erzielbaren
Flugempfindens in der Regel besser.
Die Bilderfassungseinrichtung 2 kann ferner über eine
Wechselobjektiv-, Zoom, Nachtsicht- oder
Infrarotsichteinrichtung verfügen, so daß die Bilderfassung
bestimmten Erfordernissen anpaßbar ist.
In die Bilderfassungseinrichtung 2 ist bei der vorliegenden
Ausführungsform auch eine Zielerfassungs- und
Zielverfolgungseinrichtung integriert, die Zieldaten- und
Zielverfolgungsdatensignale liefert und ebenfalls über eine
geeignete Schnittstelle mit der
Datenverarbeitungseinrichtung des Hubschraubers F in
Verbindung steht.
Jede der Bilderfassungseinzeleinrichtung 2.1, 2.2 der
stereoskopischen Bilderfassungseinrichtung 2 umfaßt einen
Videochip oder dergleichen, der über eine geeignete
Schnittstelle zur Datenverarbeitungseinrichtung des
Hubschraubers digitale Bilddatensignale des erfaßten realen
Szenarios zur Verfügung stellt. Die
Bilderfassungseinrichtung 2 kann in einer einfachen
Ausführungsform durch ein oder mehrere Miniatur-Videokameras
oder -Fernsehkameras oder dergleichen realisiert werden.
Die Bilderfassungseinrichtung 2 ist überdies zur Erzielung
guter Sichtverhältnisse auch bei schlechten
Witterungsverhältnissen mit einer Niederschlagsab
scheidungseinrichtung, z. B. einer schnell rotierbaren
Objektivabdeckung oder einer Heizeinrichtung, versehen, die
jedoch auch an einem am Hubschrauber F angeordneten
Gehäuse, in dem die Bilderfassungseinrichtung 2, wie in
Fig. 1 angedeutet, schützend untergebracht ist, vorgesehen
sein kann.
Die voreingestellte Sichtrichtung der
Bilderfassungseinrichtung 2 ist vorzugsweise in der
Längsachse des Hubschraubers F ausgerichtet, kann je nach
Bedarf aber auch in jeder andere Richtung eingestellt sein.
Wie oben bereits erwähnt verfügen die Aktuatoren () zum
Betätigen der Steuerelemente des Hubschraubers sowie die
Zusatzsteuerelemente () zum Aktivieren von Zusatzsystemen
ebenfalls über Sensoren, die Referenzsignale liefern, die
einen Aufschluß über die Stellposition der Aktuatoren, den
Aktivierungszustand der Zusatzsysteme und dergleichen
zulassen. Wie der Staurohrsensor () stehen diese Sensoren
über geeignete Schnittstellen mit der
Datenverarbeitungseinrichtung des Hubschraubers F in
Verbindung.
Die Datenverarbeitungseinrichtung wiederum ist über eine
geeignete Schnittstelle mit der Übertragungs- und
Empfangseinrichtung des Hubschraubers F gekoppelt, so daß
sämtliche relevanten Datensignale vom Hubschrauber F aus
direkt oder indirekt zu der dem Piloten P zugeordneten
Empfangs- und Übertragungseinrichtung () übertragen werden
können. Des weiteren ist die Empfangseinrichtung des
Hubschraubers F in der Lage von der dem Piloten P
zugeordneten Übertragungseinrichtung () ausgehende
Datensignale zu empfangen, diese in der
Datenverarbeitungseinrichtung aufzubereiten und nach Bedarf
mit Hilfe dieser Signale die vorhergenannten Einrichtungen
und Zusatzsysteme des Hubschraubers F zu steuern und/oder
zu regeln.
Wie in der Fig. 1 angedeutet ist die dem Piloten P
zugeordnete Steuereinrichtung im vorliegenden Fall in einem
kompakten Sitzsystem integriert, an dem auch die dem
Piloten P zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung und die
Übertragungs- und Empfangseinrichtung sowie eventuelle
Zusatzgeräte angeordnet sind. Steuereinrichtung,
Datenverarbeitungseinrichtung und die Übertragungs- und
Empfangseinrichtung können auch in einem Handgerät oder
teilweise oder vollständig getrennt voneinander angeordnet
sein, wobei es ebenfalls vorgesehen ist, daß sich diese
Systeme an Orten befinden, die dem Piloten P nicht direkt
zugänglich sind. So kann sich die
Datenverarbeitungseinrichtung etwa in einem vom Aktionsort
des Piloten P entfernten Gebäude, in einem Landfahrzeug
oder auf einem Wasserfahrzeug befinden, während sich der
Pilot P zum Beispiel in einem Flugzeug aufhält. Analoges
gilt für die dem Piloten P zugeordnete Übertragungs- und
Empfangseinrichtung. Zwischen den dem Piloten P und dem
Hubschrauber F zugeordneten Systemen besteht jedoch stets
eine Datenverbindung, die allerdings nach Bedarf temporär
deaktiviert sein kann.
Die dem Piloten P zugeordnete Steuereinrichtung verfügt
über Bedienelemente zum Steuern des Hubschraubers und zum
Steuern, Bedienen, Aktivieren oder Deaktivieren von
Zusatzsystemen des Hubschraubers, wie etwa dessen
Bordwaffen. Die Steuereinrichtung ist über geeignete
Schnittstellen mit der dem Piloten P zugeordneten
Datenverarbeitungseinrichtung verbunden.
Die Ausrüstung des Kopiloten Pc ist mit der des Piloten P
vergleichbar, sie verfügt jedoch bei diesem
Ausführungsbeispiel über keine eigene Steuereinrichtung.
Die Abbildungseinrichtungen 4 des Piloten P und des
Kopiloten Pc sind über geeignete Datenübertragungswege und
eine zweckmäßige Schnittstelle mit der dem Piloten P
zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung verbunden.
Eine Ausführungsform der dem Piloten P zugeordneten
erfindungsgemäßen Abbildungseinrichtung 4 ist schematisch
in der Fig. 4 dargestellt. Die Abbildungseinrichtung 4 ist
in einem Helm 6 integriert, der am Kopf K des Piloten P
getragen und bei jeder Kopf- oder Körperbewegung des
Piloten P mitbewegt wird. Der Helm 6 ist mit einem ein-
oder mehrteiligen, klappbaren Visier 8 ausgestattet, an
dessen den Augen des Piloten P zugewandten Innenseite des
Helms 6 die Abbildungseinrichtung 4 angeordnet ist. Das
Visier 8 dient gleichzeitig als Abschirmung gegen äußere
Lichteinflüsse. Der Helm 6 umfaßt des weiteren eine
akustische Erfassungseinrichtung 10 zum Erfassen von
Sprachgeräuschen und/oder Sprachbefehlen des Piloten P
sowie eine Lautsprechereinrichtung 12.
Der Helm 6 ist mit einer Sensoreinrichtung () zur Erfassung
wenigstens einer Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten P
ausgerüstet, wobei die Sensoreinrichtung ein die Kopf-
und/oder Augenbewegung des Piloten P repräsentierendes
Signal erzeugt. Geeigneterweise ist die Sensoreinrichtung
so ausgelegt, daß sie die Kopf- und/oder Augenbewegung in
mindestens drei Achsen erfassen kann. Die Sensoreinrichtung
() umfaßt wiederum drei Einzelsensoren, nämlich einen
Positionssensor, einen Geschwindigkeitssensor () und einen
Beschleunigungssensor () zur Erfassung der aktuellen Kopf-
und/oder Augenposition und wenigstens eines
Geschwindigkeitsvektors und Beschleunigungsvektors der
Kopf und/oder Augenbewegung des Piloten P. Der
Positionssensor erzeugt ein die Position (Ort und Lage)
des Kopfes und/oder der Augen, der Geschwindigkeitssensor
() einen den Geschwindigkeitsvektor und der
Beschleunigungssensor () einen den Beschleunigungsvektor der
Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten P
repräsentierendes Signal. Je nach Sensorart kann
gegebenenfalls ein einzelner Sensor diese drei Funktionen
übernehmen. Der drei Sensoren sind als Kreiselsysteme
ausgelegt, es können jedoch auch Sensorsysteme verwendet
werden, die eine Positions- oder Geschwindigkeitsänderung
durch Bestimmung der Sensor- oder Kopf- oder Augenposition
relativ zu einer Bezugsposition ermitteln oder andere
geeignete Sensoren.
Die drei Sensoren sowie die Lautsprechereinrichtung 12 und
die akustische Erfassungseinrichtung 10 sind über geeignete
Schnittstellen mit der dem Piloten P zugeordneten
Datenverarbeitungseinrichtung verbunden. Im vorliegenden
Fall erfolgt die Datenübertragung zur
Datenverarbeitungseinrichtung auf drahtlosem Wege, so daß
der Pilot P in seiner Bewegungsfreiheit nicht eingeschränkt
ist.
Wie in Fig. 5 illustriert, läßt sich das Visier 8 des Helms
6, oder ein Teil des Visiers 8, hochklappen, was
insbesondere bei der Start- oder Landephase des
Hubschraubers F von Vorteil sein kann, falls ein Start in
unmittelbarer Nähe des Piloten P erfolgt.
Die an der Innenseite des Helmvisiers 8 befindliche
Abbildungseinrichtung 4 ist bei dem vorliegenden Beispiel
als räumlich gebogener Bildschirm ausgelegt, dessen Form
der Form des Visiers 8 und des Helms 6 angepaßt ist.
Generell kann auch ein Flachbildschirm verwendet werden,
die mit einem solchen Gerät erzielbaren subjektiven
räumlichen Eindrücke sind jedoch vergleichsweise weniger
ausgeprägt. Als Bildschirm hat sich besonders ein TFT-
Bildschirm (TFF: thin film transisitor) von Vorteil
erwiesen. Die Abbildungseinrichtung 4 umfaßt einen
Blickwinkelbereich größer 180 Grad und entspricht damit
etwa dem normalen Sichtbereich eines Menschen. Je nach
Anwendungsfall kann der Blickwinkelbereich natürlich
reduziert oder vergrößert sein.
Der Bildschirm der Abbildungseinrichtung 4 ist in zwei
Einzelabbildungsabschnitte unterteilt ist, wobei jeder
Einzelabbildungsabschnitt einem Auge des Piloten P
zugeordnet ist, so daß bei entsprechender Darstellungsweise
einer Abbildung ein stereoskopischer Effekt zu erzielen
ist. Diese Bauweise korrespondiert mit der stereoskopische
Bilderfassungseinrichtung 2 des Hubschraubers.
Wie in Fig. 6 veranschaulicht, kann die dem Piloten P
zugeordnete Abbildungseinrichtung 4 auch an einer Brille 14
oder an einer vergleichbaren Vorrichtung angeordnet und am
Kopf K des Piloten P getragen sein. Ebenso ist es natürlich
denkbar eine derartige Vorrichtung () in geeigneter
Position an anderen Körperteilen des Piloten P oder an
einer von dem Piloten P getrennten, eventuell beweglichen,
Halterung anzuordnen.
Die Abbildungseinrichtung 4 ist über eine geeignete
Schnittstelle mit der dem Piloten P zugeordneten
Datenverarbeitungseinrichtung verbunden.
Das erfindungsgemäße unbemannte Fortbewegungsmittel, d. h.
der Hubschrauber F, dessen Einzelsysteme in
betriebsbereitem Zustand sind, kann nun wie folgt
kontrolliert, bedient, gesteuert oder geregelt werden.
Durch die am Hubschrauber F angeordnete
Bilderfassungseinrichtung 2 wird das sich in dem
Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung 2
befindliche realen Szenario S erfaßt und Bilddaten erzeugt,
die das reale Szenario repräsentieren. Je nach Bedarf und
Auslegung der Bilderfassungseinrichtung 2 können die
Bilddaten das reale Szenario sowohl zwei- als auch
dreidimensional repräsentieren. Diese Bilddaten werden in
der dem Hubschrauber zugeordneten
Datenverarbeitungseinrichtung gegebenenfalls noch weiter
aufbereitet und anschließend an die
Datenübertragungseinrichtung des Hubschraubers geleitet und
von dort direkt oder indirekt zu der dem Piloten P
zugeordneten Empfangseinrichtung übertragen und von dieser
empfangen.
Die empfangenen Bilddaten des realen Szenarios werden an
die dem Piloten P zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung
weitergeleitet und dort, falls erforderlich, weiter
aufbereitet. Dann werden die Bilddaten direkt oder indirekt
zu der am Helm 6 des Piloten P und direkt vor dessen Augen
angeordneten und mittels einer Kopf- und/oder Augenbewegung
des Piloten P mitbewegbaren Abbildungseinrichtung 4
übertragen. Diese Übertragung kann ebenfalls auf drahtlosem
Wege oder über wenigstens eine Datenleitung erfolgen. Auf
Grundlage der Bilddaten wird in der Abbildungseinrichtung 4
eine Abbildung des realen Szenarios erzeugt und angezeigt,
so daß das reale Szenario für den Piloten P sichtbar ist.
Bewegt der Pilot P seinen Kopf K wird die Kopfbewegung von
dem Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensor
in mindestens drei Achsen erfaßt und die Kopfbewegung
repräsentierende Signale erzeugt, nämlich ein
Positionssignal, ein Geschwindigkeits- und ein
Beschleunigungssignal. Diese Signale werden nachfolgend als
Kopfbewegungssignale bezeichnet.
Die Kopfbewegungssignale werden zu der dem Piloten P
zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung übertragen, dort
gegebenenfalls weiter aufbereitet und zu der dem Piloten P
zugeordneten Datenübertragungseinrichtung weitergeleitet.
Von dort werden anschließend die Kopfbewegungssignale
direkt oder indirekt zu der am Hubschrauber angeordneten
Empfangseinrichtung übertragen und von dieser empfangen.
Die empfangenen Kopfbewegungssignale werden, falls
erforderlich, in der Datenverarbeitungseinrichtung des
Hubschraubers aufbereitet und als Stellsignale an die
Stellmotoren der Bilderfassungseinrichtung 2 des
Hubschraubers weitergeleitet. Die Stellmotoren werden
demnach in Abhängigkeit der aus den Kopfbewegungssignalen
resultierenden Stellsignale betätigt und zwar in einer
Weise, die im wesentlichen genau der von dem Piloten P
ausgeführten Kopfbewegung entspricht. Dadurch erfaßt die
Bilderfassungseinrichtung 2 das reale Szenario in einen
neuen Sichtbereich, nämlich einem Sichtbereich, der im
wesentlichen dem Sichtbereich entspricht, der sich ergäbe,
falls sich die Augen des Piloten P an der Position der
Bilderfassungseinzelvorrichtungen 2.1, 22 der
Bilderfassungseinrichtung 2 befänden und der Pilot P die
besagte Kopfbewegung vor Ort durchführte.
Die neuen Bilddaten werden wiederum in der oben bereits
erläuterten Art und Weise zum Piloten P übertragen und in
der Abbildungseinrichtung 4 zur Anzeige gebracht. Die
Bilddaten können des weiteren in einem in den Figuren nicht
dargestellten Speichermedium gespeichert und für spätere
Anwendungen zur Verfügung gestellt werden.
Der Pilot P steuert also durch seine Kopfbewegung im
wesentlichen die Bewegung der Bilderfassungseinrichtung 2
des Hubschraubers und ist damit in der Lage Abbildungen zu
sehen, die im wesentlichen Abbildungen entsprechen, die
sich durch reales Sehen und eine reale Kopfbewegung vom
Hubschrauber aus ergeben würden. Damit wird der Pilot P in
die Lage versetzt sich in dem Raum, durch den sich der
Hubschrauber bewegt, umzusehen. Die durch dieses Verfahren
erzielte subjektive Sinnestäuschung des Piloten P kann so
ausgeprägt sein, daß dem Piloten P der Eindruck entsteht er
befände sich selbst im Hubschrauber.
Anstelle der Kopfbewegung des Piloten P kann bei geeigneten
Sensoren auch eine Augenbewegung des Piloten P erfaßt und
analog zu der oben dargelegten Arbeitsweise verfahren
werden. Die dafür erforderlichen Apparaturen und
Rechenleistungen sind jedoch bei weitem aufwendiger.
Ähnlich wie die Erfassung der Kopf- und/oder Augenbewegung
des Piloten P kann mittels der des mindestens einen
Bewegungs- und/oder Positionssensor () zum Erfassen
wenigstens einer Bewegung und/oder Position der beweglichen
Bilderfassungseinrichtung 2 wenigstens einer Bewegung
und/oder Position der am Hubschrauber F angeordneten
beweglichen Bilderfassungseinrichtung 2 erfaßt werden. Wie
bei den o.g. Kopfbewegungssensoren ist es
vorteilhafterweise vorgesehen, daß auch die Sensoren der
Bilderfassungseinrichtung 2 wenigstens eine Position
und/oder einen Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsvektor
der Bewegung der Bilderfassungseinrichtung 2 ermitteln
können.
Die Datensignale dieser Sensoren können auf analoge Weise
wie die Bilddaten zum Piloten P und der ihm zugeordneten
Datenverarbeitungseinrichtung übertragen werden.
Zusammen mit den Kopfbewegungssignalen und mittels einer
vorzugsweise in der dem Piloten P zugeordneten
Datenverarbeitungseinrichtung integrierten Steuer- oder
Regeleinrichtung, die sich allerdings auch im Hubschrauber
befinden kann, ist somit eine exaktere Steuerung oder
Regelung der Bewegung der Bilderfassungseinrichtung 2, der
erzielten Bilddaten und der Darstellung der Abbildung ()
des realen Szenarios in der Abbildungseinrichtung 4 und
eine bessere Justierung oder Feineinstellung möglich.
Bei sehr großen Übertragungsstrecken zwischen Hubschrauber
F und Piloten P kann es vorkommen, daß es bei der Anzeige
oder Darstellung eines aktualisierten Sichtbereich des
realen Szenarios, wobei die Aktualisierung des
Sichtbereiches durch eine Kopfbewegung des Piloten P und
eine dementsprechende Bewegung der
Bilderfassungseinrichtung 2 des Hubschraubers F initiiert
ist, in der dem Piloten P zugeordneten
Abbildungseinrichtung 4 zu einer gewissen Verzögerung oder
einem merklichen Nacheilen kommt, was wiederum das
subjektive Sehgefühl und Raumempfinden des Piloten P
beeinträchtigen kann. Aus diesem Grund ist es
erfindungsgemäß vorgesehen, daß durch den am Helm 6 des
Piloten P angeordneten Geschwindigkeits- und
Beschleunigungssensor wenigstens ein Geschwindigkeits- oder
Beschleunigungsvektors der Kopfbewegung des Piloten P
erfaßt und ein den Geschwindigkeits- und/oder
Beschleunigungsvektors der Kopfbewegung repräsentierendes
Signal erzeugt wird (in der Regel sind zwei
Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsvektoren ausreichend,
da sich die ausgeprägtesten Veränderungen des
Sichtbereiches des Piloten P und damit der
Bilderfassungseinrichtung 2 durch seitlich Kopfdrehungen
und Kopf-Nickbewegungen des Piloten P ergeben). Dieses
Signal wird ebenfalls direkt oder indirekt zu der am
Hubschrauber F angeordneten Empfangseinrichtung übertragen.
Mit Hilfe dieses Signals werden dann die Stellmotoren der
Bilderfassungseinrichtung 2 angesteuert und zwar auf solch
eine Weise, das die Bewegung der Bilderfassungseinrichtung
2 der entsprechenden Kopfbewegung des Piloten P vorauseilt.
In besonderen Fällen kann es von Vorteil sein, die Bewegung
der Bilderfassungseinrichtung 2 der entsprechenden
Kopfbewegung des Piloten P nacheilen zu lassen, im
allgemeinen wird jedoch das Vorauseilen angewendet werden.
Dies hat den Vorteil, daß das oben erläuterte nachteilige
Nacheilen der Darstellung des realen Szenarios in der
Abbildungseinrichtung 4 des Piloten P im wesentlichen
vermieden werden kann.
Aufgrund der Werte der ermittelten Geschwindigkeits-
und/oder Beschleunigungsvektoren der Kopfbewegung des
Piloten P und empirischer Daten, insbesondere
kybernetischer und ergonomischer Daten, kann eine Aussage
getroffen werden, wie weit eine beginnende Kopfbewegung des
Piloten P fortgesetzt werden wird. Diese Aussage, die eine
Berechnung erfordert, kann zum Beispiel in der dem Piloten
p zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt
und das zum Hubschrauber zu übertragende Signal, daß wie
oben dargelegt später für ein Vorausführen der
Bilderfassungseinrichtung 2 verantwortlich ist,
gegebenenfalls noch vorher weiter aufbereitet oder
manipuliert werden, um den gewünschten Effekt zu erzielen.
Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die durch die
oben beschriebenen Sensoren der am Hubschrauber F
angeordneten Zusatzsysteme erfaßten Sekundärdaten und die
daraus resultierenden, die Sekundärdaten repräsentierenden
Sekundärdatensignale direkt oder indirekt zu der dem
Piloten P zugeordneten Empfangseinrichtung () zu
übertragen. Die empfangenen Sekundärdatensignale werden
wiederum über eine geeignete Schnittstelle in die dem
Piloten P zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung
eingegeben. Mittels der Datenverarbeitungseinrichtung
werden auf Grundlage der empfangenen Datensignale die
Sekundärdaten darstellende Bilddaten erzeugt. Mittels
dieser Bilddaten wird nun in der Abbildungseinrichtung 4
des Piloten P eine virtuelle Abbildung erzeugt und
angezeigt, so daß die Sekundärdaten wie auf einem
Instrument für den Piloten P optisch sichtbar werden. Je
nach Art der übermittelten Sekundärdaten kann aber auch ein
anderes durch Sinneswahrnehmung des Piloten P erfaßbares
Referenzsignal erzeugt werden, z. B. ein akustisches
Warnsignal oder dergleichen. Dies kann etwa bei einer
Überziehwarnung sinnvoll sein.
Die Anzeige der virtuellen Abbildungen der Sekundärdaten in
der Abbildungseinrichtung 4 kann zusammen mit oder getrennt
von der Abbildung () des realen Szenarios erfolgen. Fig. X
zeigt aus der Sicht des Piloten P einen schematischen Blick
in die Abbildungseinrichtung 4, die einen Anzeigebereich
für die Abbildung des realen Szenarios, einen
Anzeigebereich für Abbildungen von Sekundärdaten sowie
einen weiteren Anzeigebereich umfaßt, auf den später noch
Bezug genommen werden wird.
Die virtuellen Abbildungen der Sekundärdaten müssen, sofern
sie in der Abbildungseinrichtung 4 angezeigt werden sollen,
durch geeignete Programmroutinen vorzugsweise in der dem
Piloten P zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung
erzeugt werden. Da zur Darstellung jedoch nur relativ
einfache Bildelemente erforderlich sind, bedarf dies keiner
großen Rechnerleistungen und Rechenzeiten.
Sekundärdaten können jedoch auch von der Pilotenseite
ausgehen: Der Pilot P spricht in die am Helm 6 angeordnete
Mikrofoneinrichtung (vergl. Fig. 4) und die Sprachsignale
werden mittels der Datenübertragungseinrichtung zum
Hubschrauber F übertragen und dort mittels der
Lautsprechereinrichtung wiedergegeben. Eine Kommunikation
zwischen Piloten P und Kopiloten Pc mittels der Mikrofon-
und Lautsprechereinrichtung eines jeweiligen Helmes 6 sind
ebenfalls möglich.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die dem Kopiloten
Pc zugeordneten Systeme im wesentlichen denen des Piloten P
entsprechen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen die
Abbildungseinrichtung 4 des Piloten P und die durch Kopf-
und/oder Augenbewegungen des Piloten P ausgelösten Routinen
unabhängig von denen des Piloten P auszubilden, so daß der
Kopilot Pc unabhängig vom Piloten P weitere Zusatzaufgaben
übernehmen kann. Des weiteren ist es im Rahmen der
Erfindung vorgesehen, einen dritten Beteiligten, zum
Beispiel einen von Pilot P und Kopilot Pc völlig
unabhängigen Operator über geeignete Schnittstellen in das
System einzukoppeln und bei Bedarf zu Informations-,
Kontroll- oder Beobachtungszwecken in das dem Piloten P
und/oder Kopiloten Pc zugeordnete Bilddaten- und
Datenmaterial Einsicht nehmen zu lassen. Für den Operator
ist als Abbildungseinrichtung in der Regel ein einfacher
Bildschirm ausreichend. Überdies ist es denkbar den
Operator über eine Kameraeinrichtung aufzunehmen und die
Abbildung des Operators als weitere Realabbildung in die
Abbildungseinrichtung 4 des Piloten P und/oder Kopiloten Pc
einzuspeisen.
Da das erfindungsgemäße Fortbewegungsmittelsystem und das
dazugehörige Verfahren Bilddaten eines realen Szenarios
verwenden, sind im Vergleich zur Erzeugung "virtueller
Realitäten" vergleichsweise geringere Rechenleistungen der
verwendeten Datenverarbeitungseinrichtung erforderlich.
Dadurch läßt sich ein sehr schneller Bildaufbau erzielen.
Die Darstellung von virtuellen Kontrollelementen oder
Zusatzinformationen, die mit der Abbildung des realen
Szenarios in der Abbildungseinrichtung 4 des Piloten P
wahlweise überlagert werden kann, bedarf aufgrund der in
der Regel vergleichsweise einfachen Bildelemente ebenfalls
nur einer geringen Rechnerleistung.
Wie oben bereits einleitend erläutert und in Fig. 1
schematisch skizziert, verfügt das erfindungsgemäße
Fortbewegungsmittelsystem über eine reale
Steuereinrichtung. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei
der reale Steuereinrichtung um einen an der Armlehne eines
Sitzes, auf dem der Pilot P zum Steuern Platz nimmt,
angeordneten Steuerknüppel (sidestick) und zusätzliche
Bedienelemente. Im Fußbereich des Piloten P sind Pedale
vorgesehen. In der Fig. 1 ist lediglich der Steuerknüppel
angedeutet. Mit dem Steuerknüppel kontrolliert der Pilot P
die zyklische Rotorsteuerung des Hubschraubers und mit den
Pedalen die Heckrotorsteuerung. Damit ist der Hubschrauber
in drei Achsen steuerbar. Als Beispiel für die zusätzlichen
Bedienelemente ist zum Beispiel der Pitch für die
kollektive Rotorsteuerung und Schalter zum Aktivieren oder
Deaktivieren der Antriebseinrichtung des Hubschraubers oder
zum Betätigen dessen Zusatzsystemen zu nennen. Die
genannten Steuer- und Bedienelemente sind mit Signalgebern
ausgestattet, die ein den jeweiligen Steuerbefehl
repräsentierendes Steuersignal ausgeben. Dieses
Steuersignal wird über die dem Piloten P zugeordnete
Datenverarbeitungseinrichtung oder direkt zu der dem
Piloten P zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung
geleitet und von dort direkt oder indirekt zum Hubschrauber
übertragen. Die empfangenen Steuersignal werden direkt oder
über die Datenverarbeitungseinrichtung zu den Aktuatoren ()
zum Betätigen der Steuerelemente und Zusatzsteuerelemente
des Hubschraubers weitergeleitet und eine der Steuer- oder
Bedienaktion des Piloten P entsprechende Steuerung oder
Aktion bewirkt.
Wie in den Fig. 4 und 5 zu erkennen, ist am Helm 6 des
Piloten P eine Mikrofoneinrichtung angeordnet, die neben
der oben bereits beschriebenen Funktion der Aufnahme von
Sprachgeräuschen, die dann zum Kopiloten Pc oder
Hubschrauber übertragen und wiedergegeben werden, noch
weiteren Funktionen dient, nämlich der Erfassung und
Weitergabe von Sprachbefehlen. Hierfür steht die
Mikrofoneinrichtung über geeignete Schnittstellen mit der
dem Piloten P zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung in
Verbindung. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist
hardwaremäßig mit einem Spracherkennungsmodul und
softwaremäßig mit einem Spracherkennungsprogramm
ausgerüstet. Die von dem Piloten P in die
Mikrofoneinrichtung gesprochenen Befehle werden mit Hilfe
des Spracherkennungsmoduls und -programms ausgewertet und
mittels der Datenverarbeitungseinrichtung ein dem Befehl
entsprechendes Befehlssignal generiert. Dieses kann, wie
oben bei den Steuersignalen der realen Steuereinrichtung
beschrieben, z. B. zum Hubschrauber übermittelt und mit
Hilfe des Befehlssignal adäquat eine dem Befehl
entsprechende Steueraktion ausgelöst werden.
Neben oder statt der realen Steuereinrichtung kann
erfindungsgemäß für den Piloten P und/oder Kopiloten Pc
eine virtuelle Steuer- oder Kontrolleinrichtung vorgesehen
sein. Bei dieser virtuelle Steuereinrichtung handelt es
sich um eine künstlich durch ein Programm der
Datenverarbeitungseinrichtung erzeugte nicht reale und in
der Regel als reine Abbildung dargestellte
Steuereinrichtung, mit der der Pilot P jedoch zum Zweck der
Kontrolle bzw. Steuerung des Hubschraubers in Interaktion
treten kann.
Um die virtuelle Steuereinrichtung für den Piloten P
sichtbar zu machen werden mittels der
Datenverarbeitungseinrichtung und einer geeigneten
Programmroutine Bilddaten und damit eine virtuelle
Abbildung der Steuereinrichtung erzeugt und in der
Abbildungseinrichtung 4 des Piloten P zusammen mit oder
getrennt von der Abbildung () des realen Szenarios und den
eventuellen Darstellungen der Sekundärdaten abgebildet. Bei
der Abbildung der virtuelle Steuereinrichtung kann es sich
zum Beispiel um das Bild eines Instrumentenbrettes mit
Bedienelementen handeln.
Um eine Steueraktion des Piloten P an der virtuellen
Steuereinrichtung erfassen zu können oder eine Interaktion
zu ermöglichen sind indes weitere Schritte erforderlich.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in dem den
Piloten P umgebenden Raum und in einem ergonomisch
günstigen Abstand vor dem Piloten P eine imaginäre,
virtuelle Bezugsebene aufgebaut, deren Position durch
Vektoren in der Datenverarbeitungsvorrichtung dargestellt
ist. Diese Bezugsebene stellt im Prinzip eine einfache
Oberfläche des Instrumentenbrettes dar. Des weiteren in dem
den Piloten P umgebenden Raum wenigstens ein erster
Bezugspunkt definiert. Auch dieser Bezugspunkt wird in der
Datenverarbeitungsvorrichtung als Vektor dargestellt.
Ferner wird wenigstens ein zweiten Bezugspunkt () auf der
virtuellen Bezugsebene () definiert, wobei dieser zweite
Bezugspunkt () die Position eines virtuellen Steuer- oder
Bedienelements () auf dem virtuellen Steuerpanel ()
repräsentiert. Zur Definition eines rechteckigen
Bedienelementes, z. B. eines Tastschalters eigenen sich
vorzugsweise vier Zweitbezugspunkte. Auch diese werden in
der Datenverarbeitungsvorrichtung als Vektoren dargestellt.
Für eine erleichterte Erläuterung wird nachfolgend jedoch
nur von einem zweiten Bezugspunkt ausgegangen. Zur
Darstellung des virtuellen Tastschalters ist die
Bezugsebene eigentlich nicht notwendig, sie wird jedoch
definiert, um das eigentliche Instrumentenbrett, auf dem
sich der Tastschalter befindet, d. h. die Zwischenräume
zwischen Schaltern zu simulieren. Zwischen dem ersten und
dem zweiten Bezugspunkt wird mittels der
Datenverarbeitungseinrichtung ein Referenzvektor gebildet,
der die genaue Position des zweiten Bezugspunktes relativ
zum ersten Bezugspunkt darstellt. Zur Erfassung einer
Steueraktion des Piloten P wird nun mittels der
Datenverarbeitungsvorrichtung wenigstens ein dynamischer
Vektor zwischen dem ersten Bezugspunkt und wenigstens einem
dritten Bezugspunkt an einem die Steueraktion ausführenden
Körperteil des Piloten P und/oder an einer vom Piloten P
getragenen Hilfsmittel zum virtuellen Bedienen des
virtuellen Bedienelementes gebildet. Dieser Vektor wird
dynamischer Vektor genannt, weil er sich je nach aktueller
Position des dritten Bezugspunktes, der von einer Bewegung
des Piloten P abhängt, ständig ändert. Zwischen dem
Referenzvektor () und dem dynamischen Vektor () wird durch
Vektoraddition oder -subtraktion ein Vergleichswert
gebildet, der wiederum ein Vektor ist. Sobald der
Referenzvektor () und der dynamische Vektor ()
übereinstimmen oder in einem vorbestimmten Toleranzbereich
liegen wird dann durch ein geeignetes Signal ein
Steuerereignis ausgelöst. Tritt dieses Steuerereignis ein
wird erfindungsgemäß in der Regel auch eine von dem Piloten
P durch Sinneswahrnehmung erfaßbare Rückmeldung über die
Auslösung des Steuerereignisses getätigt.
Eine Einrichtung zur Ausführung der obigen
Verfahrensschritte umfaßt neben der bereits erwähnten
Datenverarbeitungseinrichtung eine Sensoreinrichtung, die
vorzugsweise den ersten Bezugspunkt und einen Signalgeber,
der vorzugsweise den dritten Bezugspunkt repräsentiert,
wobei der Signalgeber ein von der Sensoreinrichtung
erfaßbares Signal abgibt, aus dem die Position des dritten
Bezugspunktes relativ zum ersten Bezugspunkt bestimmbar
ist. Bei dem Signalgeber kann es sich z. B. um einen
Signalgeber handeln, der elektrische oder
elektromagnetische Signale, Funksignale, Infrarotsignale,
Ultraschallsignale, Lichtsignale, insbesondere Lasersignale
oder dergleichen abgibt. Die verwendete Sensoreinrichtung
ist dann entsprechend auf den Signalgeber abgestimmt. Die
Sensoreinrichtung ist über eine geeignete Schnittstelle mit
der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden. Der
Signalgeber ist im vorliegenden Fall an einem vom Piloten P
an einer Hand getragenen Datenhandschuh angeordnet, und
zwar in dem Fingerkuppenbereich desjenigen Fingers, mit der
die Bedienung des virtuellen Tastschalters ausgeführt wird.
An der gleichen Stelle umfaßt der Datenhandschuh eine mit
der Datenverarbeitungseinrichtung drahtlos oder über
wenigstens eine Datenleitung korrespondierende
Drucksimulationseinheit, die die durch Sinneswahrnehmung
erfaßbare Rückmeldung über die Auslösung des
Steuerereignisses, d. h. die Betätigung des Tastschalters
durchführt. Über eine geeignete Rechenroutine der
Datenverarbeitungseinrichtung wird die Schalterbetätigung
gleichzeitig in der Abbildungseinrichtung 4 des Piloten P
visuell sichtbar gemacht.
Damit die Hand des Piloten P, der bei herabgeklapptem
Visier 8 ja sämtliche visuellen Informationen über die
Abbildungseinrichtung 4 erhält, für diesen sichtbar wird,
ist der Datenhandschuh überdies mit einem Positionssensor
ausgestattet, der über eine geeignete Schnittstelle mit der
Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist und im
vorliegenden Fall die Position der Fingerkuppe
repräsentierende Signale liefert. Mit Hilfe dieser Signale
und weiterer Rechenroutinen kann eine Abbildung einer
virtuellen Hand in der Abbildungseinrichtung 4 des Piloten
P dargestellt werden. Die Position kann jedoch auch mit
Hilfe der im vorherigen Absatz genannten Signalgeber
ermittelt werden.
Anstelle des oben genannten Datenhandschuhes kann in einer
aufwendigen Ausführungsform auch ein sog. Cybersuit
Anwendung finden, d. h. eine kleidungsstückartige, vom
Piloten P am Körper tragbare Vorrichtung, die mit einer
Vielzahl von zur Interaktion mit der realen und/oder
virtuellen Steuereinrichtung vorgesehenen
Sensoreinrichtungen und Rückmeldesystemen ausgestattet ist,
die dem Piloten P durch Sinneswahrnehmung erfaßbare
Ereignisse simulieren.
Alternativ zu der oben beschriebenen Vektormethode kann mit
Hilfe von geeigneten Kreiselsystemen z. B. auch eine
Trägheitsnavigationsmethode eingesetzt werden, die die
Position des eine Steueraktion auslösenden Körperteils des
Piloten P oder einer für diese Zwecke zur Hilfe genommenen
Einrichtung aufgrund der vom in der Einrichtung oder an dem
Körperteil angeordneten Kreiselsystem gelieferten Daten
berechnet und bei Erreichen einer rechnerisch vorbestimmten
Bedienelementposition ein Steuerereignis auslöst.
Ferner ist als Hilfsmittel zur Ausführung einer virtuellen
Steueraktion auch eine mausartige, joystickartige oder
trackballartige Vorrichtung denkbar oder ein vom Piloten P
frei gehaltener Handgriff (ggf. mit weiteren
Bedienelementen, Knöpfen, Schaltern), der ein eingebautes
Kreiselsystem umfaßt, daß die ein- oder mehrachsige
Bewegung des Handgriffes repräsentierende Signale abgibt.
Solche Vorrichtungen korrespondieren wiederum mit der
Datenverarbeitungseinrichtung.
Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung eine Auswahl aus
einer Vielzahl von verschieden möglichen
Datenübertragungswegen zwischen dem Hubschrauber und
Piloten P, bzw. zwischen der dem Piloten P zugeordneten
Übertragungs-/Empfangseinrichtung und der dem Hubschrauber
zugeordneten Übertragungs-/Empfangseinrichtung. Befindet
sich die dem Piloten P zugeordneten Übertragungs-
/Empfangseinrichtung oder die Datenverarbeitungseinrichtung
nicht in unmittelbarer Nähe des Piloten P kann ebenfalls
ein weiterer Übertragungsweg zwischen der Übertragungs-
/Empfangseinrichtung und dem Piloten P direkt zugeordneten
Systemen oder zwischen Piloten P und der
Datenverarbeitungseinrichtung oder zwischen der
Übertragungs-/Empfangseinrichtung und der
Datenverarbeitungseinrichtung entstehen. Auch dies geht aus
der Fig. 7 hervor.
Allgemein erfolgt die direkte oder indirekte Übertragung
der zwischen Piloten P und Hubschrauber, und umgekehrt,
transferierten Daten jedoch über mindestens eine
Datenleitung und/oder über mindestens einen drahtlosen
Übertragungsweg. Neben den bisher eingeführten
Bezugszeichen kennzeichnen in der Fig. 7 das Bezugszeichen
x einen Satelliten, x ein Flugzeug und x ein Fahrzeug.
Befinden sich die dem Piloten P zugeordnete Übertragungs-
/Empfangseinrichtung und Empfangseinrichtung in
unmittelbarer Nähe des Piloten P so ist diese Konfiguration
mit dem zusammenfassenden Bezugszeichen H gekennzeichnet.
Die seitens des Hubschraubers oder des Piloten P
ausgehenden verschiedenen Datensignale müssen nicht
zwingendermaßen den gleichen Übertragungsweg gehen. So kann
es etwa von Vorteil sein vom Piloten P ausgehende
Sprachgeräusche über ein Fernsprechnetz drahtlos und über
Datenleitungen und die vom Hubschrauber ausgehenden
Bilddaten des realen Szenarios via Satellit laufen zu
lassen.
Für einige Einsatzbereich hat es sich als vorteilhaft
herausgestellt, daß die direkte oder indirekte Übertragung
der zum und/oder vom Hubschrauber F aus übermittelten
Signale über mindestens eine Relaisstation erfolgt, die die
Reichweite der Datenübertragung oder die
Übertragungsqualität verbessert. Bei einer solchen
Relaisstation kann es sich um eine mobile oder örtlich
fixierte Relaisstation handeln. Für die weitere
Beschreibung wird angenommen, daß es sich um eine mobile
Relaisstation handelt, nämlich eine Relaishilfseinrichtung,
die, wie in Fig. 1 skizziert, im Hubschrauber
mittransportierbar und über eine am Hubschrauber
angeordnete Absetz- und Aufnehmeinrichtung absetzbar und
wieder in den Hubschrauber aufnehmbar ist.
Wird für die Übertragung von Daten zwischen Hubschrauber
und Piloten P eine Funkverbindung verwendet, so existieren
Umgebungseinflüsse, die die Übertragung erheblich
beeinflussen können. So ist z. B. die Übertragung von
Funksignalen in einem Gebäude üblicherweise sehr schlecht.
Soll der Hubschrauber nun in das Gebäude einfliegen, wozu
er aufgrund der Miniaturisierung durchaus fähig ist, kann
es zur Verbesserung der Übertragung von Vorteil sein, daß
vor dem Einflug in das Gebäude die Relaishilfseinrichtung
aktiviert und abgesetzt und so die Übertragung zwischen
Hubschrauber und Piloten P erheblich verbessert wird. Nach
Beendigung der Mission kann die Relaishilfseinrichtung
wieder aufgenommen und deaktiviert werden.
Dieses Verfahren bietet sich, wie oben bereits erwähnt,
auch an, um die Reichweite der Datenübertragung zwischen
Piloten P und Hubschrauber zu vergrößern. Sobald das
Fortbewegungsmittel (F) den Sende-/Empfangsbereich () der
dem Piloten P zugeordneten Übertragungs- () und/oder
Empfangseinrichtung() (auch Hauptstation H genannt) oder
einer weiteren zwischengeschalteten Relaisstation ()
verläßt wird ebenfalls die Relaishilfseinrichtung ()
aktiviert und abgesetzt. Fliegt der Hubschrauber erneut in
den Sende-/Empfangsbereich () der Hauptstation (H) oder
einer Relaisstation () ein wird die Relaishilfseinrichtung
wieder aufgenommen und deaktiviert. Natürlich kann auch von
einem Wiederaufnehmen der Relaishilfseinrichtung abgesehen
werden.
Ferner ist es erfindungsgemäß möglich die Relaisstation ()
in einem Zusatzfortbewegungsmittel () anzuordnen.
Der Einsatz von Relaisstationen mit einer jeweils relativ
geringen Reichweite, die zu einer Relaisstationenkette
zusammengefaßt sind kann insbesondere für militärische
Zwecke sinnvoll sein, wenn eine Ortung des Hubschraubers
erschwert werden soll.
Der vorliegende Hubschrauber ist mit eine Autopiloten
ausgerüstet, der vom Piloten P aktiviert werden kann oder
der sich über eine geeignete Programmroutine automatisch
aktiviert, z. B. sobald sich der Hubschrauber F außerhalb
des Sende-/Empfangsbereiches der Hauptstation (H) bzw.
mindestens einer Relaisstation bewegt. Vorzugsweise wird
dann eine Steueraktion vom Autopiloten ausgelöst, die den
Hubschrauber wieder in den Sende-/Empfangsbereiches der
Hauptstation zurückmanövriert. Von solch einer
Rückholfunktion kann jedoch auch bewußt abgesehen werden,
z. B. um den Hubschrauber von einem ersten Piloten P in ein
Gebiet zu fliegen in dem keine Übertragung möglich ist zu
einem Gebiet, in dem ein zweiter Pilot dann die Kontrolle
des Hubschraubers übernimmt.
Zur Ortung des Hubschraubers und für Navigationszwecke ist
dieser mit einem Ortungs- und Navigationssystem
ausgestattet. Das Ortungssystem kann in einer
Ausführungsform zum Beispiel die Übertragungseinrichtung
selbst sein, da ihre Signale für eine Ortung geeignet sind.
Als Navigationssystem bietet sich insbesondere ein GPS-
System an, da es aufgrund seines äußerst geringen Gewichtes
vorteilhaft im Hubschrauber mitzuführen ist. Die
Navigationssignale können ebenfalls als Sekundärdaten zum
Piloten P übertragen werden. Des weiteren hat es sich als
positiv herausgestellt das Fortbewegungsmittelsystem mit
einer Transpondereinrichtung sowie Chiffriereinrichtungen
und Dekodern auszustatten.
Das erfindungsgemäße Fortbewegungsmittelsystem kann darüber
hinaus mit wenigstens einer dem Piloten P zugeordneten
Simulationseinrichtung zur Simulation der Bewegungen und
Zustände des Hubschraubers versehen sein.
Vorteilhafterweise kann hierbei die reale und/oder
virtuelle Steuereinrichtung () des
Fortbewegungsmittelsystem die Simulationsvorrichtung
umfassen oder umgekehrt. Bei der virtuellen
Steuereinrichtung () kann der o.g. Cybersuit zum Beispiel
die Simulationsvorrichtung darstellen. Die reale
Steuereinrichtung, auf deren Sitzeinrichtung der Pilot P in
der oben beschriebenen Ausführungsform Platz nimmt, kann
dagegen mit Bewegungsmitteln zum Bewegen der
Sitzeinrichtung entsprechend den Hubschrauberbewegungen in
ein oder mehreren Achsen ausgerüstet sein.
Das oben für einen Piloten P bzw. einen Piloten P und einen
Kopiloten Pc beschriebene unbemannte
Fortbewegungsmittelsystem und das dazugehörige Verfahren
kann für mehrere Operatoren erweitert werden. Anstelle der
Kopfbewegung des Piloten P kann in analoger Weise auch eine
Augenbewegung des Piloten P erfaßt und entsprechend
ausgewertet werden. Falls erforderlich, ist es ferner
möglich im Übertragungsweg zwischen Piloten P und
Fortbewegungsmittel, bzw. umgekehrt, auch wenigstens eine
Zwischenspeicherung der zwischen Fortbewegungsmittel und
Piloten P übertragenen Daten in einem geeigneten
Speichermedium durchzuführen. Erfolgt die Datenübertragung
zwischen Fortbewegungsmittel und Piloten P über eine
Datenleitung kann meist die dem Fortbewegungsmittel
zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung entfallen, die
dem Piloten P zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung
übernimmt dann deren Aufgaben.
Des weiteren können die verschiedenen zwischen Piloten P
und Fortbewegungsmittel, bzw. umgekehrt, transferierten
Daten oder Datensignale auf verschiedenen oder gleichen
Wegen übertragen werden. Auch ist es nicht immer zwingend
erforderlich, daß die einzelnen Verfahrensschritte des
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kontrollieren des
unbemannten Fortbewegungsmittels in der genannten
Reihenfolge oder in Gesamtheit durchgeführt werden. Die
oben dargelegten Systeme des unbemannten
Fortbewegungsmittels und des gesamten
Fortbewegungsmittelsystems kön 04425 00070 552 001000280000000200012000285910431400040 0002019731724 00004 04306nen komponentenartig oder
modulartig aufgebaut sein.
Generell ist es auch möglich die am Fortbewegungsmittel
angeordnete Bilderfassungseinrichtung 2 unbeweglich
anzuordnen und auf die bereits detailliert beschriebene
Weise lediglich ein von einer Kopf- und/oder Augenbewegung
des Piloten P unabhängiges "Standbild" eines realen
Szenarios in der Abbildungseinrichtung 4 anzuzeigen. Eine
mögliche Veränderung des Betrachtungsbereiches des realen
Szenarios und damit eine Veränderung des "Standbildes"
ergibt sich dann lediglich durch eine Bewegung des
Fortbewegungsmittels selbst. Eine solche Vorrichtung und
ein solches Verfahren sind jedoch ungleich weniger
eindrucksvoll und realitätssuggerierend als die oben
beschriebene Variante, bei der die
Bilderfassungseinrichtung 2 in Abhängigkeit der Kopf-
und/oder Augenbewegung des Piloten P beweglich ist.
Es ist selbstverständlich, daß die oben erläuterten
Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung der
Erfindung dienen und die Erfindung nicht auf diese
Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr können die
Ausführungsvarianten im Sinne der Erfindung je nach
Anwendungsfall erheblich variieren, wobei diese auch
sämtliche Kombinationen der Merkmale der einzelnen
Patentansprüche umfassen, die Schilderung dieser
Kombinationen würde den Rahmen der Beschreibung indes
sprengen.
Bezugszeichen in den Ansprüchen und der Beschreibung dienen
dem besseren Verständnis und sollen den Schutzumfang der
Erfindung nicht einschränken.
2
Bilderfassungseinrichtung
4
Abbildungseinrichtung
x TFT-Bildschirm
x TFT-Bildschirm
6
Helm
8
Visier
10
Mikrofon
12
Lautsprecher
14
Brille
F Hubschrauber, Fortbewegungsmittel
K Kopf des Piloten P, Pc
P Pilot
Pc Kopilot
S reales Szenario
x Achse
y Achse
z Achse
Bilderfassungseinrichtung
x Bilderfassungseinrichtung
x Bilderfassungseinzeleinrichtungen
x Stellmotoren
x Bewegungs- und Positionssensor
x Zielerfassungseinrichtung
x Zielverfolgungseinrichtung
x Niederschlagsabscheidungseinrichtung Senden/Empfangen
x Empfangs-/Übertragungseinrichtung (Pilot)
x Empfangs-/Übertragungseinrichtung (Hubschrauber)
Datenverarbeitung
x Datenverarbeitungseinrichtung (Pilot)
x Datenverarbeitungseinrichtung (Hubschrauber)
Abbildungseinrichtung
x Abbildungseinrichtung
x TFT-Bildschirm
x Abbildungsabschnitt für stereoskopische Darstellung
x Abbildungsabschnitt für Szenario
x Abbildungsabschnitt für Sekundärdaten
x Abbildungsabschnitt für virtuelle Kontrolleinrichtung
x virtuelle Bedienelement
x Augenpositionen Helm/Brille
x Helm
x Visier
x Mikrofon
x Lautsprecher
x Brille
x Sender/Empfänger für Kopfbewegungssignal und Bilddaten Daten/Signale:
x Bilddaten des realen Szenarios (S)
x Abbildung des realen Szenarios (S)
x Kopfbewegungssignal Sensoren:
x Sensoreinrichtung für Kopf- und/oder Augenbewegung
x
F Hubschrauber, Fortbewegungsmittel
K Kopf des Piloten P, Pc
P Pilot
Pc Kopilot
S reales Szenario
x Achse
y Achse
z Achse
Bilderfassungseinrichtung
x Bilderfassungseinrichtung
x Bilderfassungseinzeleinrichtungen
x Stellmotoren
x Bewegungs- und Positionssensor
x Zielerfassungseinrichtung
x Zielverfolgungseinrichtung
x Niederschlagsabscheidungseinrichtung Senden/Empfangen
x Empfangs-/Übertragungseinrichtung (Pilot)
x Empfangs-/Übertragungseinrichtung (Hubschrauber)
Datenverarbeitung
x Datenverarbeitungseinrichtung (Pilot)
x Datenverarbeitungseinrichtung (Hubschrauber)
Abbildungseinrichtung
x Abbildungseinrichtung
x TFT-Bildschirm
x Abbildungsabschnitt für stereoskopische Darstellung
x Abbildungsabschnitt für Szenario
x Abbildungsabschnitt für Sekundärdaten
x Abbildungsabschnitt für virtuelle Kontrolleinrichtung
x virtuelle Bedienelement
x Augenpositionen Helm/Brille
x Helm
x Visier
x Mikrofon
x Lautsprecher
x Brille
x Sender/Empfänger für Kopfbewegungssignal und Bilddaten Daten/Signale:
x Bilddaten des realen Szenarios (S)
x Abbildung des realen Szenarios (S)
x Kopfbewegungssignal Sensoren:
x Sensoreinrichtung für Kopf- und/oder Augenbewegung
x
1
x. Positionssensor
x
x
2
Geschwindigkeitssensor
x
x
3
Beschleunigungssensor
Zusatzsysteme:
x Aktuatoren für Rotorsteuerung etc.
x Mikrofon-/Lautsprechereinheit (Hubschrauber)
x Staudrucksensor
x Bordbewaffnung
x Autopilot
x Transponder
x GPS-Navigator
Übertragungsstationen
x Hauptstation
x Relaisstation
x Relaishilfseinrichtung
x Satellit
x Flugzeug
x Schiff
Übertragungswege
x Drahtloser Übertragungsweg
x Datenleitung
Datenhandschuh
x Datenhandschuh
x Drucksimulationseinheit
x Positionssensor für 3. Vektor reale Steuereinrichtung
x Steuereinrichtung, reale
x Sitz
x Steuerknüppel (sidestick)
x Pedale
Virtuelle Kontrolleinrichtung
x virtuelle Kontrolleinrichtung
x Bezugsebene
x
Zusatzsysteme:
x Aktuatoren für Rotorsteuerung etc.
x Mikrofon-/Lautsprechereinheit (Hubschrauber)
x Staudrucksensor
x Bordbewaffnung
x Autopilot
x Transponder
x GPS-Navigator
Übertragungsstationen
x Hauptstation
x Relaisstation
x Relaishilfseinrichtung
x Satellit
x Flugzeug
x Schiff
Übertragungswege
x Drahtloser Übertragungsweg
x Datenleitung
Datenhandschuh
x Datenhandschuh
x Drucksimulationseinheit
x Positionssensor für 3. Vektor reale Steuereinrichtung
x Steuereinrichtung, reale
x Sitz
x Steuerknüppel (sidestick)
x Pedale
Virtuelle Kontrolleinrichtung
x virtuelle Kontrolleinrichtung
x Bezugsebene
x
1
. Bezugspunkt
x
x
2
. Bezugspunkt
x
x
3
. Bezugspunkt
x Referenzvektor
x dynamischer Vektor
x virtuelles Bedienelement
x Referenzvektor
x dynamischer Vektor
x virtuelles Bedienelement
Claims (100)
1. Verfahren zum Kontrollieren eines unbemannten
Fortbewegungsmittels (F), umfassend die nachfolgenden
Schritte, jedoch nicht zwingenderweise in der gegebenen
Reihenfolge:
- a) Erfassen wenigstens eines realen Szenarios (S) mittels mindestens einer am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Bilderfassungseinrichtung (2),
- b) Erzeugen von das reale Szenario (S) repräsentierenden Bilddaten (),
- c) direktes und/oder indirektes Übertragen der Bilddaten () des realen Szenarios (S) zu mindestens einer vom Fortbewegungsmittel (F) getrennten und einem getrennt vom Fortbewegungsmittel (F) operierenden Piloten (P) zugeordneten Empfangseinrichtung () und Empfangen der Bilddaten () mittels derselben (),
- d) direktes und/oder indirektes Übertragen der empfangenen Bilddaten () des realen Szenarios (S) zu mindestens einer am Kopf (K), insbesondere direkt vor den Augen des Piloten (P) angeordneten Abbildungseinrichtung (4),
- e) Erzeugen einer Abbildung () des realen Szenarios (S),
- f) Anzeigen der Abbildung () des realen Szenarios (S) in der Abbildungseinrichtung (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Schritte, jedoch nicht zwingenderweise
in der gegebenen Reihenfolge:
- g) Erfassen einer Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten (P),
- h) Erzeugen eines die Kopf- und/oder Augenbewegung repräsentierenden Signals (12),
- i) direktes und/oder indirektes Übertragen dieses Signals (12) zu mindestens einer am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Empfangseinrichtung (14),
- j) Aktivieren oder Steuern oder Regeln wenigstens einer Bewegung der am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Bilderfassungseinrichtung (2) mittels des Signals (12)
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bewegung der am Fortbewegungsmittel (F)
angeordneten Bilderfassungseinrichtung (2) im
wesentlichen simultan zur Kopf- und/oder Augenbewegung
des Piloten (P) erfolgt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Schritte, jedoch nicht zwingenderweise
in der gegebenen Reihenfolge:
- k) Erfassen wenigstens einer Bewegung und/oder Position der am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten beweglichen Bilderfassungseinrichtung (2),
- l) Erzeugen eines die Bewegung und/oder Position der Bilderfassungseinrichtung (2) repräsentierenden Signals (),
- m) direktes und/oder indirektes Übertragen dieses Signals () zu mindestens einer vom Fortbewegungsmittel (F) getrennt angeordneten und dem Piloten (P) zugeordneten Empfangseinrichtung () und Empfangen des Signals () mittels derselben, und
- n) Steuern oder Regeln der Darstellung der Abbildung () des realen Szenarios in der Abbildungseinrichtung (4) mittels dieses Signals ()
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Schritte, jedoch nicht zwingenderweise
in der gegebenen Reihenfolge:
- o) Erfassen wenigstens eines Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsvektors der Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten (P),
- p) Erzeugen eines den Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsvektors der Kopf und/oder Augenbewegung repräsentierenden Signals (),
- q) direktes und/oder indirektes Übertragen dieses Signals () zu mindestens einer am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Empfangseinrichtung (14),
- r) Voraus führen oder Nachführen der wenigstens einen Bewegung der am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Bilderfassungseinrichtung (2) auf Grundlage des Signals ().
6. Verfahren nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch
folgenden weiteren Verfahrensschritt:
- s) Vorausführen oder Nachführen der Anzeige der Abbildung () des realen Szenarios (S) in der Abbildungseinrichtung (4) auf Grundlage des den Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsvektors der Kopf- und/oder Augenbewegung repräsentierenden Signals ().
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Schritte, jedoch nicht zwingenderweise
in der gegebenen Reihenfolge:
- t) Erfassen wenigstens einer realen und/oder virtuellen Steueraktion des Piloten (P),
- u) Erzeugen eines diese Steueraktion repräsentierenden Steuersignals (),
- v) direktes und/oder indirektes Übertragen dieses Steuersignals () zu mindestens einer am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Empfangseinrichtung () und Empfangen des Steuersignals () mittels derselben (),
- w) Aktivieren wenigstens eines Steuer- und/oder Kontrollorgans () und/oder wenigstens einer am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Zusatzeinrichtung () mittels dieses Steuersignals
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Verfahrensschritte, jedoch nicht
zwingenderweise in der gegebenen Reihenfolge:
- x) Erzeugen von Bilddaten mindestens einer virtuellen Steuereinrichtung () und/oder Kontrolleinrichtung,
- y) Erzeugen einer virtuellen Abbildung () der virtuellen Steuereinrichtung und/oder Kontrolleinrichtung mittels dieser Bilddaten und Anzeigen dieser virtuellen Abbildung () in der Abbildungseinrichtung (4) zusammen mit oder getrennt von der Abbildung () des realen Szenarios.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Verfahrensschritte, jedoch nicht
zwingenderweise in der gegebenen Reihenfolge:
- z) Erzeugen von Bilddaten mindestens eines virtuellen Bedienelementes () der virtuellen Steuereinrichtung () und/oder Kontrolleinrichtung,
- aa) Erzeugen einer virtuellen Abbildung () des virtuellen Bedienelementes () mittels dieser Bilddaten und Anzeigen dieser virtuellen Abbildung () auf der virtuellen Abbildung der virtuellen Steuereinrichtung () und/oder Kontrolleinrichtung zusammen mit oder getrennt von der Abbildung () des realen Szenarios.
10. Verfahren nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch
folgenden weiteren Verfahrensschritt:
- ab) Aktivieren und/oder Betätigen eines realen () und/oder virtuellen Bedienelementes () des realen und/oder virtuellen Steuerpanels () mittels des Steuersignals()
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Erfassen einer virtuellen Steueraktion des Piloten
(P) an einem virtuellen Bedienelement () der virtuellen
Steuereinrichtung () und/oder Kontrolleinrichtung
folgende Schritte, jedoch nicht zwingenderweise in der
gegebenen Reihenfolge, umfaßt:
- ab) Definieren wenigstens eines ersten Bezugspunktes () in dem den Piloten (P) umgebenden Raum,
- ac) Definieren einer virtuellen Bezugsebene () in dem den Piloten (P) umgebenden Raum,
- ad) Definieren wenigstens eines zweiten Bezugspunktes () auf der virtuellen Bezugsebene (), wobei dieser zweite Bezugspunkt () die Position des virtuellen Steuerelements () auf dem virtuellen Steuerpanel () repräsentiert,
- ae) Bilden eines Referenzvektors () zwischen dem ersten () und dem zweiten () Bezugspunkt,
- af) Bilden wenigstens eines dynamischen Vektors () zwischen dem ersten Bezugspunkt () und wenigstens einem dritten Bezugspunkts () an einem die Steueraktion ausführenden Körperteil () des Piloten (P) und/oder an einer vom Piloten (P) getragenen Hilfsmittels () zum virtuellen Bedienen eines virtuellen Bedienelementes (),
- ag) Bilden eines Vergleichswertes zwischen dem Referenzvektor () und dem dynamischen Vektor (),
- ah) Auslösen eines Steuerereignisses, sobald der Referenzvektor () und der dynamische Vektor () übereinstimmen oder in einem vorbestimmten Toleranzbereich liegen.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
gekennzeichnet durch
folgenden weiteren Schritt:
- ai) Auslösen einer von dem Piloten (P) durch Sinneswahrnehmung erfaßbaren Rückmeldung () über die Auslösung des Steuerereignisses, sobald Referenzvektor () und Vektor () übereinstimmen oder in einem vorbestimmten Toleranzbereich liegen.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Verfahrensschritte, jedoch nicht
zwingenderweise in der gegebenen Reihenfolge:
- aj) Erfassen von Sekundärdaten des Fortbewegungsmittels oder von am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Zusatzsystemen,
- ak) Erzeugen eines die Sekundärdaten repräsentierenden Sekundärdatensignals (),
- al) direktes und/oder indirektes Übertragen () des Sekundärdatensignals() zu der dem Piloten (P) zugeordneten Empfangseinrichtung () und Empfangen des Sekundärdatensignals () mittels derselben (),
14. Verfahren nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Verfahrensschritte, jedoch nicht
zwingenderweise in der gegebenen Reihenfolge:
- am) Erzeugen von die Sekundärdaten darstellenden Bilddaten auf Grundlage des übermittelten Sekundärdatensignals (),
- an) Erzeugen einer virtuellen Abbildungen () mittels dieser Bilddaten,
- ao) Anzeigen der virtuellen Abbildungen () in der Abbildungseinrichtung (4) zusammen mit oder getrennt von der Abbildung () des realen Szenarios und/oder der virtuellen Steuereinrichtung ().
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Verfahrensschritte, jedoch nicht
zwingenderweise in der gegebenen Reihenfolge:
- ap) Erzeugen von die Sekundärdaten repräsentieren Referenzdaten auf Grundlage des übermittelten Sekundärdatensignals (),
- aq) Erzeugen eines durch Sinneswahrnehmung des Piloten (P) erfaßbaren Referenzsignals () mittels dieser Referenzdaten,
- ar) Ausgeben des Referenzsignals in wenigstens einer dem Piloten (P) zugeordneten Ausgabeeinrichtung ().
16. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sekundärdaten Zustände des Fortbewegungsmittels
und/oder von am Fortbewegungsmittel angeordneten
Zusatzsystemen repräsentierende Daten sind.
17. Verfahren nach Anspruch 13 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sekundärdaten durch am Fortbewegungsmittel (F)
angeordnete Zusatzsysteme () erfaßbare Zieldaten
und/oder Daten real erfaßbarer Sinneswahrnehmungen
umfassen.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
folgende zusätzliche Verfahrensschritte, jedoch nicht
zwingenderweise in der gegebenen Reihenfolge:
- as) Erfassen von wenigstens einem Körpersignal des Piloten (P),
- at) Erzeugen eines das Körpersignal repräsentierenden Datensignals (),
- au) direktes und/oder indirektes Übertragen des Datensignals () zu mindestens einer am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Empfangseinrichtung und Empfangen des Datensignals mittels derselben,
- av) Wiedergeben des Datensignals mittels einer am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Wiedergabeeinrichtung ().
19. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Körpersignal akustische Sprachgeräusche und
Sprachbefehle umfaßt.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19,
gekennzeichnet durch
folgenden weiteren Schritt umfaßt:
- aw) Erzeugen eines Steuerbefehlssignals () auf Grundlage des Körpersignals.
21. Verfahren nach Anspruch 20,
gekennzeichnet durch
folgende weitere Verfahrensschritte, jedoch nicht
zwingenderweise in der gegebenen Reihenfolge:
- ax) direktes und/oder indirektes Übertragen des Steuerbefehlssignals () zum Fortbewegungsmittel (F),
- ay) Aktivieren eines Steuer- und/oder Kontrollorgans und/oder wenigstens einer Zusatzeinrichtung () des Fortbewegungsmittels (F) mittels des Steuerbefehlssignals.
22. Verfahren nach Anspruch 20,
gekennzeichnet durch
folgenden weiteren Verfahrensschritt:
- az) Aktivieren eines realen und/oder virtuellen Bedienelementes () der realen und/oder virtuellen Steuereinrichtung () auf Grundlage des Steuerbefehlssignals.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
direktes und/oder indirektes Übertragen der zum
und/oder vom Fortbewegungsmittel (F) aus übermittelten
Signale () über mindestens eine Relaisstation ()
24. Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Übertragung über mindestens eine Datenleitung ()
und/oder über mindestens einen drahtlosen
Übertragungsweg () erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
die direkte und/oder indirekte Übertragung der zum
und/oder vom Fortbewegungsmittel (F) aus übermittelten
Signale () über mindestens eine Relaisstation ()
folgende weitere Schritte, jedoch nicht zwingenderweise
in der gegebenen Reihenfolge umfaßt:
- ba) Aktivieren und Absetzen wenigstens einer Relaishilfseinrichtung (), sobald das Fortbewegungsmittel (F) den Sende-/Empfangsbereich () der dem Piloten zugeordneten Übertragungs- () und/oder Empfangseinrichtung (), im nachfolgenden Hauptstation (H) genannt, oder einer Relaisstation () verläßt,
- bb) Wiederaufnehmen der Relaishilfseinrichtung () zum Fortbewegungsmittel (F) und Deaktivieren der Relaishilfseinrichtung (), sobald das Fortbewegungsmittel () wieder in den Sende- /Empfangsbereich () der Hauptstation (H) oder einer Relaisstation () eintritt.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
manuell oder automatisch ausgelöstes automatisches
Steuern, Kontrollieren und/oder Regeln des
Fortbewegungsmittels (F) mittels eines am
Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Autopiloten ()
und/oder mittels einer vom Fortbewegungsmittel (F)
getrennt angeordneten Kontroll- und/oder
Steuerzusatzeinrichtung ().
27. Verfahren nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß
das automatische Steuern, Kontrollieren und/oder Regeln
des Fortbewegungsmittels (F) automatisch ausgelöst
wird, sobald sich das Fortbewegungsmittel (F) außerhalb
des Sende- und/oder Empfangsbereiches der Hauptstation
(H) bzw. mindestens einer Relaisstation () bewegt.
28. Verfahren nach Anspruch 27,
gekennzeichnet durch
Richtungssteuern des Fortbewegungsmittels (F) zum
Sende- und/oder Empfangsbereiches der Hauptstation (H)
bzw. mindestens einer Relaisstation () hin, sobald sich
das Fortbewegungsmittel (F) außerhalb des Sende-
und/oder Empfangsbereiches der Hauptstation (H) bzw.
der mindestens einen Relaisstation () bewegt.
29. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
Simulieren der Bewegungen und Zustände des
Fortbewegungsmittels (F) auf Grundlage der Bilddaten
und Sekundärdaten vom Fortbewegungsmittel (F) mittels
wenigstens einer dem Piloten (P) zugeordneten
Simulationseinrichtung.
30. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens ein Abschnitt des Datenübertragungsweges
oder des Datenübertragungsweges zwischen
Fortbewegungsmittel (F) und Piloten (P), oder
umgekehrt, über Datenleitung, Satellit, Fernmeldenetz,
C-, D- oder E-Netz läuft.
31. Unbemanntes Fortbewegungsmittelsystem zum Durchführen
des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend:
- - ein unbemanntes Fortbewegungsmittel (F),
- - mindestens eine am Fortbewegungsmittel (F) angeordnete Bilderfassungseinrichtung (2) zum Erfassen wenigstens eines realen Szenarios () und zum Erzeugen von das reale Szenario (S) repräsentierenden Bilddaten (4),
- - mindestens eine am Fortbewegungsmittel (F) angeordnete Übertragungseinrichtung () zum direkten und/oder indirekten Übertragen von Bilddaten () des realen Szenarios () zu mindestens einer vom Fortbewegungsmittel (F) getrennten und einem Piloten (P) zugeordneten Empfangseinrichtung (), und
- - mindestens eine am Kopf (K) des Piloten (P) tragbar ausgebildete und direkt vor den Augen () des Piloten (P) angeordnete Abbildungseinrichtung (4).
32. Fortbewegungsmittelsystem nach einem Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Übertragungseinrichtung () wenigstens ein
gerichtetes und/oder ungerichtetes drahtlose
Übertragungsmittel umfaßt.
33. Fortbewegungsmittelsystem nach einem Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Übertragungseinrichtung () wenigstens ein
Datenkabel umfaßt.
34. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
- - mindestens eine Sensoreinrichtung () zum Erfassen wenigstens einer Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten (P), wobei die Sensoreinrichtung () ein die Kopf- und/oder Augenbewegung repräsentierendes Signal () erzeugt,
- - mindestens eine vom Fortbewegungsmittel (F) getrennt angeordneten und dem Piloten (P) zugeordnete Übertragungseinrichtung () zum direkten und/oder indirekten Übertragen dieses Signals () zum Fortbewegungsmittel (F),
- - mindestens eine am Fortbewegungsmittel (F) angeordnete Empfangseinrichtung () zum Empfangen des übertragenen Signals (),
- - wenigstens eine am Fortbewegungsmittel (F) angeordnete Steuer- und/oder Regeleinrichtung () zum Steuern und/oder Regeln der Bewegung der am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Bilderfassungseinrichtung (2) mittels des Signals ()
35. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
des weiteren umfassend:
mindestens eine dem Fortbewegungsmittel (F) zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung ().
mindestens eine dem Fortbewegungsmittel (F) zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung ().
36. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
mindestens eine vom Fortbewegungsmittel (F) getrennt angeordnete und dem Piloten (P) zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung ().
mindestens eine vom Fortbewegungsmittel (F) getrennt angeordnete und dem Piloten (P) zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung ().
37. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die dem Piloten (P) zugeordnete
Datenverarbeitungseinrichtung () direkt und/oder
indirekt mit
- - der dem Piloten (P) zugeordneten Empfangseinrichtung () und/oder
- - der dem Piloten (P) zugeordneten Datenübertragungseinrichtung () korrespondiert.
38. Bilderfassungseinrichtung:
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderfassungseinrichtung (2) in ein oder mehreren Achsen () beweglich ist.
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderfassungseinrichtung (2) in ein oder mehreren Achsen () beweglich ist.
39. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 37,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilderfassungseinrichtung (2) mindestens ein
Betätigungsmittel () zum Bewegen der
Bilderfassungseinrichtung (2) in ein oder mehreren
Achsen () umfaßt.
40. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilderfassungseinrichtung eine stereoskopische
Bilderfassungseinrichtung (2) ist.
41. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die stereoskopische Bilderfassungseinrichtung (2) eine
Einrichtung zum Einstellen der Konvergenz der Sehachsen
und/oder des imaginären Augabstandes besitzt.
42. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die stereoskopische Bilderfassungseinrichtung (2) eine
Einrichtung zum separaten Bewegen jeweils einer ihrer
beiden Bilderfassungseinzeleinrichtungen (2.1, 2.2)
umfaßt, die zusammen die stereoskopische
Bilderfassungseinrichtung (2) bilden.
43. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Fortbewegungsmittel (F) wenigstens eine Steuer-
und/oder Regeleinrichtung () zum Steuern und/oder
Regeln wenigstens einer Bewegung der
Bilderfassungseinrichtung (2) vorgesehen ist.
44. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 43,
dadurch gekennzeichnet, daß
die wenigstens eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung
() zum Steuern oder Regeln der beweglichen
Bilderfassungseinrichtung (2) im wesentlichen simultan
zu einer Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten ()
steuer- bzw.- regelbar ausgebildet ist.
45. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilderfassungseinrichtung (2) eine
Zielerfassungseinrichtung umfaßt, die Zieldatensignale
liefert.
46. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilderfassungseinrichtung (2) eine
Zielverfolgungseinrichtung umfaßt, die
Zielverfolgungsdatensignale liefert.
47. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilderfassungseinrichtung (2) ein Nachtsichtgerät
oder ein Infrarotsichtgerät umfaßt.
48. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilderfassungseinrichtung (2) mit einer
Niederschlagsabscheidungseinrichtung versehen ist.
49. Sensoreinrichtung für Bewegung der
Bilderfassungseinrichtung
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
- - mindestens eine Sensoreinrichtung () zum Erfassen wenigstens einer Bewegung und/oder Position der am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten beweglichen Bilderfassungseinrichtung (2), die ein die Bewegung und/oder Position der Bilderfassungseinrichtung (2) repräsentierendes Signal () erzeugt,
- - mindestens eine am Fortbewegungsmittel (F) angeordnete Übertragungseinrichtung () zum direkten und/oder indirekten Übertragen dieses Signals () zu der dem Piloten zugeordneten Empfangseinrichtung.
50. Sekundärdaten Erfassung/Übertragung/Darstellung
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
- - wenigstens eine am Fortbewegungsmittel (F) angeordnete Sensoreinrichtung () zum Erfassen von Sekundärdaten des Fortbewegungsmittels (F) oder von am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Zusatzsystemen, wobei die Sensoreinrichtung ein die Sekundärdaten repräsentierendes Sekundärdatensignal erzeugt,
- - mindestens eine am Fortbewegungsmittel (F) angeordnete Datenübertragungseinrichtung () zum direkten und/oder indirekten Übertragen () des Sekundärdatensignals() zu der dem Piloten (P) zugeordneten Empfangseinrichtung ().
51. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 49,
des weiteren umfassend:
- - wenigstens eine dem Piloten (P) zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung () zum Erzeugen von die Sekundärdaten darstellenden Bilddaten auf Grundlage des empfangenen Sekundärdatensignals () und zum Erzeugen einer virtuellen Abbildungen () mittels dieser Bilddaten, und
- - wenigstens eine von der dem Piloten (P) zugeordneten Abbildungseinrichtung (4) zum Anzeigen dieser virtuellen Abbildungen () zusammen mit oder getrennt von der Abbildung () des realen Szenarios und/oder der virtuellen Steuereinrichtung ().
52. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 49,
des weiteren umfassend:
- - wenigstens eine dem Piloten (P) zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung () zum Erzeugen von die Sekundärdaten repräsentieren Referenzdaten auf Grundlage des empfangenen Sekundärdatensignals () und zum Erzeugen eines durch Sinneswahrnehmung des Piloten (P) erfaßbaren Referenzsignals () mittels dieser Referenzdaten,
- - wenigstens eine dem Piloten (P) zugeordneten Ausgabeeinrichtung () zum Ausgeben des Referenzsignals ().
53. Sensor, Übertragungs- und Wiedergabemittel für
Körpersignale
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
- - wenigstens eine dem Piloten (P) zugeordnete Sensoreinrichtung () zum Erfassen von wenigstens einem Körpersignal des Piloten (P),
- - wenigstens eine dem Piloten (P) zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung () zum Erzeugen eines das Körpersignal repräsentierenden Datensignals (),
- - wenigstens eine dem Piloten zugeordnete Datenübertragungseinrichtung zum direkten und/oder indirekten Übertragen dieses Datensignals () zu mindestens einer am Fortbewegungsmittel (F) angeordneten Empfangseinrichtung und Empfangen des Datensignals mittels derselben,
- - wenigstens eine am Fortbewegungsmittel angeordnete Wiedergabeeinrichtung () zum Wiedergeben des Datensignals.
54. Sensoreinrichtung für Kopf und/der Augenbewegung
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Sensoreinrichtung () zur Erfassung wenigstens einer Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten (P), wobei die Sensoreinrichtung ein die Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten (P) repräsentierendes Signal erzeugt.
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Sensoreinrichtung () zur Erfassung wenigstens einer Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten (P), wobei die Sensoreinrichtung ein die Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten (P) repräsentierendes Signal erzeugt.
55. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
mindestens einen Geschwindigkeitssensor () und/oder
Beschleunigungssensor () zur Erfassung wenigstens eines
Geschwindigkeitsvektors und/oder Beschleunigungsvektors
einer Kopf- und/oder Augenbewegung des Piloten (P),
wobei der Geschwindigkeitssensor () einen den
Geschwindigkeitsvektor und der Beschleunigungssensor ()
einen den Beschleunigungsvektor der Kopf- und/oder
Augenbewegung des Piloten (P) repräsentierendes Signal
erzeugt.
56. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensoreinrichtung () zur Erfassung der Kopf-
und/oder Augenbewegung des Piloten (P) an am Kopf (K)
des Piloten (P) tragbaren Vorrichtung () oder von
dieser getrennt angeordnet ist.
57. Abbildungseinrichtung und am Kopf des Piloten () tragbaren
Vorrichtung:
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung (4) eine stereoskopische Abbildungseinrichtung ist.
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung (4) eine stereoskopische Abbildungseinrichtung ist.
58. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abbildungseinrichtung (4) mindestens einen
Bildschirm (), wie einen TFT (thin film transisitor)-
Bildschirm, oder dergleichen umfaßt.
59. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abbildungseinrichtung (4) an einer am Kopf (K) des
Piloten (P) tragbaren Vorrichtung () angeordnet und mit
dieser mittels einer Kopf- und/oder Augenbewegung des
Piloten (P) mitbewegbar ausgebildet ist.
60. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 53,
dadurch gekennzeichnet, daß
die am Kopf (K) des Piloten (P) tragbare Vorrichtung ()
mit einer Abschirmung (8) gegen äußere Lichteinflüsse
versehen ist.
61. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die am Kopf (K) des Piloten (P) tragbare Vorrichtung ()
eine akustische Wiedergabeeinrichtung () umfaßt.
62. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die am Kopf (K) des Piloten (P) tragbaren Vorrichtung
() eine akustische Erfassungseinrichtung () zum
Erfassen von Sprachgeräuschen und/oder Sprachbefehlen
umfaßt.
63. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die am Kopf (K) des Piloten () tragbaren Vorrichtung ()
mit einem ein- oder mehrteiligen, klappbaren Visier (8)
versehen ist.
64. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abbildungseinrichtung (4) an dem Visier (8)
angeordnet ist.
65. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abbildungseinrichtung (4) ein ebene oder räumlich
gebogene Abbildungseinrichtung ist.
66. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abbildungseinrichtung (4) in zwei
Einzelabbildungseinrichtungen unterteilt ist, wobei
jede dieser Einzelabbildungseinrichtungen einem Auge
des Piloten (P) zugeordnet ist.
67. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abbildungseinrichtung (4) einen Blickwinkelbereich
größer gleich 180 Grad umfaßt.
68. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch x,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensoreinrichtung () zum Erfassen einer Kopf-
und/oder Augenbewegung des Piloten (P) an der am Kopf
(K) des Piloten (P) tragbaren Vorrichtung () angebracht
ist.
69. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die am Kopf (K) des Piloten (P) tragbare Vorrichtung()
und damit die dort angeordneten Sensor- (), Erfassungs-
() und Wiedergabeeinrichtungen () über eine
Datenleitung oder drahtlos () mit der dem Piloten (P)
zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung () verbunden
ist bzw. sind.
70. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die am Kopf (K) des Piloten (P) tragbare Vorrichtung ()
die dem Piloten () zugeordnete
Datenverarbeitungseinrichtung () umfaßt.
71. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die am Kopf (K) des Piloten (P) tragbare Vorrichtung ()
die dem Piloten (P) zugeordnete Empfangs- und/oder
Datenübertragungseinrichtung () umfaßt.
72. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die am Kopf (K) des Piloten (P) tragbare Vorrichtung ()
ein Helm (6) oder eine Brille (14) oder dergleichen
ist.
73. Reale und/oder virtuelle Steuereinrichtung:
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, des weiteren umfassend:
- - wenigstens eine vom Fortbewegungsmittel (F) getrennt angeordnete und dem Piloten (P) zugeordnete reale () und/oder virtuelle Steuereinrichtung (), wobei diese von dem Piloten (P) durch eine reale und/oder virtuelle Steueraktion bedienbar ist,
- - wenigstens eine Sensoreinrichtung () zum Erfassen wenigstens einer realen und/oder virtuellen Steueraktion des Piloten (P), wobei die Sensoreinrichtung () ein die reale und/oder virtuelle Steueraktion repräsentierendes Steuersignal () erzeugt,
- - wenigstens eine () Übertragungseinrichtung zum direkten und/oder indirekten Übertragen des Steuersignals () zum Fortbewegungsmittel (F), und
- - wenigstens eine am Fortbewegungsmittel (F) angeordnete Empfangseinrichtung () zum Empfangen des Steuersignals (), und
- - wenigstens ein am Fortbewegungsmittel (F) angeordnetes Steuer- und/oder Kontrollorgan () zum Steuern und/oder Kontrollieren des Fortbewegungsmittels (F) mittels des Steuersignals
74. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung () ein reales () und/oder
virtuelles () Instrumenten- oder Steuerpanel mit
wenigstens einem realen () und oder virtuellen ()
Bedienelement () umfaßt.
75. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch x,
dadurch gekennzeichnet, daß
das virtuelle Steuerpanel () durch mindestens eine
virtuelle, in dem den Piloten (P) umgebenden Raum
positionierte Ebene () definiert ist.
76. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das ein virtuelles Bedienelement () durch mindestens
eine durch zwei Koordinaten in der Steuerpanelebene ()
festgelegte Position definiert ist.
77. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
mindestens eine Sensoreinrichtung (), die ein die reale
und/oder virtuelle Steueraktion repräsentierendes
Steuersignal () erzeugt.
78. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
mindestens eine dem Piloten (P) zugeordnete
Abbildungseinrichtung (4) zum Abbilden der virtuellen
Steuereinrichtung ().
79. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
mindestens eine Datenverarbeitungseinrichtung () zur
Generierung der Abbildung der virtuellen
Steuereinrichtung ().
80. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
die Datenverarbeitungseinrichtung () zur Generierung
der Abbildung der virtuellen Steuereinrichtung ()
direkt oder indirekt mit der dem Piloten (P)
zugeordneten Abbildungseinrichtung (4) korrespondiert.
81. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Hilfsvorrichtung () zum virtuellen Bedienen eines
virtuellen Bedienelementes ()
82. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 82,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hilfsvorrichtung () in einem kleidungsartigen
und/oder vom Piloten (P) tragbaren Gegenstand
angeordnet oder als ein solcher ausgebildet ist.
83. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 82 oder 83,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hilfsvorrichtung () mindestens eine
Drucksimulationseinheit () umfaßt, die an einem
Hilfsvorrichtungsabschnitt angeordnet ist, der einem
Körperteil des Piloten (P) zugeordnet ist, mit dem
dieser eine reale und/oder virtuelle Steueraktionen
ausführt.
84. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 84,
dadurch gekennzeichnet, daß
die mindestens eine Drucksimulationseinheit () drahtlos
oder über wenigstens eine Datenleitung mit einer dem
Piloten zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung ()
verbunden und mittels dieser kontrolliert und/oder
geregelt ist.
85. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hilfsvorrichtung ein Datenhandschuh (), ein
Cybersuit, eine maus- oder joystickartige Vorrichtung
oder dergleichen ist.
86. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 82,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hilfsvorrichtung ein Spracherkennungssystem () ist.
87. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 87,
dadurch gekennzeichnet, daß,
die dem Piloten (P) zugeordnete
Datenverarbeitungseinrichtung () das
Spracherkennungssystem () umfaßt.
88. Fortbewegungsmittelsystem nach Anspruch 62 oder 87,
dadurch gekennzeichnet, daß
die dem Piloten (P) zugeordnete akustische
Erfassungseinrichtung () mit dem Spracherkennungssystem
() gekoppelt ist.
89. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
mindestens eine dem Piloten (P) zugeordnete
Datenverarbeitungseinrichtung () und/oder Steuer- oder
Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der
Darstellung der Abbildung () des realen Szenarios in
der Abbildungseinrichtung (4) mittels des Signals ()
nach Verfahrensschritt p).
90. Zusatzsysteme
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
am Fortbewegungsmittel (F) angeordnete Zusatzsysteme
(), insbesondere Einrichtungen zum Erfassen und
Kontrollieren eines Verriegelungszustandes,
Beleuchtungseinrichtungen, Energieerzeugungs- und
Speichereinrichtungen, Startereinrichtung, abwerfbare
Behälter zur Aufnahme einer Transportladung,
Waffensysteme, Navigationseinrichtungen und
dergleichen.
91. Relaisstation
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Relaisstation () zur Datenübertragung zwischen der Steuereinrichtung () und dem Fortbewegungsmittel (F) und/oder mindestens einer weiteren Relaisstation ()
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Relaisstation () zur Datenübertragung zwischen der Steuereinrichtung () und dem Fortbewegungsmittel (F) und/oder mindestens einer weiteren Relaisstation ()
92. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Relaisstation () mittels einer Datenleitung ()
und/oder auf drahtlosem Wege () direkt oder indirekt
mit der dem Piloten (P) zugeordneten Steuereinrichtung
() und/oder der dem Fortbewegungsmittel (F)
zugeordneten Sende-/Empfangseinrichtung () verbunden
ist.
93. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine der Relaisstationen eine dem
Fortbewegungsmittel (F) zugeordnete
Relaishilfseinrichtung () ist, wobei die
Relaishilfseinrichtung () von dem Fortbewegungsmittel
(F) mitführbar ausgebildet ist.
94. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Relaisstation () in einem Zusatzfortbewegungsmittel
() angeordnet ist.
95. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Zusatzfortbewegungsmittel () ein Flugkörper ist.
96. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Fortbewegungsmittel (F) eine Absetz- und
Aufnehmeinrichtung zum Absetzen und Aufnehmen der
Relaishilfseinrichtung () umfaßt.
97. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Simulationsvorrichtung zur Simulation der
Bewegung des unbemannten Fortbewegungsmittels (F).
98. Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die reale und/oder virtuelle Steuereinrichtung () die
Simulationsvorrichtung umfaßt oder umgekehrt.
99. Fortbewegungsmittelsystem nach einem öder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
dieses des weiteren umfaßt, jedoch nicht
zwingenderweise in Kombination:
- - wenigstens einen dem unbemannten Fortbewegungsmittel (F) zugeordneten Autopiloten,
- - wenigstens ein dem unbemannten Fortbewegungsmittel (F) zugeordnetes Ortungs- und/oder Navigationssystem,
- - mindestens eine Transpondereinrichtung.
100. Fortbewegungsmittel:
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das unbemannte Fortbewegungsmittel (F), ein Flugkörper, ein Landfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Unterwasserfahrzeug oder dergleichen ist.
Fortbewegungsmittelsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das unbemannte Fortbewegungsmittel (F), ein Flugkörper, ein Landfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Unterwasserfahrzeug oder dergleichen ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19731724A DE19731724A1 (de) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | Verfahren zum Kontrollieren eines unbemannten Fortbewegungsmittels und unbemanntes Fortbewegungsmittelsystem zum Durchführen dieses Verfahrens |
PCT/EP1998/004637 WO1999005580A2 (de) | 1997-07-23 | 1998-07-23 | Verfahren zum kontrollieren eines unbemannten fortbewegungsmittels und unbemanntes fortbewegungsmittelsystem zum durchführen dieses verfahrens |
AU90686/98A AU9068698A (en) | 1997-07-23 | 1998-07-23 | Method for controlling an unmanned transport vehicle and unmanned transport vehicle system therefor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19731724A DE19731724A1 (de) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | Verfahren zum Kontrollieren eines unbemannten Fortbewegungsmittels und unbemanntes Fortbewegungsmittelsystem zum Durchführen dieses Verfahrens |
Publications (1)
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DE19731724A1 true DE19731724A1 (de) | 1999-01-28 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19731724A Withdrawn DE19731724A1 (de) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | Verfahren zum Kontrollieren eines unbemannten Fortbewegungsmittels und unbemanntes Fortbewegungsmittelsystem zum Durchführen dieses Verfahrens |
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