DE2349628A1

DE2349628A1 - System zur bestimmung der bodenbeschaffenheit bei einem sich in der anflugphase befindlichen hubschrauber

Info

Publication number: DE2349628A1
Application number: DE19732349628
Authority: DE
Inventors: Joachim Muecke
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1973-10-03
Filing date: 1973-10-03
Publication date: 1975-04-30
Also published as: DE2349628B2

Description

P 73/15

27.9.1973 Ma/Fr

ELTRO GMBH, GESELLSCHAFT FUR STRAHLUNGSTECHNIK 69OO Heidelberg, Kurpfalzring IO6

System zur Bestimmung der Bodenbeschaffenheit bei einem sich in der Anflugphase befindlichen

Hubschrauber

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Bestimmung der Bodenbeschaffenheit bei einem sich in der letzten Anflugphase befindlichen Hubschrauber, der mit einem im wesentlichen aus Sender und Empfänger bestehenden Warngerät ausgerüstet ist, das mit Hilfe wellenförmig ausgestrahlter Impulse Hindernisse wahrnimmt und dieselben dem Piloten optisch und/oder akustisch mitteilt.

In "U.S. Army Aviation Digest" vom Dezember I963 ist ein System der eingangs näher bezeichneten Gattung beschrieben, das mit einem Laser-Warngerät arbeitet. Dasselbe besteht aus einem Lasersender, dessen Licht alie vor dem im Einsatz befindlichen Hubschrauber auftauchende Gegenstände .anstrahlt, sowie einem Empfänger, auf dessen Bildschirm das angestrahlte Bodenbild projiziert wird. Der Bildschirm braucht von dem sich auf die Instrumentenüberwachung konzentrierenden Piloten normalerweise nicht beobachtet zu werden. Wenn jedoch eine bestimmte Entfernung zu einem Hindernis erreicht ist, macht ein akustisches Signal auf die Beachtung des in diesem Augenblick am Bildschirm sichtbaren Bildes aufmerksam. Jetzt kann der Pilot den ihm verbleibenden Spielraum bis zu dem Hindernis optisch wahrnehmen und sich auf die Situation einstellen. Von entscheidendem Nachteil ist jedoch, daß dieses insbesondere für Kabelhindernisse vorgesehene Warnverfahren bei der Identifizierung eines Landegebietes relativ wenig aussagt. Es vermittelt dem Piloten

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eines zur Landung ansetzenden Hubschraubers nämlich nur die Entfernung zu einem bestimmten Hindernis. Dagegen ist ein bei den zahlreichen unvorhergesehenen Landeplätzen eines Hubschraubers besonders wichtiges "plastisches Sehen" dem Piloten nicht möglich. Er kann die einzelnen, nahe beieinanderliegenden Bodenunebenheiten - wenn überhaupt - nicht gemeinsam be-' trachten, so daß die Einschätzung der Bodenbeschaffenheit und damit das gesamte Landemanöver ganz entscheidend von den individuellen Fähigkeiten eines jeden Hubschrauberpiloten ab- . hängt.

Die Aufgabe der Erfindung wird unter Umgehung der aufgezeigten Nachteile vor allem in der Verbesserung der herkömmlichen Warnsysteme gesehen. Gelöst kann diese Aufgabe erfindungsgemäß einmal dadurch werden, daß an dem Hubschrauber ein in Richtung Erdoberfläche ausgerichtetes Warngerät befestigt ist, dessen Sender dem Scan-Verfahren entsprechend in schneller Aufeinanderfolge modulierte Impulse und/oder Impulsfolgen abstrahlt, die nach Reflexion an verschiedenen Punkten der Erdoberfläche wenigstens zum Teil auf den Empfänger zurückgelangen, der dem Piloten auf einer in seinem Blickfeld angeordneten Anzeigevorrichtung mittels einer den Phasenvergleich oder die Laufzeit auswertenden Elektronik die Beschaffenheit der Erdoberfläche in Form von in schneller Aufeinanderfolge dargestellten Signalen· bzw. Meßpunkten vermittelt. Eine weitere Lösung der Aufgabe sieht vor, daß an dem Hubschrauber mehrere in Richtung Erdoberfläche ausgerichtete Warngeräte befestigt sind, deren Sender gleichzeitig modulierte Impulse und/oder Impulsfolgen abstrahlen, die nach Reflexion an verschiedenen Punkten der Erdoberfläche wenigstens zum Teil auf ihnen zugeordnete .Empfänger zurückgelangen, die dem Piloten auf einer in seinem Blickfeld angeordneten Anzeigevorrichtung mittels einer den Phasenvergleich oder die Laufzeit auswertenden Elektronik die Beschaffenheit der Erd-« oberfläche in Form von der Anzahl der Warngeräte entsprechenden

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gleichzeitig dargestellten Signalen bzw. Meßpunkten vermitteln. Schließlich sieht eine weitere Lösung der Aufgabe vor, daß an dem Hubschrauber ein in Richtung Erdoberfläche ausgerichtetes Warngerät befestigt ist, dessen Sender gleichzeitig über mehrere um den Sender herum angeordnete Spiegel modu3.ierte Impulse und/oder Impulsfolgen abstrahlt, die nach Reflexion an verschiedenen Punkten der Erdoberfläche wenigstens zum Teil auf den Spiegeln zugeordnete Empfänger zurückgelangen, die dem Piloten auf einer in seinem Blickfeld angeordneten Anzeigevorrichtung mittels einer den Phasenvergleich oder die Laufzeit auswertenden Elektronik die Beschaffenheit der Erdoberfläche in Form von der Anzahl der Spiegel entsprechenden, gleichzeitig dargestellten Signalen bzw. Meßpunkten vermitteln. Durch diese Maßnahmen wird der Landevorgang eines Hubschraubers' weitgehend schematisiert und die Gefahr einer Bruchlandung wesentlich verringert. Gleichzeitig werden die physischen Anforderungen an den Piloten, aber auch die psychischen Belastungen - ob auch das Landemanöver gelingt - vermindert. Die Methode mit nur einem Warngerät·ist außerdem sehr rationell und kann in Verbindung mit um das Warngerät herum verteilten Spiegeln auch zu einer gleichzeitigen Anzeige mehrerer Abtastpunkte ausgenützt werden. Auch eine Feinentfernungsmessung mit relativ hoher Genauigkeit können solche Warngeräte ausführen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Warngeräte zumindest in der letzten Anflugphase sich automatisch in Richtung Erdoberfläche ausrichtend ausgebildet sind. Diese Maßnahme ist von Bedeutung, weil ein Hubschrauber immer mit seinem Vorderteil schräg nach unten geneigt zur Landung ansetzt. Verwendung finden vor allem Laser- oder Ultraschall-Warngeräte.

Hinsichtlich der optischen Wiedergabe der Meßergebnisse ist es"sinnvoll, wenn auf der als Monitor ausgebildeten Anzeigevorrichtung zwei mit einer der Anzahl der Warngeräte bzw.

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Spiegel entsprechenden Eckenzahl versehene Vielecke in konzentrischer Anordnung abgebildet sind, von denen das eine Vieleck unter Beibehaltung seiner Form dem Vergleich mit dem anderen, sich der Beschaffenheit der abgetasteten Erdoberfläche entsprechend verzerrenden Vieleck dient. Zweckmäßig weisen hierbei die Vielecke die Form gleichseitiger Dreiecke auf. Bei Verwendung von nur einem Warngerät, kann als Symbol auf der als Monitor ausgebildeten Anzeigevorrichtung ein Punktsymbol entsprechend der Gleichmäßigkeit der abgetasteten Erdoberfläche mehr oder weniger konzentrisch abgebildet sein. Es ist aber nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung auch möglich, daß die Anzeigevorrichtung aus der Anzahl der Warngeräte entsprechend vielen Lämpchen und/oder Lämpchengruppen besteht, die eine zu der abgetasteten Beschaffenheit der Erdoberfläche proportionale Intensität aufweisen. Ideale Landeverhältnisse werden bei gleichmäßiger Intensität der einzelnen Leuchten vorliegen.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sehen vor, daß die Anzeigevorrichtung aus der Anzahl der Warngeräte entsprechend vielen Digitalanzeigen besteht, die eine zu der abgetasteten Beschaffenheit der Erdoberfläche proportionale Größe aufweisen. Auf diese Weise ist es für einen Hubschrauberpiloten relativ einfach zu erkennen, wo eine Landung von den Geländegegebe'nheiten her geraten erscheint und wo nicht. Eine· nahezu vollkommene Schematisierung des Meß- und Anzeigevorganges sowie ein höchst mögliches Maß an Sicherheit wird erzielt, wenn die Gleichmäßigkeit der Anzeige mit einem optischen und/oder akustischen Signal in Form einer Ja-Nein-Aussage verbunden ist.

Im folgenden wird ein Ausfuhrungsbeispxel der Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile die gleichen Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt:

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Fig. 1 den erfindungsgemäßen Abtastvorgang in der letzten Anflugphase eines Hubschraubers skizzenhaft dargestellt,

Fig. 2 eine im Blickfeld des Piloten befindliche digitale Anzeige der Abtastergebnisse gegenüber Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 Dreieckanzeigesymbole gegenüber Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. k ' Fünfeckanzeigesymbole gegenüber Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 5 eine Variante zum Abtastvorgang gemäß Fig.l in vergrößertem Maßstab.

Vorzugsweise an der Unterseite eines Hubschraubers 1 sind beispielsweise drei in Richtung auf die Erdoberfläche ausgerichtete VTarngeräte 2 installiert. Dieselben bestehen im wesentlichen aus einem Sender 3* einem Empfänger 4 und einer Auswerteelektronik 5i wobei zur Übertragung der Signale Laserstrahlen oder Ultraschallwellen besonders geeignet sind. Die vor allem während der letzten Anflugphase des Hubschraubers eingeschalteten Geräte 2 bzw., ihre Sender 3 strahlen gleichzeitig modulierte und in der Zeichnung gestrichelt symbolisierte Impulse 6 in Richtung·auf die Erdoberfläche 7· Von dort wird ein Teil dieser Impulse 6 auf die geräteseitigen Empfänger 4 reflektiert. Die mit dem Empfänger k zumindest funktionell gekoppelte Auswerteelektronik 5 ermittelt sodann über den Phasenvergleich oder den Laufzeitunterschied der reflektierten modulierten Impulse 8, die in der Zeichr nung strichpunktiert symbolisiert sind, die Beschaffenheit der Erdoberfläche 7 an den einzelnen Meßpunkten und bringt die Ergebnisse im Sichtfeld des Piloten gleichzeitig zur Anzeige. Bei Verwendung von nur einem Warngerät 2, müssen dagegen die einzelnen Meßpunkte im Scanverfahren, d.h. in

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schneller Folge nacheinander abgetastet und angezeigt werden. Es ist aber auch möglich, mit nur einem Sender 3 auszukommen und die Impulse 6 über diverse Spiegel 12 auf die Erdoberfläche 7 auszustrahlen, . von wo sie auf der Spiegelzahl entsprechend viele Empfänger/reflektiert werden.

Die Anzeige läßt sich z.B- mit Hilfe von Symbolen auf einer als Monitor ausgebildeten Anzeigevorrichtung 9 durchführen. So kann bei Verwendung von nur einem Warngerät 2 die Gleichmäßigkeit der Erdoberfläche 7 mit einem· dann mehr oder weniger konzentrisch abgebildeten Punktsymbol dargestellt werden. Varianten dieser Methode sind in den Figuren 3 und k gezeigt. Fig. 3 enthält im wesentlichen zwei gleichseitige und normalerweise konzentrisch angeordnete Dreiecke 10 und 11', von denen in der gezeigten Ausführungsweise das Dreieck ΙΟ¹ stets seine dargestellte Form beibehält und gegenüber dem sich verändernden Dreieck 11 als Vergleichsobjekt dient. Die drei Ecken des Dreiecks 11 symbolisieren die drei Warngeräte 2 und können entsprechend der Struktur der abgetasteten Erdoberfläche 7 in der gestrichelt -gezeichneten Weise auswandern. Sind beispielsweise fünf Warngeräte vorgesehen, erhöht sich die Eckenzahl des Symbols auf das in Fig. k gezeigte Fünfeck. Die Erdoberfläche 7 kann aber auch mit nur einem Warngerät 2 im Scanverfahren jeweils an fünf Meßpunkten abgetastet werden. Die Reihenfolge in der die einzelnen Punkte abgetastet werden, soll nach Möglichkeit der in Fig. 4 gezeigten entsprechen, d.h. es werden nicht nebeneinanderliegendej sondern immer einander gegenüberliegende Punkte A, B, C, D, E gewählt. Es ist natürlich auch möglich, das innere Vieleck 11 bzw. II¹ als Vergleichseck zu benützen und die Form des äußeren Vielecks 10 bzw. 10' der Struktur der Erdoberfläche 7 entsprechend abzuändern.

Die Anzeige läßt sich aber auch über zu der Anzahl der Warngeräte 2 entsprechend viele Lämpchen darstellen, die eine zu

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den. reflektierten modulierten Impulsen 8 der einzelnen Warngeräte 2 proportionale Intensität aufweisen. Eine Variante hinsichtlich der Anzeigemöglichkeit sieht vor, daß die Bodenbeschaffenheit über zu der Anzahl der Warngeräte 2 entsprechend viele Digitalanzeigen 9 (Fig· 2) erfolgt, die eine zu den modulierten reflektierten Impulsen der einzelnen Geräte proportionale Größe aufweisen. Aus den in Fig. 2 beispielsweise angeführten drei Werten 27»6 - 29,6 und 31_t7 muß dann der Pilot entweder selbst erkennen oder über eine automatische akustische und/oder optische Ja-Nein-Aussage mitgeteilt bekommen, ob die Landung erfolgen soll oder nicht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Digitalwerte als Meterangaben zu verstehen.

Der Erfindungsgegenstand ist jedoch keineswegs auf die angeführten Anzeigemöglichkeiten beschränkt. So sind beispielsweise auch sich ändernde Farbschattierungen sowie in Stärke und/oder Ton sich ändernde akustische Signale und dgl. mehr für eine Anzeige geeignet. Auch·die Zahl der Warngeräte ist keinesfalls auf die angegebene Zahl beschränkt, zumal die
Genauigkeit der Signalgebung mit steigender Anzahl an verwendeten Geräten sogar größer wird. Allen diesen Systemen,
ist ferner gemein, daß ihr Laser-Sende-Empfangssystem - von der Beschaffenheit der■Bodenstruktur abgesehen - auch für
Feinentfernungsmessungen verwendet werden kann. Hierfür bietet sich vor allem der COg-Laser an, weil die Atmosphäre
für diese Wellenlänge relativ gut durchlässig ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Γ 1,/ System zur Bestimmung der Bodenbeschaffenheit bei einem sich in der letzten Anflugphase befindlichen Hubschrauber, der mit einem im -wesentlichen aus Sender und Empfänger bestehenden Warngerät ausgerüstet ist, das mit Hilfe wellenförmig ausgestrahlter Impulse Hindernisse wahrnimmt und dieselben dem Piloten optisch und/oder akustisch anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hubschrauber (1) ein in Richtung Erdoberfläche (7) ausgerichtetes Warngerät (2) befestigt ist,- dessen Sender (3) dem Scanverfahren entsprechend in schneller Aufeinanderfolge modulierte·Impulse und/oder Impulsfolgen (6) abstrahlt, die nach Reflexion an verschiedenen Punkten der Erdoberfläche (7) wenigstens zum Teil auf den Empfänger (k) zurückgelangen, der dem Piloten auf einer in seinem Blickfeld angeordneten Anzeigevorrichtung (9) mittels einer den Phasenvergleich oder die Laufzeit auswertenden Elektronik die Beschaffenheit der Erdoberfläche in Form von in schneller Aufeinanderfolge dargestellten Signalen bzw. Meßpunkten vermittelt.

2. System zur Bestimmung der Bodenbeschaffenheit bei einem sich in der letzten Anflugphase befindlichen Hubschrauber, der mit einem im wesentlichen aus Sender und Empfänger bestehenden Warngerät ausgerüstet ist, das mit Hilfe wellenförmig ausgestrahlter Impulse Hindernisse wahrnimmt und dieselben dem Piloten optisch und/oder akustisch anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hubschrauber (l) mehrere in Richtung Erdoberfläche (7) ausgerichtete Warngeräte (2) befestigt sind, deren Sender gleichzeitig modulierte Impulse und/oder Impulsfolgen (6)

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abstrahlen, die nach Reflexion an verschiedenen Punkten der Erdoberfläche (7) wenigstens zum Teil auf ihnen zugeordnete Empfänger (k) zurückgelangen, die dem Piloten auf einer in seinem Blickfeld angeordneten Anzeigevorrichtung (9) mittels einer den Phasenvergleich oder die Laufzeit auswertenden Elektronik die Beschaffenheit der Erdoberfläche (7) in Form von der Anzahl der Warngeräte (2) entsprechenden, gleichzeitig dargestellten Signalen bzw. Meßpunkten vermitteln.

System zur Bestimmung der Bodenbeschaffenheit bei einem sich in der letzten Anflugphase befindlichen Hubschrauber, der mit einem im wesentlichen aus Sender und Empfänger bestehenden Warngerät ausgerüstet ist, das mit Hilfe wellen·? förmig ausgestrahlter Impulse Hindernisse wahrnimmt und dieselben dem Piloten optisch und/oder akustisch anzeigt, ' dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hubschrauber (l) ein in Richtung Erdoberfläche (7) ausgerichtetes Warngerät (2) befestigt ist, dessen Sender (3) gleichzeitig über mehrere um den Sender herum angeordnete Spiegel (12) modulierte Impulse und/oder Impulsfolgen (6) abstrahlt, die nach Reflexion an verschiedenen Punkten der Erdoberfläche (7) wenigstens zum Teil auf den Spiegeln zugeordnete Empfänger (4) zurückgelangen, die dem Piloten auf einer in seinem Blickfeld angeordneten Anzeigevorrichtung (9) mittels einer den Phasenvergleich oder die Laufzeit auswertenden Elektronik die Beschaffenheit der Erdoberfläche (7) in Form von der Anzahl der Spiegel (12) entsprechenden, gleichzeitig dargestellten Signalen bzw. Meßpunkten vermitteln. .

System nach Anspruch 1, 2 und 3, d a d u r c h gekennzeichnet , daß die Warngeräte (2) zumindest in der letzten Anflugphase sich automatisch in Richtung Erdoberfläche (7) senkrecht ausrichtend ausgebildet sind.

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5· System nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Laser-Warngeräten.

6. System nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Ultraschall-Warngeräten.

7. System nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche., dadurch gekennzeichnet, daß auf der als Monitor ausgebildeten Anzeigevorrichtung (9) zwei mit einer der Anzahl der Warngeräte (2) bzw. Spiegel (12) entsprechenden Eckenzahl versehene Vielecke (10, 11 bzw. 10', 11') in konzentrischer Anordnung abgebildet sind, von denen das eine Vieleck (10 bzw. 10·) unter Beibehaltung seiner Form dem Vergleich mit dem anderen, der Beschaffenheit der abgetasteten Erdoberfläche (7) sich entsprechend verzerrenden Vieleck (11 bzw. II¹) dient.

8. System nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von nur einem Warngerät (2) auf der als Monitor ausgebildeten Anzeigevorrichtung (9) ein Punktsymbol entsprechend der Gleichmäßigkeit der abgetasteten Erdoberfläche.(7) mehr oder weniger konzentrisch abgebildet ist.

9. System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die VieleckedO, 11 bzw. 10», 11·) die Form gleichseitiger Dreiecke (10·, 11') aufweisen.

10. System nach einem -oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (9) aus der Anzahl der Warngeräte (2) entsprechend vielen Lämpchen und/oder Lampenengruppen besteht, die eine zu der abgetasteten Beschaffenheit der Erdoberfläche (7) proportionale Intensität aufweisen.

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11. System nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzeigevorrichtung (9) aus der Anzahl der Warngeräte (2) entsprechend vielen Digitalanzeigen besteht, die eine zu der abgetasteten Beschaffenheit der Erdoberfläche (7) proportionale Größe aufweisen.

12. System nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Gleichmäßigkeit der Anzeige mit einem optischen und/oder akustischen Signal in Form einer Ja-Nein-Aussage verbunden ist.

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