DE2402537C3 - Anordnung mit Impuls-Laser-Entfernungsmesser zum Erkennen von Hindernissen für Piloten tieffliegender Objekte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum frühzeitigen Erkennen von Hindernissen — wie Freileitungen — für Piloten tieffliegender Objekte — z. B. Hubschrauber — mit einem an Bord befindlichen Impuls-Laser-Entfernungsmesser, dessen Laserstrahl das interessierende Gelände räumlich abtastet und die Wahrgenommenen Hindernisse dem Piloten bildlich anzeigt.

In »US-Army Aviation Digest« vom Dezember 963 1st ein vor allem für Hubschrauber bestimmtes Laser-Warngerät beschrieben, das alle vor dem Hubschrauber auftauchenden Gegenstände anstrahlt und auf «inen Bildschirm projiziert, der von dem Piloten normalerweise nicht beachtet zu werden braucht. Wenn jedoch eine bestimmte Entfernung zu einem Hindernis erreicht bzw. unterschritten wird, macht ein akustisches Signal auf die Beachtung des jetzt am Bildschirm sichtbaren Bildes aufmerksam. Der Pilot kann dann den ihm bis zum Hindernis verbleibenden Raum optisch wahrnehmen und sich auf die Situation einstellen. Von Nachteil ist hierbei, daß dieses insbesondere für Kabelhindernisse vorgesehene Warnverfahren zu wenig gezielt arbeitet und zuviel von der individuellen Lagebeurteilung des jeweiligen Piloten abhängig ist. Auch besteht die Möglichkeit, daß ein Hindernis von dem Lichtkegel nicht richtig erfaßt oder übersprungen wird. Diese Mängel zusammengenommen beinhalten einen erheblichen Unsicherheitsfaktor bezüglich des Erkennens von Kabel- und anderen im Gelände vorhandenen Hindernissen.

Ferner sind aus der US-PS 31 24 797 und der DT-AS 15 37 103 spiralige oder durch Kreise angenähert spiralige Abtastmethoden der Radar- bzw. der IR-Bildauf-

nahmetechnik bekannt, die in der Praxis vor allem der Feindaufklärung dienen. Während jedoch die zum Abtasten der IR-Bilder verwendete, an sich durchaus brauchbare Vorrichtung relativ aufwendig ist, erscheint die Radarmethode wegen der vielfachen Überschneidung der Echos und der dadurch bedingten Verfälschung der Meßergebnisse generell wenig geeignet. Selbst mit einer bündelnden Radarantenne lassen sich nämlich nur Erzeugnisse erzielen, die oft keine ausreichende Auflösung zeitigen. Auch fehlt bisher eine Aus-

wertung dieser sinnvollen spiraligen oder durch Kreise angenähert spiraligen Abtastmethode als Landehilfe für die Piloten tiefanfliegender Flugzeuge und Hubschrauber.
Die Aufgabe der Erfindung wird daher «inter Umgehung der aufgezeigten Nachteile in der Verbesserung des konvemioneller^Warnsystems gesehen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abtastung in an sich bekannter Weise spiralenförmig oder durch konzentrische Kreise mit sich veränderndem Durchmesser angenähert etwa spiralenförmig erfolgt, wobei mit der Anzeige eines wahrgenommenen Hindernisses eine Entfernungsangabe im Blickfeld des Piloten kombiniert wird. Die Spirale ist eine in der Natur selbst sowie in der Technik, die in der Natur Aufstellung gefunden hat, kaum vorkommende Form, so daß sie am besten ein Erfassen der vor allem von den Hubschrauberpiloten gefürchteten Kabelhindernisse gewährleistet. Auch die konzentrischen Kreise unterschiedlichen Durchmessers bieten noch ein relativ hohes Maß an Sicherheit; die Abtastimpulse lassen sich jedoch im Gegensatz zu der Spirale nicht kontinuierlich aneinanderreihen, sondern es muß nach jedem Kreis eine — wenn auch kurze — Unterbrechung bis zum Aufzeichnungsbeginn des nächsten Kreises erfolgen. Der relativ große Sicherheitseffekt beruht darin, daß in beiden Fällen ein Hindernis nicht dadurch unerkannt bleiben kann, daß es zufällig in die Lücke zwischen zwei Abtastimpulse hineinfällt. Auch die große Energiedichte der das Hindernis abtastenden Impulse tragen zu diesem Effekt bei.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß bei mehreren aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen das spiralenförmige Aneinanderreihen der Laserimpulse des zweiten und aller nachfolgenden Abtastvorgänge nach einer jeweils stufenförmigen Rückführung des Laserstrahls zum Ausgangspunkt auf derselben Spirale und in derselben Richtung erfolgt, was zweckmäßigerweise durch eine Nockenscheibe erreicht werden kann. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß das spiralenförmige Aneinanderreihen der Laserimpulse bei mehreren aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen in einer alternierend sich weitenden oder verengenden Spirale erfolgt. Dieses Abtasten zeitigt den Vorteil, daß es ohne Zeitverlust mit größtmöglicher Kontinuität abläuft.

Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden

Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt

F i g. 1 einen im Blickfeld des Piloten vorgesehenen Bildschirm mit einem im Bild befindlichen spiralenförmigen Abtastverlauf, kombiniert mit einer Entfernungsanzeige,

F i g. 2 einen Bildschirm gemäß F i g. 1 mit einem sich aus mehreren Kreisbahnen zusammensetzenden Abtastvoirgang und

F i g. 3 einen tieffliegenden Hubschrauber mit einem in der Flugbahn befindlichen Hindernis.

Mit 1 ist isT im Blickfeld des Piloten befindliche Bildschirm bezeichnet, auf dem bei einem Abtastvorgang punktförmige Laserimpulse 2 in schneller Reihenfolge spiralenförmig aneinandergereiht angezeigt werden. Die tatsächlichen, einander überlappenden Laserimpulse sind hierbei nur im inneren Bereich der Spirale 3 dargestellt, während im äußeren Bereich lediglich der Abtastverlauf angedeutet ist. Die vollen Punkte in gedachter Verbindung zeigen hierbei deutlich den Verlauf eines aus F i g. 3 ersichtlichen Kabelhindernisses 4. Bei einem langsamen Annähern eines Hubschraubers 5 kann der Pilot mit einem großen Abtastwinkel 9 arbeiten, da ein relativ spätes Erkennen des Hindernisses 4 ausreicht, und noch ein schnelles Abdrehen oder ein kurzer Landeweg möglich ist. Bei großen Geschwindigkeiten dagegen ist ein kleiner Abtastwinkel 9 und ein frühes Erkennen des Hindernisses 4 notwendig, we:! in diesem Fall nur ein langsames Abdrehen oder ein langer Landeweg in Frage kommt

Mit der Hindernisanzeige als solcher ist über den im wesentlichen aus Lasersender und Laserempfänger bestehenden Laserentfernungsmesser 6 gleichzeitig auch eine digitale, graphische oder mit bestimmten Symbolen verbundene Anzeige 8 der Entfernung zwischen

ίο Hindernis 4 und Hubschrauber 5 verbunden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, daß der Abtastverlauf aus mehreren konzentrisch angeordneten Kreisen 7 mit sich kontinuierlich vergrößerndem oder auch verkleinerndem Durchmesser besteht, was auf dem Bildschirm 1 der F i g. 2 dargestellt ist. Auch ist es möglich, die spiral- oder kreisförmigen Abtastvorgänge ebenfalls als Spirale 3' oder in mehreren konzentrischen Kreisen T mit sich veränderndem Durchmesser auszuführen.

Insgesamt gesehen handelt es sich hier um optimale Abtast- und Anzeigemöglichkeiten, da sie auch Hindernisse mit räumlich geringen Abmessungen mit Symbolen großer Energiedichte sicher und in der Richtung eindeutig anzeigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum frühzeitigen Erkennen von Hindernissen — wie Freileitungen — für Piloten tieffliegender Objekte — z. B. Hubschrauber — mit einem an Bord befindlichen Impuls-Laser-Entfernungsmesser, dessen Laserstrahl das interessierende Gelände räumlich abtastet und oie wahrgenommenen Hindernisse dem Piloten bildlich anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung in an sich bekannter Weise spiralenförmig (3) oder — durch konzentrische Kreise (7) mit sich veränderndem Durchmesser angenähert — etwa spiralenförmig erfolgt, wobei mit der Anzeige eines wahrgenommöien Hindernisses eine Entfernungsangabe (8) im Blickfeld des Piloten kombiniert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren aufeinanderfolgerden Abtastvorgängen das spiralförmige Aneinanderreihen der Laserimpulse (2) des zweiten und aller nachfolgenden Abtastvorgänge nach einer jev/eils stufenförmigen Rückführung des Laserstrahls zum Ausgangspunkt auf derselben Spirale (3) und in derselben Richtung erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die stufenförmige Rückführung des Laserstrahls zum Ausgangspunkt eine Nockenscheibe vorgesehen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spiralförmige Aneinanderreihen der Laserimpulse (2) bei mehreren aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen mit alternierend sich weitender und verengender Spirale (3) erfolgt.

5. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere spiral- oder kreisförmige Abtastvorgänge auf einer Spirale (3') oder mehreren konzentrischen Kreisen (7') mit sich veränderndem Durchmesser angeordnet sind.