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Verfahren zum Steuern, Anzeigen und warnmßigen Uber-
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wachen der minimal zulässigen Höhe eines Fahrzeugs über einem Boden,
insbesondere der Flughöhe eines Flugzeugs, und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Steuern, Anzeigen und
warnmäßigen Überwachen der minimal zulässigen Höhe eines Fahrzeugs, insbesondere
eines Flugzeugs, wobei selbsttätig dem Piloten fortlaufend Signale auf der Basis
der erforderlichen Flughöhe vermittelbar sind, um Gefahrensituationen auszuschaltene
Die erfindungsgemäße Anordnung ist auch bei U-Booten anwendbar und findet vorzugsweise
in Verbindung zusammen mit der geläufigen Navigationscomputertechnologie und mit
den entsprechenden
Instrumenten Verwendung, wobei vielfältige Modifikationen
im Rahmen der erfindungsgemäßen Anordnung möglich sind.
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Die-erfindungsgemäße Anordnung geht von einem Stand der Technik aus,
wie er durch nachfolgende Beispiele skizzierbar ist: Beispiel 1 Bekannt ist ein
System zur Einsparung von Brennstoff mit einer Auslösung bei einer vorausberechneten
Höhe und einer Überwachung von Abweichungen der durchschnittlichen vereinen Geschwindigkeit,
um für geeignete Korrekturen des Flugkurses sowie dafür zu sorgen, daß das Flugzeug
einen vorgewhlten Bestimmungspunkt in einer vorgewählten Höhe überfliegt.
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Beispiel 2: Bekannt ist ein Lenksystem mit Ortsfeststellung oder Kreuzpeilung,
bei dem gequantelte,'topographische Höhenwerte als Folge einzelner Höhenablesungen
an ausgewählten Punkten, z0B. während des Fluges festgestellt werden. Die Lage wird
zur Navigation durch vergleichsweise Anpassung der aufeinanderfolgenden Höhenwerte
an die auch in gequantelter Form in einem Datenspeicher aufgezeichneten Wertfolgen
bestimmt.
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Beispiel 3: Bekannt ist weiterhin ein Navigationssystem mit einem
sich bewegenden Aufzeichnungsmedium, das die Bewegung des Flugzeugs darstellt, mit
einer die Höhe anzeigenden Einrichtung und mit einer Einrichtung, die sich nähernde,
von Anhöhen gebildete Gefahrenpunkte anzeigt, auf die der Pilot aufmerksam gemacht
werden sollte, um geeignete Peilungen für ein Ausweichen vornehmen zu können.
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Beispiel 4: Bekannt ist schließlich ein Verfahren, bei dem die Flugzeugbesatzung
für die Einstellung einer bestimmten oder sollmäßigen Flugschneisenhöhe unter Verwendung
von Schaltern für ein Flügelruder sorgt, die die Flugschneisenhöhe in digitale Form
umsetzen, die mit einer digitalen Darstellung gegenwärtigen Höhe verglichen wird.
Hierbei wird eine Logikschaltung für Binärkode für Dezimalziffern verwendet, die
eine Höhenabweichung anzeigende Warnsignale erzeugt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde9 fUr ein Verfahren und eine
Anordnung zur Anzeige und/oder Vorwarnung einer minimal zulässigen Höhe zu sorgen,
daß bzw. die im wesentlichen alle bei herkömmlichen Systemen erforderlichen Arbeitsweisen
vermeidet, die sich auf Beobachtungen, Beurteilungen
und Reaktionen
des Piloten in Bezug auf bodenmäßige Gefahrenpunkte beim Versuch der Reduzierung
der Sicherheitshöhe sowie im Verfolg eines Sicherheitskurses bei einer verhältnismäßig
geringen Höhe stützen. Die Erfindung vermeidet auch zusätzliche Beanspruchungen
sowie weitere Verantwortlichkeit mit dem sonst gleichzeitigen erhöhten menschlichen
Risikofaktor unter derartigen Bedingungen, egal ob eine radarmäßige Flugführung
vorgesehen ist oder nicht, egal ob eine andere Vorrichtung oder eine Person zur
Erfassung von Gefahrenpunkten oder zur Kurslenkung eingesetzt sind. Das Risiko bezüglich
der Flugrichtung wird unter Bedingungen schlechter Sicht extrem groß und wird bislang
manchmal wegen betriebsmäßiger Fehler oder notwendiger Belastungen bei Verringerung
der Höhe bei Endanflügen in Kauf genommen Die Erfindung schafft ein Verfahren zum
Lenken der Höhenbewegung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, gerade oberhalb
einer minmal zulässigen Höhe entlang irgend einer auf den Boden bezogenen Bahn über
ein bekanntes, befahrbares¼Gebiet hin, daß sich durch die Verfahrensschritte kennzeichnet,
daß Werte der minimal zulässigen Höhe für jeden von entsprechnd vorbestimmten geografischen
Bereichen des Gebietes gespeichert werden, daß fortlaufend Lagekoordinatensignale
abgeleitet
werden, die die augenblickliche Position des Fahrzeugs in der Kennzeichnung der
aufeinanderfolgenden Bereiche darstellen, über die sich das Fahrzeug entlang einer
auf den Boden bezogenen Bahn gerade fortbewegt, daß die Signale zur Wiedergewinnung
der entsprechend gespeicherten Datenwerte fortlaufend entsprechend den geografischen
Bereiche verwendet werden, die fortlaufend aufder Bahn überquert werden, und daß
die wiedergewonnenen Werte zur Erzeugung eines Steuerungsausgangs basierend auf
den entsprechenden Datenwerten verwendet werden.
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Die Erfindung schafft auch eine Anordnung zur Überwachung der minimal
zulässige Höhe für über ein bekanntes Gebiet gelenkte Fahrzeuge, das gekennzeichnet
ist durch die Kombination eines Navigationscomputers, der fortlaufend zur Bestimmung
der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs und zur Erzeugung von letzterer entsprechenden
Lagekoordinatensignalen betätigbar ist, durch einen Datenspeicher, in dem der Wert
minimal zulässiger Höhe für jede von entsprechenden Abschnittsflächen eines geografischen
Gebietes gespeichert ist, über das das Fahrzeug lenkbar ist, und durch eine Korrelationseinrichtung,
die fortlaufend die Koordinatensignale zur wahlweisen Wiedererlangung der Werte
minimal zulässiger Höhe aus dem Datenspeicher zur Bildung eines Ausgangs bezogen
auf die augenblickliche minimale zulässige Höhe erzeugt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch Kombination
der grundsätzlichen Fähigkeiten endes herkömmlichen Navigationscomputers, der zur
Erzeugung von Koordinatensignalen fortlaufend entsprechend der augenblicklichen
Position des Fahrzeugs betätigbar ist, zusammen mit einem DatenspiA cher gelöst,
in dem entsprechend der geografischen Koordinaten vorbestimmte Werte minimal zulässiger
Höhe für alle Punkte oder Gradnetzabschnitte gespeichert sind, die zusammen das
geografische Gebiet erfassen, über das das Fahrzeug lenkbar ist. Diese grundsätzliche
Ausführung der Anordnung wird durch eine Korrelationseinrichtung vervollständigt,
durch die die Koordinatensignale fortlaufend während des automatisch fortgesetzten
Fluges verwendbar sind, um von der Speichereinrichtung die fortlaufenden Werte zur
Bildung eines Systemausgangs wiederzuerlangen. Bei der grundlegenden Ausführungsform
der Anordnung spiegeln die vorgespeicherten Werte minimal zulässiger Höhe nicht
nur Hindernisse des Gebietes wider, sondern auch Annahmewerte der sogenannten gefährlichsten
Flugsituation eines Flugzeugs beim Überfliegen jedes Abschnittes des Gradnetzes.
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Entsprechend der Annahme des schlimmsten Falles kann das Flugzeug
z.B. an jedem Punkt des Koordinatennetzabschnitts angeordnet sein, mit beliebiger
Geschwindigkeit und auf beliebigem
Kurs £1wiegen oder seinen Kurs
ändern rund mit beliebiger Geschwindigkeit niedergehen. Die vorbestimmte, gespeicherte,
minimal zulässige Höhe für diesen Abschnitt berücksichtigt nicht nur die Toleranz
für das Gelände in diesem Abschnitt, sondern auch für das Gelände in angrenzenden
Abschnitten in einem willkürlich ausgewählten Bereich ohne Rücksicht auf die Flugrichtung
aus diesem Abschnitt.
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Die Koordinatensignale sind weiterhin bezogen auf die Fluggeschwindigkeit
des Flugzeugs gegenüber dem'Erdboden und auf die Flugbahn. Bei Verwendung derartiger
Werte wird-mindestens eine Annahme des "schlimmsten Falles" aus den vorgespeicherten
Daten der minimal zulässigen Höhe für die entsprechenden Abschnitte eliminiert und
stattdessen werden Ist-Bedingungen mit Rücksicht auf diese Faktoren (d.h.
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die Fluggeschwindigkeit gegenüber dem Erdboden und die Flugbahn) verwendet.
Infolge hiervon erhält das Flugzeug mehr taktische Freiheit durch den grdßer¢n Grad
des Auflösungsvermögens der Gefahrenpunkte am Boden, die durch die Auswahl der gespeicherten
Werte minimal zulässiger Höhe ermöglicht wird. Es sind für den Piloten folglich
häufig geringre minimal zulässige Flughöhen möglich, was in dem grundsätzlichen
System wegen der erforderlichen Einplanung des schlimmsten Falls bei Gewährleistung
jedes
beliebigen Kurses und irgendeiner Geschwindigkeit ausgeschlossen
ist. In ähnlicher Weise kann ein zusätzliches Auf lösevermögen erreicht werden,
indem man eine vorliegende Verzögerung der Höhenänderung berücksichtigt, falls eine
auftritt, anstatt die Möglichkeit des schlimmsten Falls des grundsätzlichen Systems
anzunehmen. Diese zusätzliche Verbesserung sorgt für eine Grundlage in vielen Situationen,
um fUr eine geringere minimal zulässige Höhe zu verschiedenen Zeitpunkten entlang
der Flugroute sorgen zu können.
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Durch Vergleich der von dem Warnsystem gebildeten Meßwerte der minimal
zulässigen Höhe mit der tatsächlichen Höhe des Flugzeugs und durch FeststeLlung,
ob die Differenz kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, können sichtbare, hörbare
oder in anderer Weise wahrnehmbare Warnsysteme betätigt werden, die die Aufmerksamkeit
des Piloten auf die entsprechende Situation lenken. In bnlicher Weise kann ein System
Einrichtungen aufweisen, durch die die Warnanzeigen einstellbar ansteigen können,
z.B. selbsttätig im Verhältnis zur Abwärtsbewegung des Flugzeugs, um das Risiko
auszuschließen, über unzulässige Höhen hinaus zu fliegen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Anordnung
zur Durchführung des letzteren werden im Einzelnen nunmehr an Hand der Zeichnungen
beschrieben. In letzteren sind: Fig. 1 ein Blockdiagramm der verbesserten Überwachungsanordnung
der minimal zulässigen Höhe in seiner grundsätzlichen Ausführungsform, Fig. 2 eine
landkartenähnliche Darstellung einer geografischen Luftaufnahme von durch Längen-
und Breitengraden bestimmten Abschnitten, wobei Bodengestaltungen oder Flughindernisse
zwecks Bestimmung des Wertes der minimal zulässigen Höhe für die entsprechenden
Abschnitte oder Flächen verwendbar sind, Fig. 3 eine mehr taktisch ausgerichtete
AusfUhrungsform der in Fig. 1 dargestellten Anordnung und Fig. 4 eine weiter entwickelte
Anordnung mit zusätzlichen Merkmalen.
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Die vergleichsweise grundsAt.liche Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt,
und dient sozusagen zur nichttaktischen
Anwendung, d.h., es stellt die geringste Anforderung an ein hohes Auflösevermögen
und ein fortlaufendes datenmäßiges Erfassen der Istwert-Feststellungen der minimal
zulässigen Höhe Die Anzeigen und/oder Warnsignale dieser Anordnung sind universell
bei allen Flugzeugen bei Errechnung der registrierten Werte der minimal zulässigen
Höhe sowie bei allen Flugbedingungen, wie Geschwindigkeit, Flugkurs usw.
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verwendbar. Im Gegensatz dazu würde z.B. die tatiktisch ausgerichtete
Anordnung gemäß der Erfindung bei der Überwachung der minimal zulässigen Höhe eines
mit hoher Geschwindigkeit und tief fliegenden strategischen Militärflugzeugs Anwendung
finden, bei dem alle möglichen Messungen durchgeführt werden müssen, um einen sicheren
Flug des Flugzeugs so tief wie möglich bei Verwendung aller verfügbaren Einrichtungen
zu gewährleisten, die für ein gutes Auf lösevermögen sorgen und die Wirkung sich
nähernder, bodenmäßiger Gefahrenpunkte im Verhältnis zur Flugbahnposition und der
vorausgesagten Position des Flugzeugs errechnen.
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Wie aus Fig 1 hervorgeht, wird den Erfordernissen zur Überwachung
der minimal zulässigen Höhe durch Speichern, Abrufen und Verwenden der Werte minimal
zulässiger Höhe
auf der Basis einer groben Fläche oder geringer
geografischer Auflösung gefügt. Im Verfolg des Fluges auf einer gewählten Flugbahn
ist in einer solchen Anordnung der in einer Sfeichereinrichtung 12 gespeicherte
Wert minimal zulässiger Höhe fortlaufend fUr aufeinanderfolgende, getrennte geografische
Bereiche, die überquert werden, verwendbar und wird wahlweise aus der Speichereinrichtung
12 durch eine Korrelationseinrichtung 16 wiedergewonnen, wobei die auf der augenblicklichen
Position basierenden Koordinatensignale von einem Navlgationscomputer 1o erhaltbar
sind. Dieser Vorgang wird als fortlaufende Funktion ausgeführt, wobei entweder ein
fortlaufender oder ein intermittierender Ausgang gebildet wird, der die Anzeige-,
Warn- uder Steuerfunktion in dem Flugzeug bilden kann (d.h. der Ausgang dient als
selbständiger Befehl zum Nachstellen und Einstellen der Steuerung zur Vergrößerung
der Nöhe des Flugzeugs) Die Speichereinrichtung 12 kann von geeigneter Art sein,
wie sie zum Speichern von Daten gebräuchlich ist, und zwar bei Magnetkernspeicheranord
nungen, bei Magnetbandspeicheranordnungen oder bei Scheibenspeicheranordnungen.
In der Speichereinrichtung 12 werden die speziellen Werte minimal zulässiger Höhe
systematisch gespeichert, um wahlweise über einen geeigneten Speicherkanal der Speichereinrichtung
verfügbar zu sein,
z.B. über Digitalspeicherzellen, die gemäß den
geografischen Rasterlinien der Anordnung angeordnet sind und den gesamten geografischen
Navigationsbereich, für den die Anordnung vorgesehen ist, aufteilen. Hierzu kann
die herkömmliche Technologie mit an sich bekannten Speichereinrichtungen verwendet
werden. Entsprechendes gilt für den Aufbau und die Funktionsweise der Korrelationseinrichtung
16 oder äquivalenter Einrichtungen, die auf die die augenblickliche Position darstellenden
Koordinatensignale ansprechen, die von dem Navigationscomputer lo lieferbar sind,
um wahlweise die Speichereinrichtung 12 abzufragen und fortlaufend verwendbare Werte
minimal zulässiger Höhe zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Fluges des
Flugzeugs auf der Flugbahn zu erhalten.
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In Fig. 1 ist keine spezielle Ausführungsform einer Anzeigeeinrichtung
14 dargestellt, über die der wiedergewonnene Wert der augenblicklichen Position
minimal zulässiger Höhe einer speziellen, beliebigen Endverwertung zugeführt wird.
So kann die Anzeigbinrichtung 14 z. B.
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eine für eine Anzeige der augenblicklichen Position minimal zulässiger
Höhe derart sorgen, daß der Pilot und/oder ein anderes Mitglied der Flugzeugbesatzung
diese am Instrumentenpult des Flugzeugs ablesen kann.Die Anzeige kann entweder in
digitaler Form oder über-Strommesser
erfolgen. Die Anzeigeeinrichtung
14 kann alternativ auch eine Warneinrichtung mit einem Meßfühler aufweisen oder
betätigen, die die tatsächliche Höhe mit der minimal zulässigen Höhe vergleicht
und auf einen übermäßigen Differenzwert anspricht und den Pilot damit auf einen
nahenden Gefahrenpunkt aufmerksam macht.
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Der gesamte geografische Navigationsbereich, der von Interesse ist,
ist durch ein Gradnetz in einzelne geografische Bereiche oder Abschnitte aufgeteilt,
die jeweils von einer entsprechenden Speicherzelle oder einer Speicherstelle in
der Speichereinrichtung 12 dargestellt werden. Ein einzelner Wert, der die minimal
zulässige Höhe für jeden Bereich darstellt, wird bestimmt und in den entsprechenden
Speicherzellen der Speichereinrichtung 12 vorgespeichert. Jeder derartige Wert stellt
dabei die minimal zulässige Höhe für jede augenblickliche Position des Flugzeugs
in effektiven Grenzen des entsprechenden geografischen Gradnetzabschnittes oder
Bereiches dar.
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Die Auswahl der Werte minimal zulässiger Hohe für die einzelnen Bereiche
wie auch die Wahl des Abstandes der Systemlinien, die die einzelnen Bereiche festlegen,
basieren im wesentlichen auf einer Optimierung der Prioritäten, die durch drei in
Wechselwirkung stehenden und konkurrierenden Konstruktionsgesichtspunkten bedingt
sind:
1. Die gespeicherten Werte der minimal zulässigen Höhe sollen
so nah wie möglich in Nähe der tatsächlichen minimalen Sicherheitswerte liegen.
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2. Die Gesamtzahl der einzelnen erforderlichen Speicherelemente oder
Speicherzellen in der Gesamtanordnung ist begrenzt, um die größeni;täßige Auslegung
sowie die Kosten der Speichereinrichtung innerhalb vertretbarar Grenzen zu halten.Die
Entwicklung auf dem Gebiet der Speichereinrichtungen geht fortlaufend derart voran,
daß hinsichtlich der größenmäßigen Auslegung und der KOsten praktisch keine Begrenzung
bezüglich des ökonomischen Einsatzes der Anzahl an Speicherelementen in der Anordnung
und damit praktisch keine Begrenzung des Grades geografischen Auflösevermögens gegeben
sein wird, das zur Speicherung und Abrufung der Werte minimal zulässiger Höhe auf
der Grundlage Abschnitt für Abschnitt verwendbar ist.
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3. Es kann erforderlich sein, wenn die Anordnung für ein grobes Koordinatennetzmosaik
ausgelegt ist (d.h. wenn ein großer Abstand zwischen den die Fläche bestimmenden
Systemlinien besteht), mindestens einige der Werte der minimal zulässigen Höhe für
diesen Bereich so nach oben einzustellen, daß ein übermäßiges Anwachsen des
gespeicherten
Wertes der minimal-æulässigen Hohe im Augenblick des Überquerens einer einen Abschnitt
begrenzenden Systemlinie vermieden wird. Falls die Überwachungseinrichtung (am Ausgang
der Anordnung) plötzlich einen viel höheren Wert der minimal zulässigen.
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Höhe in dem Abschnitt erfordert, in den das Flugzeug einfliegt, bewirkt
das für den Piloten erforderliche flughöhenmäßige Manöver zwecks Anpassung an die
Wertänderung Gefahrenmomente, wie z. 13. eine mögliche Außerachtlassung der Anordnung
selbst sowie eine Rückkehr zu Koppelnavigationsverfahren. Dieses Problem kann bei
einer gegebenen Auslegung leicht durch beliebiges Vergrößern des gespeicherten Wertes
minimal zulässiger Höhe für die Koordinatennetzabschnitte erreicht werden, die andere
verbinden, bei denen der Wert beträchtlich höher ist. Hierdurch wird für einen Moderier-
oder Dämpfungseffekt über das gesamte Koordinatennetz von Abschnitt zu Abschnitt
für die vorgespeicherten Werte minimal zulässiger Höhe gesorgt.
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Zunächst müssen grundlegende Festlegungen der Werte minimal zulässiger
Höhe getroffen werden, die zwecks Darstellung der entsprechenden geografischen Flächen
oder der
Koordinatennetzabschnitte gespeichert werden sollen. Diese
Werte werden in Beziehung zu einer Anzahl Faktoren bestimmt, die nachfolgend erläutert
werden und die die vollständige Grundlage für den Piloten bei der Aufrechterhaltung
der Flughöhe des Flugzeugs über der minimal zulässigen Höhe bilden. Hierdurch entfällt
die Notwendigkeit der dauernden Beobachtung durch eine Person oder der personellen
Überwachung von Instrumentenanzeigen bevorstehender speziegler Gefahrenpunkte und
dergl., die unter Umständen ein schnelles Ansprechen zur Vermeidung eines Unglücks
erfordern. Der Pilot kann nunmehr unter allen zu erwartenden Bedingungen sicher
annehmen, daß bei Beachtung der Überwachungsanordnung das Flugzeug stets oberhalb
der minimal zulässigen Höhe fliegt, wobei es möglich ist, zu jedem Zeitpunkt so
tief zu fliegen, wie es die Sicherheit zuläßt.
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Um diese Endwerte bei der grundsätzlichen Anordnung nach Fig. 1 zu
erreichen, sind folgende Faktoren und-Gesichtspunkte des "schlimmsten falls bei
der Bestimmung der vorgespeicherten Werte zu berücksichtigen, die als Werte minimal
zulässiger Höhe für jeden entsprçchenden Koordinatennetzabschnitt zu bestimmen sind:
a) Die Position des Flugzeugs kann irgendwo in dem Koordlnatennetzabschnitt sein.
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b) Das Flugzeug kann auf irgendeiner Flugbahn innerhalb des Koordinatennetzabschnitts
fliegen oder eine Kursänderun auf eine andere Flugbahn vornehmen.
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c) Das Flugzeug kann mit maximaler Geschwindigkeit fliegen.
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d) Das Flugzeug kann mit maximaler Geschwindigkeit niedergehen.
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e) Die Verzögerung für den Piloten und das Flugzeugs um eine vorgegebene
Änderung der Stelgfluggxschwindigkeit vorzunehmen, kann maximal sein.
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Die Bedeutung dieser Gesichtspunkte und aufgezAhltan Faktoren bei
der Auslegung und dem Betrieb der Anordnung nach Fig. 1
geht aus
der Fig. 2 hervor, in der Längengrade LO1, L02 usw.
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und Breitengrade LA1 LA2 usw. vorgesehen sind, die jeweils von dem
nicht dargestellten Rand des Gebietes losgehen.
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Die Breiten- und Längengrade bilden ein Mosaik geografischer Flächen
in Form quadratischer Koordinatennetzabschnitte ausgewählter Größe, wie z.B. einer
Meile² (1,609² km²).
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Andere geometrische Formen können auch für die Abschnitte gewählt
werden. In der Fig. 2 werden die kritischen Erhebungen von einem hohen Turm W und
einer Bergspitze A im Abschnitt LO 678,LO 679-LA 377,LA 378 gebildet. Ein Flugzeug
im Punkt PO im Abschnitt LO 678, LO 679 -LA 379, LA 380 fliegt auf der Flugbahn
t. Auf dieser Flugbahn ist keine beachtenswerte, einen Gefahrenpunkt bildende Anhöhe
in dem Abschnitt gegeben, in dem sich das Flugzeug befindet.
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Auch in den beiden aufeinanderfolgenden nächsten Abschnitten in irgendeiner
Flugrichtung findet sich kein Gefahrenpunkt über einer vorausgewählten Bezugshöhe.
Diese Bezugshöhe würde typischerweise die erforderliche minimale Flughöhe für die
allgemeine Umgebung darstellen. Bei der Bestimmung, was als minimal zulässige Flughöhe
des Flugzeugs in seiner in der Fig. 2 dargestellten augenblicklichen Position zu
bezeichnen ist, sind die Stadt C mit möglichen hohen Gebäuden und dgl. und einen
anderen möglichen Gefahrenpuhkt
bildender Gipfel B in den nächsten
Abschnitten zu berUcksichtigen, der von dem Turm W und dem Berg A zwei Abschnitte
entfernt ist. Dies ist erforderlich, weil bei Auswahl der minimal zulässigen Höhe
willkürlich angenommen wird, daß sich das Flugzeug nicht nur an jedem Punkt in dem
Abschnitt, sondern auch auf jeder Flugbahn befinden kann, und es ist erwünscht,
daß die Bestimmung allgemein ist, d.h. bei allen Flugbedingungen verwendbar ist.
Wenn folglich ein kritischer Augenblick entsteht oder die Lage sich plötzlich ändert
und das Flugzeug den Kurs und/oder die Geschwindigkeit ändern muß, ist die Anzeige
der minimal zulässigen Höhe noch verwendbar. Der Pilot kann folglich ohne Gefahr
in jedem Augenblick den Kurs ändern, ohne einen Ge£ahrenpunkt berücksichtigen zu
müssen.
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Andere Navigationseinrichtungen zum Verfolgen der Position sind verwendbar,
um Lagekoordinatensignale für die Anordnung nach Fig. 1 zu erzeugen. orzugsweise
werden diese Signale als Binärkode erzeugt, um bequem an die Werte minimal zulässiger
Höhe, die von einer Schaltung für Digitalkode in der Speichereinrichtung 12 gespeichert
werden, zu gelangen.
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Bei der weiterentwickelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
nach Fig. 3 ist es bei der Auswahl und
Vorspeicherung der Werte
minimal zulässiger Höhe für die entsprechenden Koordinatennetzabschnitte möglich,
die Voraussetzungen a> und b) des sog. "schlimmsten Falls" die im Zusammenhang
mit Fig. 1 benannt wurden, unberücksichtigt zu lassen. tattdessen wurde unter Verwendung
der Eigenschaften herkömmlicher Navigationscomputer loa die augenblickliche Flugbahn
und die augenblickliche Fluggeschwindigkeit zusammen mit der augenblicklichen Position
nach geografischen Koordinaten bestimmt, um die die augenblickliche Position darstellenden
Koordinatensignale zu erzeugen. Bei einfacher Planung dieser Werte werden die die
vorausgesagte Stellung darstellenden Koordinatensignale auf der Grundlage eines
ausgewählten Flugintervalls, z.B. von einer Minute, gerechnet von der augenblicklichen
Position an, erzeugte Diese Gruppe der digital kodierten Koordinatensignale wird
von der Korrelationseinrichtung 16a verwendet, um von der entsprechenden Zelle der
Speichereinrichtung die gespeicherten Werte der minimal zulässigen Höhe für die
entsprechenden Koordinatenabschnitte abzurufen, die die augenblickliche Position
und die vorausgesagte Position in dem ausgewählten Flug-&ntervall entlang der
augenblicklichen Flugbahn umfassen.
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Für einen zusätzlichen Fehlerspielraum oder eine mögliche begrenzte
Änderung der Flugbahnrichtung in dem ausgewählten
Intervall kann
der Computer loa auch so programmiert werden, daß Koordinatensignale der Koordinatennetzabachnitte
erzeugt.
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werden, die auf beiden Seiten der geplanten Flugbahn (d.h.
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zwischen den Geraden t1 und t2) von seitlichen Zonen geschnitten werden.
Hierdurch wird die Korrelabionseinrichtung 16a veranlaßt, ebenso die entsprechend
gespeicherten Werte minimal zulässiger Höhe abzurufen. Der höchste der gespeicherten
Werte minimal zulässiger Höhe, der auf diese Weise vom Computer loa abgerufen wird,
wird dann durch die Korrelationseinrichtung 16a selbsttätig zwecks Erzeugung eines
Steuerausgangs ausgewählt, der die Ansprecheinrichtung 14 betätigt. Es ist somit
an einigen Punkten oder in einigen Bereichen entlang der Flugbahn mit der Anordnung
nach Fig. 3 möglich, aus taktischen Gründen tiefer bei dem angezeigten Wert minimal
zulässiger Höhe als bei dem der Anordnung nach Fig. 1 zfl fliegen. Dies ist möglich,
da die erwähnten Gefahreapunkte b) und c) nicht berocksichtigt werden müssen, d.h.
Bodengestaltungen in den Koordinatennetzabschnitten in seitlicher Richtung vom Flugzeug
oder hinter diesem brauchen keine Berücksichtigung zu finden.
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Gemäß Fig. 2 arbeitet somit die Anordnung nach Fig. 3, die die Position
P x des Flugzeugs innerhalb eines ausgewählten Flugintervalls, wie z,B, innerhalb
der nächsten
Flugminute von der augenblicklichen Position PO an,
vorbestimmt, mittels der Korrelationseinrichtung 16a, um die gespeicherten Werte
minimal zulässiger Höhe von der Speichereinrichtung 12 nur für solche Abschnitte
des Koordinatennetzes abzurufen, die unter Einschluß der Position Px entlang der
geplanten Flugbahn liegen. Vorzugsweise wird diese Flugbahn als ein sich verbreiterndes
oder divergierendes Band möglicher Positionen des Flugzeugs innerhalb der Grenzlinien
tl und t2 übertragen, das auf der geplanten Flugbahn zentriert ist, um Spielraum
für Abweichungen und eine Kursänderung zu ermöglichen. Bei dem dargestellten Beispiel
schließen die Werte minimal zulässiger Höhe, die abzurufen und zwecks Auswahl mit
größeren Werten zu vergleichen sind, die gespeicherten Werte für nachfolgende Koordinatennetzabschnitte
ein: LA 379,LA 38o - LO 678q LO 679 LA 377qLA 378 - LO 677,LO 678 LA 379,LA 380
- LO 677, LO 678 LA 378,LA 379 - LO 676,LO 677 LA 378,LA 379 - LO 678, LO 679 LA
377,LA 378 - LO 676,LO 677 LA 378?LA 379 -,LO 677, LO 678 LA 376,LA 377 - LO 677,LO
678 LA 377,LA 378 - LO 678, LO 679
Bei der in Fig. 4 dargestellten
Ausführungsform der erz in dungsgemäßen Anordnung wird die augenblickliche Höhe
durch geeignete Einrichtungen dargestellt, wie z.B. durch einen Computer 22 für
Luftdruckmeßwerte, der auf Eingänge 24 und 26 eines statischen Pitotrohres anspricht,
die den Gesamte druck bzw. den statischen Druck darstellen. Das die augnblickliche
Höhe darstellende, vom Computer 22 erzeugte Signal liegt nn Form eines digitalen
Wertes oder eines analogen Wertes vor und wird einem herkömmlichen Komparator 28
eingegeben. Der Komparator 28 empfängt ein Signal einer augenblicklichen Position
minimal zulässiger Höhe von der Korrelationseinrichtung 16a. Entweder in dem Komparator
28 oder in den entsprechenden, zu dem Komparator führenden Signalbahnen gewährleisten
geeignete Schaltanordnungen, daß die Signale in vergleichbarer Form vorliegen, damit
der Komparator einen Wert von dem anderen zwecks Erzeugung eines Differenzsignals
oder - ausgangs subtrahieren kann, das bzw. der in einer Warnschaltung 30 mit einem
Bezugswert vergleichbar ist. Bei dem Beispiel wird der Bezugswert als Ausgang eines
wahlweise varijerbaren Bezugspotentiometers 36 erzeugt. Wenn die Differenz zwischen
dem Bezugswertsignal und dem von dem Komparator erzeugten Differenzsignal sich auf
eine vorbestimmte, von einer Warnvorrichtung 3o erfaßte Höhe verringert, löst die
Warnvorrichtung eine akustische
Alarmanlage 32 und/oder eine Alaramlichtanzeige
34 am Instrumentenpult des Flugzeugs aus. Hierdurch wird der Pilot alarmiert, daß
die minimal zulässige Höhe erreicht ist oder in die Nähe rückt. Bei geeigneter Nachstellung
des Schleifarms des Bezugspotentiometers 36, kann jede gewünschte Stuie einer sich
steigernden Warnung dem Piloten während des Niedergehens des F1ugzeugs gegen die
minimal zulässige Höhe hin übertragen werden.
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Aus Fig. 4 geht hervor, daß das Ausmaß einer negativen Höhenänderung
als weiterer Faktor bei der Bestimmung des Punktes verwendet wird, an dem der Pilot
beim fortschreitenden Niedergehen des Flugzeugs zur minimal zulässigen Höhe hin
alarmiert wird. Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Anordnung einen geeigneten,
herkömmlichen Computer 38 für die Höhenstufen auf, dessen Ausgang zum Ende der Wicklung
des Potentiometers 36, das einer Vorspannungsquelle E gegenüberliegt, geschaltet
ist. Bei einer gegebenen Einstellung des Potentiometerschleifarms und bei der Annahme,
daß keine Änderung des Wertes E auftdSt, der die Erregerspannung der Bezugsspannungsquelle
darstellt, wird die Größe der dem Piloten zugeführten, fortschreitenden Warnmeldungen
derart, daß die minimal zulässige Höhe beim Nfedergehen des Flugzeugs näherrückt,
mit steigender Geschwindigkeit des Niedergehens erhöht. Hierdurch kann
der
Pilot besser in entsprechender Zeit reagieren und ein Fliegen unter die minimal
zulässige Höhe verhindern. Ferner kann eine selbsttätige Steigungskorrektur vorgesehen
sein, die auf ein Näherkommen an die minimal zulässigen Höhe an spricht. Diese Steigungskorrektur
ist in dem Diagramm mit dem Ausgangspfeil tSteigungssXuerung" gakennzeichnet. Bei
Betrieb der Anordnung kann die Berechnung der Höhenstufen und der Warnstufen und/oder
der Steuerfunktionen, die bei einer Annäherung an die minimal zulässige Höhe erzeugt
werden, von dem Computer 22 und/oder von den Warnschaltungen 30 ausgeführt werden.
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Das Potentiometer 36 kann so geeicht werden, daß die Reaktionszeit
des Piloten und das Ansprechen des Flugzeugs auf eine Änderung des Anstiegswinkels
berücksichtigt sind, wenn der Pilot die.Einstellung der von Hand betätigbaren Flugsteuerelement
in dem Kockpit korrigiert. Vorzugsweise wird das Potentiometer 36 allein für desen
Zweck benutzt und die auf den Reaktionseigenschaften des Piloten sowie des Flugzeugs
basierenden Faktoren sind vorzugsweise in dem System durch ein getrenntes Potentiometer
berücksichtigt, das dem Computer 38 einen einstellbaren Eingangswert liefett. Für
ein gegebenes Flugzeug kann folglich die Einstellung eines Potetiometers 50 einmal
vorgenommen werden
und ist insgesamt als fabrikationstechnische
Einstellung möglich. Unterschiedliche Einstellungen können für andere Flugzeuge
vorgenommen werden, um deren unterschiedliches Ansprechen auf Änderungen von Sollwerten
bezüglich des Vorschubs und der Höhe zu berücksichtigen.
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Die Anordnung nach Fig. 4 weist auch ein herkömmliches Radarhöhenmesser
20 zur Kontrolle von Bodenhindernissen unterhalb des Flugzeugs, insbesondere für
den Tieff lug sowie andere, die Höhe bestimmende barometrische Anzeigegeräte auf.
Derartige Instrumente gehören herkömmlicherweise zu einem vollständigen Instrumentenpult
und Navigationssystem eines Flugzeuges.
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L e e r s e i t e