DE3316600A1

DE3316600A1 - Augensicheres schraegsichtmessgeraet

Info

Publication number: DE3316600A1
Application number: DE19833316600
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Impulsphysik 2000 Hamburg GmbH; Impulsphysik GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1983-05-06
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1984-11-15
Also published as: DE3316600C2

Description

Augensicheres Schrägsichtmeßgerät.
Es kommt jedes Jahr, speziell im Herbst vor, daß Flugzeuge wegen zu geringer Sichtweite am Zielflughafen nicht landen können. Kosten und Probleme entstehen für Fluggesellschaften und Passagiere. Die Erlaubnis zur Landung hängt davon ab, daß die mit dem Transmissometer am Aufsetzpunkt bestimmte Sichtweite größer ist als ein von der internationalen Luftfahrtbehörde vorgegebener Grenzwert. Diese Grenzwerte wurden von der Bundesanstalt für Flugsicherung übernommen und sind für die verschiedenen Flugzeugtypen und Flughäfen unterschiedlich. Die eigentliche Entscheidung beim Anflug bleibt dem Piloten, ob er z.B. nach der Erlaubnis zur Landung bei zu geringer Sicht landet oder durchstartet. Nun gelten die gemessenen Sichtweiten streng genommen nur für die Meßhöhe und den Aufstellungsort des Transmissometers.
Wie es darüber aussieht, also speziell was der Pilot aus der Höhe von etwa 30 m wirklich sieht, kann nur angenähert werden. Eine Art der Annäherung besteht darin, ein theoretisches Nebelmodell zur Berechnung der Schrägsicht heranzuziehen. Uber die Notwendigkeit der Messung der sog. Schrägsicht an Flughäfen wurde daher in vielen Ländern seit Jahren gearbeitet.
Eine zuverlässige Meßmethode besteht in der Messung der Nebelschichtung, also des aktuellen Nebelprofils. Hierzu wird jedoch ein Turm benötigt, der als-Flughindernis nicht in der Anflugrichtung stehen kann und daher nicht die wahren Schrägsichtwerte im Anflugpfad zu messen erlaubt.
Es wurden auch Lasergeräte mit Neodym- oder Ultraviolett-Lasern zur Schrägsichtmessung forschungsmässig untersucht.
Sie alle haben den Nachteil, nicht augensicher zu sein, denn der Pilot wäre beim Anflug der direkten Laserstrahlung ausgesetzt.
Das Schrägsichtmessgerät nach der Erfindung-ist augensicher und übt gleichzeitig zwei Funktionen aus: Bei nicht vorhandenem Nebel arbeitet es als Wolkenhöhenmesser und bei Nebel (bei Normsichtweiten kleiner als 1000 m) bis in Höhen von 30 m misst es die aktuelle Nebelschichtung mit Angabe der Schrägsicht.
Das Augensichterheitsproblem wurde durch die Benutzung eines GaAs-Laser-Dioden-Arrays gelöst, bei dem schwache Laserimpulse mit hoher Folgefrequenz durch Mehrfachintegration angewendet werden. Das Kostenproblem ist nach der Erfindung dadurch gelöst, dass ein handelsüblicher Laser-Wolkenhöhenmesser mit einem augensicheren Laser-Impulslichtsender zusätzlich einem zweiten grösseren Lidar-Empfänger beigeordnet hat, so dass eine Doppelnutzung des Gerätes sowohl. zur Wolkenhöhenmessung als auch zur Schrägsichtweitenbestimmung stattfindet.
Das System muss etwa 175 m vor der Schwelle in Verlängerung der Landelichter für die Landerichtung aufgestellt werden, am sog. Entscheidungspunkt.
Ein dem Stande der Technik entsprechendes elektronisches Interface zum auf allen Gross-Flughäfen vorhandenen Wetterdienstrechner ist im Schrägsichtmessgerät vorgesehen, um die Messergebnisse dieses Gerätes wie einen zusätzlichen Transmissometerwert behandeln zu können. Die Flugsicherung nimmt nur "wahre" Werte zur Kenntnis. Vom Wetterdienstrechner muss daher ein zusätzlicher Kanal im Rechner freigemacht und als Anzeige 11511 für Schrägsicht dem Kontroller zur Verfügung gestellt werden. Zur späteren Kontrolle, Auswertung und Dokumentation können die Messwerte in üblicher Weise gespeichert werden.
Abb. 1a zeigt das Prinzip einer Strahlführung bei Schrägsichtmessung mit einem Wolkenhöhenmesser WH und dem beigeordneten Schrägsichtmessempfänger S und der Verstärkereinheit D.
RC und Ro sind die sich überlappenden schwach divergierenden optischen Achsen. N ist das das angemessene Atmosphärenvolumenelement. Man kann eine Ausleuchtung des Nahfeldes dadurch erreichen, dass ein kleiner Hilfsspiegel SPH den angedeuteten Winkel p in das Empfangsdiagramm einstrahlt.
Fig. 1b hat hingegen nur eine optische Achse, da der Strahlengang koaxial ist mittels der beiden Umlenkspiegel Sp.
N sei das angemessene atmosphärische Streuvolumen.
Gleichzeitig ist skizzenhaft die massive Spiegelhalterung E angedeutet, die sich hinsichtlich verschiedener Winkel oC , z.B. 0 - 900, gegen die Horizontale kippen lässt, wobei H die Haltevorrichtung ist. Für Schrägsichtmessungen werden beispielsweise die Winkel 0", 20, 90, 15° benutzt, der Wert von 90" für die Wolkenhöhenmessung. A ist die Antriebskinematik.
Schliesslich zeigt Fig. 1 c das stets beigeordnete Transmissometer-Gerät mit dem Lichtsender ST und Empfänger E zur Messung der Horizontalsicht, wobei B die Basislänge ist.
Ohne die Idee der Erfindung zu verlassen, kann man auch gemäss Fig. 2 das Verfahren einsetzen. Hierbei ist S/E die Sende-Empfangs-Einheit für den Wolkenhöhenmesser und die Einheit S/S die Schrägsicht-Messeinrichtung.
Zweckmässig wird man beide Einheiten unter dem Dach D unterbringen, um einen Klimaschutz zu gewährleisten.
Die Einstellung der verschiedenen Winkel a sowie auf die vertikale V zwecks Wolkenhöhenmessung geschieht nun mit Spiegel Sp, der in verschiedene Winkel g /2 geneigt wird, z.B. für die Wolkenhöhenmessung um 450 (Wolke = W).
Dieses Spiegelsystem kann man in einem separaten Gehäuse G mit einer optisch transparenten Platte P unterbringen, incl. des Antriebssystems für die Spiegelneigung A Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sich die recht einfache Spiegelanordnung leicht warten und reinigen lässt und sich unter Umständen sogar in einer kleinen Hütte befindet.
Um Flutlichteinfluss zwischen Sender und Empfänger in der Glasfläche des Spiegels oder auch in der Abdeckung zu vermeiden, kann man den Spiegel in zwei Teile Sp1 und Sp2 teilen und auch die Abdeckplatte in P1 und P2 mit einer optischen Isolation Io.
Auch hier kann man, wie in Fig. la angedeutet, mittels eines Hilfsspiegels SPH einen Teil des Sendestrahls in das Nahvolumen der Empfängercharakteristik einspiegeln, um eine vollständige Uberlappung der Strahlcharakteristik sicherzustellen.
Das SVR-Gerät berechnet die Schrägsicht im Blickwinkel von z.B. 90 nach Abschluss eines Scan-Zyklus. Um diesen Wert an den Wetterdienstrechner zu übertragen, muss dieser Wert wieder umgeformt werden in einen Transmissometer-Stromwert zwischen 0 und 1 mA für die Basis 75 m. Der Rechner erhält den Schrägsichtmesswert verschlüsselt als Transmissometersignal.
Er wird vom Rechner in an sich bekannter Weise mit dem Lampenlicht und dem Hitnergrundwert zur SVR (90) umgerechnet und als 4. Wert (ab, b, c und s) dem Tower zur Verfügung gestellt.
Zum Aufstellungsort und der Messgeometrie zeigt Abb. 3 eine schematische Darstellung der Landebahn, ein sich im Landeanflug befindliches Verkehrs flugzeug mit den Blickwtnkeln, die dem Piloten möglich sind und die Darstellung der SVR-Messeinrichung, die am Platz A positioniert ist.
Zur Erklärung der Notwendigkeit der Winkelmessung: Abbildung 3 zeigt die -Bedingungen bei der Landung, das Flugzeug beim'landeanflug und den Aufstellungsort. Der Pilot befindet sich bei der"Decision Height" DH in ca. 35 m Höhe.
Für diese Höhen wird die Sichtweite benötigt. Mit dem SVR-Gerät wird unter den Winkeln 20, 90 und 150 gemessen. Abbildung 3: Schematische Darstellung der Landebahn (unten) und der Seitenansicht des Landeanflugs einer B 737 mit Winkel- und Höhenangaben.
Der Aufstellungsort A für das SVR-Gerät wird gemäss Tabelle 1 der verschiedenen anfliegenden Flugzeugtypen ermittelt.
Tabelle 1: Parameter zur Bestimmung des Aufstellungsorts A des SVR-Lidars Beispiele Augenhöhe H SVR . SVR-Winkel Strecke x Strecke A von mn Flugzeug- (m) (m) (Grad) typen B 737 35 216 9.2 292 467 B 747 42 236 10.3 711 481 A 300 39 257 8.7 692 438 DC 10-30 40 238 10 742 515 Dabei ist H die Augenhöhe des Piloten bei der Entscheidungshöhe DH des Flugzeugs von 30 m. Die SVRmin -Angabe berechnet sich aus dem notwendigen Gesichtsfeldausschnitt tnd dem Messwinkel, der durch das Cockpit abgedeckt ist. Abbildung 3 zeigt den Winkel 160 als nicht einsehbar vom Piloten.
Zwischen dem Fusspunkt dieses Winkels und dem Punkt A sollen 90 m liegen. Mit der Augenhöhe ergibt sich sodann der SVR-Blickwinkel. Die Strecke x ist die Entfernung des Flugzeugs bei DH= 30 m für einen Gleitweg von 30. Die Strecke A kann mit diesen Angaben berechnet werden. Sie liegt im Mittel 175 m vor der Schwelle (THR lights in Abbildung 3 unten) in Verlängerung der Landebahnseitenlichter.
Abbildung 4 zeigt eine maßstäbliche Darstellung eines Aufstellungsortes auf einem internationalen Verkehrsflughafen.
Abbildung 4: Kartenausschnitt eines Flughafens mit Lage des SVR-Gerätes (1), des LK 07 Landekurssenderhauses (2) und des Landebahnhauses des Wetterdienstes.
Zur weiteren Klarstellung des Messvorganges nach der Erfindung dient Abbildung 5. Diese zeigt rechts 3 Nebelprofile. Der Verlauf der horizontalen Normsicht ist mit der Höhe aufgetragen für: 1 sog. englisches Nebelprofil 2 Bodennebel 3 Hochnebel.
Abbildung 5 links zeigt zunächst wieder als Achsen die Normsicht. und die Höhe. Eingetragen sind Kurven mit den Elevationswinkeln als Parameter, bei denen bei vorgegebener homogener Normsicht mit der Höhe die Reichweite RR eines angenommenen Lidar-Systems erreicht würde. Diese Reichweite ist für den Elevationswinkel in Höhen ausgedrückt. Mit anderen Worten: Erreichbare Höhen H für ein Lidar System messend unter den Elevationswinkeln bei angenommener homogener Schichtung der Sichtweite VN (älso keine Schichtung).
Man wird 3 Messwertsätze bei den Messungen mit dem 2-Punkt-Verfahren unter 3 Winkeln erhalten: Winkel Einstell- Messwert Einstell- Messwert erreichte wert wert Höhe 20 RB UB UR R1 H1 90 RB UB UR R2 H2 150 RB UB UR R3 H3 Für die inhomogenen Schichtungen ist UB für alle 3 Messwinkel annähernd gleich, da die Messhöhe bei z.B. RB = 7.5 m kleiner als 3 m ist. Die Messwerte Ru(1,2,3) werden variieren. Die Schrägsichtweite unter 90 Blickrichtung des Piloten (Abbildung 1) errechnet sich aus der Schichtung der Normsichtweiten N(1), VN(2) und VN(3).
Abbildung 5: Erklärung des Schrägsichtmessverfahrens (2-Punkt-Lidar-Messverfahrens) rechte Seite: Nebelprofile, die horizontale Normsicht für 3 Nebelmodelle ist in ihrer Höhenabhängigkeit aufgetragen.
linke Seite: Für ein Schrägsichtlidar bei homogener Sicht VN erreichbare Entfernungen RR umgesetzt in Höhen mit dem Erhebungswinkel als Parameter. Eingezeichnet ist eine Schichtung für den Fall 2 rechts.
Abbildung 6: Blockschaltbild eines Beispiels der Steuer- und Auswerteeinheit des SVR-Schrägsichtmessgerätes.
Der elektronische Teil des Schrägsichtmessgerätes ist als Ausführungsbeispiel in Abbildung 6 dargestellt.
a) dem Elevationsregelkreis (EMD) b) einem 20 MHz A/D Ronverter mit 8 Bit Auflösung (ADC), c) einer programmierbaren Zeitbasis, d) einem data selector mit buffer memory für Zusatzdaten, wie die Wolkenhöhe des Impulsphysik Ceilographen, e) dem IEEE 488 Bus Interface und f) dem SVR-Output Device, dem Interface zum ASDUV-Rechner.
Der elektronische Teil wird vom Rechner CBM 3032 kontrolliert.
Die Programmiersprachen sind BASIC und ASSEMBLER.
Der ADC arbeitet mit einem Speicherintervall von 50 ns. Das empfangene Lidar Signal ohne Integrierung ist stark verrauscht, bei 2.4 kHz Pulsfolgefrequenz kann eine Mittelbildung über 500 Einzelsignale innerhalb von 0,2 s erfolgen.
Die Auswahl von zwei Messwerten findet in diesem Beispiel von 416 As statt, zusätzlich hat die Aufsummierung stattgefunden. Diese Art der Operation wird von ASSEMBLER Programm bewerkstelligt.
Das Programm läuft völlig automatisch ab. Nach dem Start tastet das SVR-Gerät drei verschiedene Elevationswinkel ab und hält bei jeder Stellung an, um die Lidar Signale zu verarbeiten. Dabei wird ein spezielles Programm gestartet, um nach dem Anfangswert U(RBj bei RB die Rauschdistanz RR zu bestimmen. Diese Bestimmung wird von einem Wert R (z.B.
100 m) aus gestartet in Schritten von 7,5 m (entsprechend der möglichen Auflösung von 50 ns) bis der Signalpegel unter einem vorher eingegebenen Rauschpegel liegt. Dieser Wert wird im Buffer gespeichert. Nach dieser Routine wird der nächste Elevationswinkel eingestellt. Bei 90 und 150 wird die Rauschentfernung-Suchroutine abgekürzt, da stets von dem beim vorhergehenden Winkel bestimmten Wert RR ausgegangen wird. Die Richtung der 7.5 m-Schritte liegt dann daran, ob der Signalwert bereits unter dem Rauschwert liegt oder nicht.
Nach Beendigung des 150 Messzyklus wird die Schrägsichtweite berechnet und über den SVR-Geräteausgang über Telefonleitung dem Wetterdienstrechner zugestellt.
Durch die in Abbildung 1a dargestellte Eigenschaft des oberen Strahlungsverlaufs, die nicht eine völlige Uberlappung der vom Laser-Sender und Lidar-Empfänger gebildeten öffnungskegel im Anfangsbereich vorsieht, wird eine überlappungsfunktion (R) zur Korrektur der Lidar-Signale im Anfangsbereich (U(RB)) erforderlich.
Diese kann man jedoch, wie eingangs erwähnt, dadurch vermeiden, dass der Hilfsspiegel SPH das Nahvolumen so intensiv ausleuchtet wie es bei einer Anordnung gemäss Fig. 1b geschehen würde.
Wenn klare Signale von dem Wolkenhöhenmesser bei Vertikalstellung des Gerätes erhalten werden, wird sich im allgemeinen eine Schrägsichtmessung erübrigen. Dieser Vorgang kann naturgemäß auch automatisiert werden. Wenn hingegen keine klare Anzeige von Wolken erfolgt und auch kein wolkenloser Himmel anliegt, der ohnehin meist automatisch. zur Abschaltung des Gerätes führt, sondern eine dunstige oder mehr oder weniger neblige Atmosphäre herrscht, wird die Schrägsichtmessung sinnvoll. Nach dem vorher dargestellten wird man von dem nächstgelegenen transmissometrischen Sichtweitenmesser den Verstärkungsgrad des Empfängers des Schrägsichtmessers automatisch der Signalschwächung auf Grund der nebligen Atmosphäre anpassen.
Es kann aber bei inhomogener Atmosphäre auch der Fall eintreten, daß das neben der Landebahn gemäß internationalen Regeln aufgesiellte Transmissometer zu weit entfernt vom Schrägsichtmeßgerät ist und daher nicht-mehr eine repräsentative Verstärkungsregelung zuläßt.
In diesem Falle - auch sonst aus Kostengründen - kann es nach der Erfindung zweckmäßig sein, einen kleinen und auch preisgünstigen Sichtweitenmesser nach dem Streulichtprinzip baulich mit dem Schrägsichtmeßgerät zu s-ereinen oder in dessen unmittelbarer Nähe aufstellen.
Es gibt solche Geräte, die sowohl nach dem Prinzip der Vorwärts- als auch solche, die nach dem Rückwärtsstreulichtprinzip arbeiten und deren sichtweitenabhängiger Ausgangswert - ggf. analog-digital in üblicher Weise umvandelt den Verstärkungsgrad des Schrägsichtempfänger zu regulieren vermögen.
Die Signalübertragung von Wolkenhöhenmessung, ggf. Sichtmessung und auch der Schrägsichtmessung wird man den örtlichen Gegeben heiten entsprechend womöglich mit einem seriell arbeitenden Daten Bus als Signalübertragung auslegen, um mit nur einem Telefonkabel bis zur Wetterstation des Flughafens auszukommen.
Das Schrägsichtmessgerät nach der Erfindung arbeitet nach dem sog. 2-Punkt-Verfahren und kommt mit vergleichsweise geringem elektronischem Aufwand aus. Es benötigt nur 4 Messgrössen: ein ine Entfernung RR bei einer bekannten Spannung U(RR) (Rauschspannung), und eine Spannung U(RB) bei einer testen Entfernung RB nahe am Gerät.
Bei einer inhomogenen Nebellage führt die Methode zu vernachlässigbaren Fehlern.
Abbildung 7a Abbildung 7b Ein Messbeispiel ist in Abbildung 7a dargestellt.
Die horizontale Sichtweite VN ist im Höhenverlauf H dargestellt. Das für die Schrägsichtweite als Nebelmodell angenommene Profil 1 wird auch Cardington Modell genannt.
Der Nebel wird bei diesem Modell mit der Höhe dichter, die Schrägsichtweite ist etwa SVR = 0,8 RVR. Zwei andere Profile 2 und 3 zeigt Abb. 7b;2 ist ein Bodennebel mit nach oben zunehmender Sicht und 3 ist Hochnebel. Um diese Fälle sicher mit dem erfindungsgemässen Gerät zu erfassen, muss nach dem 2-Punkt-Verfahren unter verschiedenem Winkel gemessen werden.
Abbildung 7 links zeigt die für ein Modell-Lidar erreichbaren Höhen bei der Bestimmung von RR für verschiedene homogene Sichtweiten VN in Abhängigkeit vom Meßwinkel#, Bei 20 Elevationswinkel erreicht man bei 1000 m Sicht mit dem Laser eine Höhe von 8 m,von der aus gerade noch über dem Rauschen liegende Signale zum Empfänger zurückkommen.Bei 100 Elevation sind dies bereits 30 m unter der Annahme der homogenen Schichtung.
Bei inhomogener Schichtung (Abbildung 7 rechts,Fall 2 z.B.) können mit dem SVR-Gerättgemessen unter 20,90 und 150 diehorizontalenNormsichtweiten VN(1),VN(2),VN(3) aus den 3 Messungen berechnet werden.
Dabei ist angenommen,daß V5(20> VN(1) ist.
VN(2) errechnet sich aus den Meßwerten VS(2°) und V5(90). VN(3) errechnet sich dementsprechend aus allen drei Meßwerten.
Die so bestimmte Nebelschichtung mit den zugehörigen Höhen wird dazu verwandt,die Transmission längs der vorgegebenen Blickrichtung zu ermitteln.
Die vertikale Transmission ist mit der Bedingung ,daß mindestens H3430 m ist Für die Blickrichtung 90 erhält man daraus Damit ergibt isch eine Schrägsicht Hochnebel: Der in Abbildung 7 gezeigte schematische Fall von Hochnebel (Kurve 3) konnte messtechnisch erfasst werden.
Abbildung 8 zeigt die Messung der Schrägsichtweite V5 (2°) und der berechneten Schrägsicht Vs (9°) im zeitlichen Verlauf.
Abbildung 8: Zeitlicher Verlauf der gemessenen Sichtweite VS(2°) und der berechneten Schrägsicht V5 (90) für einen Tag mit Hochnebel.
Wenn man annimmt, dass der unter 20 gemessene Wert nahe an der horizontal gemessenen Normsicht liegt, so ist bei dieser Nebellage die Schrägsicht oftmals schlechter als die RVR.
Abbildung 9-: Meßsignale aufgenommen mit dem Oszillografen, Signalverlauf gegen die Meßentfernung für 3 Meßwinkel: Kurve a = 20, Kurve b = 90 Kurve c = i50 Abbildung 10: Meßsignal aufgenomnen mit dem Oszillografen, Signalverlauf gegen die Entfernung bei einem Hochnebelfall kenntlich durch ein zweites Echo.
Abbildung 9 zeigt eine Reihe von oszillographisch aufgenommenen Meßsignalen. Die Signalspannung ist gegen die Meßentfernung aufgetragen. Die Kurven a-c deuten die Meßwinkel 20, 90 und 15° an. Man erkennt aus diesen Signalen, daß bei 150 ein größeres Signal in gleicher Entfernung zu messen war als bei 90 bzw. 20. Ein größeres Signal bedeutet dichteren Nebel, der Nebel muß also in dieser Zeit nach oben hin zugenommen haben.
Abbildung 10 zeigt die 150-Messung kurze Zeit später. Neben dem Nebelsignal am Beginn kommt bei 120 m Schrägentfernung ein zweites Signal von der angemessenen Wolke bzw. Hochnebelschicht. Der Wolkenhöhenmessteil registriert diese Wolke und somit kann die Datenverarbeitung für diesen Fall angeben, dass die Bestimmung der Schrägsichtweite durch eine Wolks behindert wurde. Dies für den Fall, dass die sich errechnende Wolkenuntergrenze kleiner als 30 m ist. Für den dargestellten Fall (R = 120 m, 15°) ergibt sich eine Wolkenhöhe von ca. 30 m.
Starts und Landungen machen sich deutlich im zeit'eichen Verlauf des Ldar Signals bemerkbar. Bei Starts wurde zunächst das Signal gröber, mehr Nebel wurde durch das WIeßvolumen geblasen. Einige Sekunden später wurde das Signal deutlich kleiner. Kleineres Signal bedeutet bessere, Sichtweite. Abbildung 11 zeigt ein Oszillographenbild.
Abbildung 11:0szillografenbild von Lidar Signalen a: kurze Zeit vor dem Start eines Flugzeugs b: nach der Landung (Punkt a in Abb.l7) c: kurze Zeit nach dem Start (Normalfall) Da diese Signalveränderungen sehr kurzfristig sind,Dauer etwa 10 Sekunden, sind sicher einige der Schwankungen im Meßsignal der Abbildung -8 auf diese Flugzeugbewegungen zurückzuführen. Diese Effekte des Wegblasens des Nebels durch Düsen sind bekannt und werden auch an Flughäfen zur Fntnebelung benutzt.
Schließlich gibt Fig. 12 eine Übersicht über die praktische Installation eines SVR-Meßgerätes zusammen mit dem bereits installierten Wolkenhöhenmesser und Sichtweitenmesser mit zugehörigem Rechner.
Ein ausgeführtes Gerät nach der Erfindung, mit dem die vorgestellten Ergebnisse erzielt wurden, hatte folgende Daten: Laser Sender Wellenlänge 0.906 Am Puls Energie 1.6 ßWs Puls Dauer 80 ns Puls Wiederholfrequenz 2.4 kHz mittlere Ausgangsleistung 20 W Empfänger Spiegel-Durchmesser 40 cm Photodiode YAG 444 Empfindlichkeit 0.68 A/W Eine ständige Eingabe der Transmissometer-Daten zur Umrechnung des CX-Wertes in den Rechner ist damit vorgesehen, wenn nicht eine automatische Verstärkersteuerung vom zugeordneten Transmissometer erfolgt, sondern die Umrechnung erst im Zentralrechner erfolgen soll. Hierfür ist dann eine Zusatzleitung mit Interface vom RVR-Rechner zum SVR-Rechnung notwendig. Weiterhin ist eine Beschleunigung der Messdauer für einen Messwert auf mindestens 30 Sekunden vorgesehen derart, dass die Schwenkmechanik in etwa 10 Sekundentakt die Messwinkel einstellt.
Ein erfindungsgemässes Gerät in der Kombination Wolkenhöhenmessgerät und SVR-Gerät hat somit folgendes Konzept als Beispiel: a) Koaxiales System zur Vermeidung der Uberlappung b) vom Transmissometer gesteuerte Verstärkungseinstellung c) Beschleunigung der Abtastung zur Angleichung an den 10 Sekunden-Takt d) Logik für den Betrieb: Messung der Wolkenhöhe Sichtweiten grösser 1500 m Messung der Wolkenhöhe und der Schrägsicht bei Sichtweiten zwischen 400 und 1500 m Messung der Schrägsicht Sichtweiten kleiner 400 m.
Das hier besclariebene Schrägsichtmeßverfahren läßt sich im übrigen auf richtige Funktionsweise jederzeit dadurch überprüfen, daß man die ganze Anlage quasi auf die Seite legt und die Sichtweite in einem mittels anderen Sichtmessern überwachten Nebelfeld oder auch künstlich erzeugten Nebel horizontal arbeiten läßt, wobei etwaige Abweichungen sofort evident werden.
Die Messung der Schrägsicht in einem fest eingestellten Winkelintervallbereich - mindestens 2, möglichst unter 3 Elevationswinkeln -in Kombination mit dem augensicheren Wolkenhöhenmesser wird jedoch die wesentliche Lehre der vorliegenden Erfindung sein.
- L e e r s e i t e -

Claims

Patentansprüche )Augenschädigungssicheres Messgerät zur Bestimmung der Schrägsichtweite,dadurch gekennzeichnet, dass ein an sich bekannter augensicherer Wolkenhöhenmesser baulich vereinigt ist mit einer zweiten Empfangsvorrichtung zur Aufnahme von Signalen, die aus der trüben Atmosphäre rückgestreut werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass die bauliche Einheit in vorgegebenen Winkeln gegenüber der Vertikalen und Horizontalen neigbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise durch Fernwirkung drei fest vorgegebene Winkel zusätzlich zur Horizontal- und Vertikallage automatisch nacheinander eingestellt werden zum Empfang von aus diesen Winkeln zurückkommenden atmosphärischen Signalen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vertikallage der zweite Empfänger funktionell abgeschaltet wird und nur die Wolkenhöhe angezeigt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Horizontallage automatisch der von dem Gerät angezeigte Wert mit der Anzeige eines benachbarten transmissometrischen Sichtweitenmes sgerätes verglichen wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Horizontallage mittels eines Mikroprozessors die Anzeige der nach dem Rückstreuprinzip arbeitenden Schrägsichtmessanlage automatisch auf den von einem benachbarten Transmissometer gemessenen Wert abgeglichen wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert des Transmissometers automatisch den Verstärkungsgrad des in der zweiten Empfangsvorrichtung enthaltenen Vorverstärkers dem Schwächungsgrad der Atmosphäre anpasst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Ausgabetdes Schrägsichtmesswertes eine an sich bekannte Rechenvorrichtung nachgeschaltet ist, die den gemessenen Schrägsichtwert mit der Horizontalhelligkeit und der Helligkeit der Landebahnlampen derart korrigiert, dass die im schrägen Anflug sichtbare Anzahl der erkennbaren Landebahnlampen angezeigt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur vom Transmissometer angezeigten Landebahnsicht und der Wolkenhöhe über eine seriell beschaltete Telefonleitung auch das Ergebnis der Schrägsichtmessung in den zentralen Rechner des Flugplatzes eingegeben wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass hilfsweise ein kleiner nach dem Streulichtprinzip arbeitender Sichtweitenmesser baulich in unmittelbarer Nachbarschaft mit dem Schrägsichtmessgerät vorgesehen ist, der automatisch dessen Verstärkungsgrad gemäss der herrschenden Lufttrübung korrigiert.
11. Messeinrichtung nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein augensicherer Wolkenhöhenmesser mit einem sendeseitigen optischen System ausgestattet ist in koaxialer Strahlführung und dass die empfangenen Rückstreusignale gesplittet auf zwei Verstärkeranordnungen gesandt werden, von denen die eine der Detektierung der Wolkenhöhe dient und die andere der Messung der Schrägsicht mit einer Verstärkerregeleinrichtung, die von einem zugeordneten Sichtweitenmesser gemäss dem atmosphärischen Trübungszustand automatisch betätigt wird.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Splittung durch einen Strahlteiler mittels nachgeschalteter Lichtleiter bewirkt wird.
13. Anordnung nach Anspruch 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das atmosphärische Rückstreusignal durch Vielfachintegration in entfernungsabhängigen Stufen über den Rauschpegel gebracht wird, der vorzugsweise durch das auftreffende Tageslicht in der Fotodiode erzeugt wird.
14. Gerät nach Anspruch 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteelektronik die Messwerte der Rückstreuung aus drei nacheinander abgetesteten Winkeln gegenüber dem Eigenrauschsignal auswertet, mindestens zwei -dieser Signale miteinander koordiniert und als Schrägsichtmesswert auswirft.
15. Gerät zur gleichzeitigen Wolkenhöhen- und Schrägsichtmessung nach Anspruch 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass das eigentliche Messystem klimageschützt mit horizontalen optischen Achsen aufgestellt ist und die Umlenkung der Sende- und Empfangs strahlen durch ein im Bereich von etwa 0 - 450 schwenkbares Spiegelsystem geschieht.
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkspiegelsystem für Sender und Empfänger geteilt ist.
17. Gerät-nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Abdeckplatte des schwenkbaren Spiegelsystems zwischen Sender- und Empfängerstrahl optisch geteilt ist.
18. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendestrahl über 2 Hilfsspiegel so gelenkt wird, dass er mit der Achse der Empfangsoptik koaxial verläuft.
19e Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei nebeneinanderstehendem Wolkenhöhenmesser und Schrägsichtempfänger ein kleiner Teil des Sendestrahls des Wolkenhöhenmessers mittels eines Hilfsspiegels in das Empfangsvolumen des Schrägsichtempfängers eingestrahlt wird.
20. Elektronische Auswahlschaltung für das Gerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik automatisch Wolkenhöhe dann auswirft, wenn die Normsichtweite grösser als 1500 m ist, dass ferner sowohl die Wolkenhöhe wie auch die Schrägsicht angezeigt wird, wenn die Normsichtweite zwischen 400 und1500 m ist und dass nur die Schrägsichtweite angezeigt wird, wenn die Normsichtweite unterlag von 400 m liegt.