DE3501954C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine in einem Hubschrauber befindliche Bord-Navigationsanlage, welche die momentanen Hubschrauberpositionsdaten in einem Gebiet angibt.

Aus der Zeitschrift "Interavia" (Heft 5/1981, Seite 484 und 485; Heft 6/1982, Seite 608 und 609; Heft 11/1982, Seite 1227; Heft 12/1982, Seiten 1322 und 1323) sind mehrere reine Naviga­ tionseinrichtungen für Flugzeuge bekannt, wobei zum Teil be­ sondere Darstellungsmöglichkeiten angesprochen werden. Ver­ gleichseinrichtungen zwischen dem vorliegenden Gelände und den Navigationsergebnissen des Flugzeugs sind darin jedoch weder beschrieben noch angedeutet.

Aus der Zeitschrift "Interavia" Heft 10/1981, Seite 981 ist ein insbesondere für Marschflugkörper interessantes Verfahren zur Aktualisierung des Bord-Navigationssystems, in diesem Fall eines Trägheitsführungssystems bekannt. Bei diesem sogenannten TERCOM-System werden mittels Funkhöhenmesser Höhendifferential­ werte gemessen, die mit dem unter Zuhilfenahme vorher erfolgter Satelliten- oder Luftbildvermessungen erstellten und dann ge­ speicherten TERCOM-Höhenprofil verglichen werden. Bei Überein­ stimmung der jeweiligen momentanen Höhendifferentialwerte mit dem TERCOM-Höhenprofil steht die Position des Flugkörpers fest.

Es hat sich herausgestellt, daß sich stationäre Hindernisse wie Hochspannungsleitungen, Seilbahnen, Masten oder dergleichen sowohl bei der Anfertigung des Höhenprofils durch Luftbild­ vermessung oder dergleichen als auch bei der Höhenmessung seitens des Flugkörpers nicht mit Sicherheit erfassen lassen und daß andere Maßnahmen erforderlich sind, um das Flugobjekt, z.B. einen Hubschrauber, davor sicher zu warnen.

Bei schlechten Sichtbedingungen sind Hubschrauber sowohl im zivilen als auch im militärischen Einsatz durch die Möglichkeit einer Kollision mit Hochspannungsleitungen, Seilbahnen, Masten, Türmen etc. stark gefährdet. Sie benötigen daher für ihre Navi­ gation ein Gerät, welches sie rechtzeitig und sicher vor derar­ tigen Hindernissen warnt.

Bisher wurde versucht, derartige Hindernisse mit Hilfe von Ra­ dargeräten zu orten. Wegen des geringen Rückstrahlquerschnittes von manchen dieser Hindernisse, insbesondere von Drähten, ge­ lingt die Ortung wegen des gleichzeitig vorhandenen Clutters sogar beim Einsatz sehr aufwendiger Radarsysteme nur ungenü­ gend.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hubschrauber-Bordnaviga­ tionsanlage so weiterzubilden, daß sich eine sichere und zuverlässige Verhütung von Kollisionen mit solchen stationären Hindernissen ergibt, die wie z.B. Hochspannungsleitungen, Masten, Seilbahnen zwar hinsichtlich ihrer geografischen Lage bekannt, aber mit den üblichen Radar- und Navigationseinrich­ tungen an Bord nicht sicher erfaßbar sind.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Hubschrauber elektronische Speicherbausteine mitgeführt sind, in denen Ortsdaten gespeichert sind, welche die Lage aller sich in diesem Gebiet befindenden stationären Hinder­ nisse, insbesondere Hochspannungsleitungen, Seilbahnen, Masten oder dergleichen beschreiben, und daß im Hubschrauber eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, in welcher fortlaufend die mittels der Navigationsanlage ermittelten, momentanen Hubschrauberpositionsdaten mit den gespeicherten Hindernisorts­ daten verglichen werden und die bei einer eine Kollisionsgefahr mit sich bringenden Annäherung der Werte einerseits der momen­ tanen Hubschrauberpositionsdaten und andererseits eines oder mehrerer der gespeicherten Hindernisortsdaten ein Warnsignal abgibt.

Hochspannungsleitungen sind in den allermeisten Fällen statio­ näre Gebilde, deren Standort - zumindest bei den Elektrizitäts­ versorgungsunternehmen - exakt bekannt und katalogisiert ist. Ihre Lage im Gelände ist durch eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Ortsdaten festgelegt. Auch die Standorte anderer stationärer Hubschrauberhindernisse, wie z.B. von Seilbahnen, Türmen oder Sendemasten, sind gewöhnlich exakt bekannt und lassen sich ebenfalls durch eine sehr geringe Anzahl von Ortsdaten festlegen. Die Daten, die die Lage aller möglichen Hindernisse in dem betreffenden Gebiet exakt beschreiben, werden nach der Erfindung in wenigen Speicherbausteinen gespeichert, so daß es auf einfache Weise möglich ist, mit einer Navigationsanlage ausgerüstete Hubschrauber durch Vergleich ihres momentanen Standortes mit der gespeicherten Information über die Hindernisse indirekt zu warnen.

Die momentanen Hubschrauberpositionsdaten können durch ein Trägheitsnavigationssystem, über eine Empfangsstation eines satellitengestützten Navigationssystems (z.B. GPS, Global Positioning System) oder über eine Empfangsstation eines durch andere Luft- und/oder Erdfahrzeuge gestützten Navigationssystems (z.B. PLRS, Position Location Reporting System) gewonnen werden, die eine Genauigkeit von 15-25 m haben.

Der Speicherbedarf zur Aufnahme der Hindernisortsdaten ist extrem gering. Nimmt man an, daß sich über ein Gebiet von 100 km×100 km sowohl von West nach Ost als auch von Nord nach Süd alle 10 km eine Leitung zieht, so sind die Trassen von 10×10=100 Leitungen zu speichern. Wenn jede der Leitungen nach einem Kilometer ihre Richtung ändert, so sind für jede Leitung hundert Punkte, an denen sie im Gelände fixiert ist, zu speichern. Insgesamt sind also für ein Gebiet von 100 km×100 km 10 000 Punkte zu speichern, zu denen noch einige Punkte dazukommen können, welche sich auf sonstige Hindernisse, wie z.B. Türme und Masten, beziehen. Speichert man jeden Punkt mit einer Ge­ nauigkeit von 1,5 m, so sind 16 Bit für die x-Koordinate und 16 Bit für die y-Koordinate erforderlich. Insgesamt ergibt sich ein Speicherbedarf von nur 320 kBit, der sich durch geeignete Speicherorganisation noch auf 210 kBit reduzieren läßt. Damit ist man in der Lage, alle Daten in einem einzigen 256 kBit-Speicherbaustein zu speichern.

Der Rechenzeitbedarf für die Berechnung der Entfernung zwischen der jeweiligen momentanen Hubschrauberposition und der nächstliegenden Leitung bzw. dem nächstliegenden Hindernis ist sehr gering, so daß ein handelsüblicher Mikroprozessor nicht nur den Abstand, sondern auch die Annäherungsgeschwindigkeit berechnen kann.

Mit ein oder zwei zusätzlichen Bit kann auch die Höhen­ klasse der Leitungen bzw. der sonstigen Hindernisse ge­ speichert werden.

Wird die für die Warnung erforderliche Hardware in die Navigationsanlage integriert, so können deren Eingabe­ mittel gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung mit dazu benutzt werden, um neue Daten in den Speicherbaustein einzugeben. Wegen des geringen Aufwandes für die Warnfunktion, d.h. für die Vergleichseinrichtung und die Speicherbausteine, besteht die gesamte Warnein­ richtung praktisch nur aus einer modifizierten Naviga­ tionsanlage.

Die Navigationsanlage im Hubschrauber läßt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durch Benutzen der stationären Hindernisse als geographische Referenzpunkte auf den aktuellen Stand bringen (updating).

Claims (10)

1. In einem Hubschrauber befindliche Bord-Navigationsanlage, welche die momentanen Hubschrauberpositionsdaten in einem Gebiet angibt, dadurch gekennzeichnet, daß im Hubschrauber elektronische Speicherbausteine mitgeführt sind, in denen Ortsdaten gespeichert sind, welche die Lage aller sich in diesem Gebiet befindenden stationären Hinder­ nisse, insbesondere Hochspannungsleitungen, Seilbahnen, Masten oder dergleichen beschreiben, und daß im Hubschrauber eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, in welcher fortlaufend die mittels der Navigationsanlage ermittelten, momentanen Hubschrauberpositionsdaten mit den gespeicherten Hindernisorts­ daten verglichen werden und die bei einer eine Kollisionsgefahr mit sich bringenden Annäherung der Werte einerseits der momen­ tanen Hubschrauberpositionsdaten und andererseits eines oder mehrerer der gespeicherten Hindernisortsdaten ein Warnsignal abgibt.

2. Navigationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die momentanen Hubschrauberpositionsdaten durch ein Trägheits­ navigationssystem gewonnen sind.

3. Navigationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die momentanen Hubschrauberpositionsdaten über eine Empfangs­ station eines satellitengestützten Navigationssystems (z.B. GPS, Global Positioning System) gewonnen sind.

4. Navigationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die momentanen Hubschrauberpositionsdaten über eine Empfangs­ station eines durch andere Luft- und/oder Erdfahrzeuge gestützten Navigationssystems (z.B. PLRS, Position Location Reporting System) gewonnen sind.

5. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Gebiet von ca. 100 km×100 km die Hindernisortsdaten in einem einzigen Speicherbaustein von 256 kBit gespeichert sind.

6. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichseinrichtung ein handelsüblicher Mikroprozessor vorgesehen ist.

7. Navigationsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor außer der Entfernung zwischen der jeweiligen Hubschrauberposition und dem nächstliegenden Hindernis auch die Annäherungsgeschwindigkeit berechnet.

8. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Speicherbausteinen auch die Höhenklasse der Hochspan­ nungsleitungen bzw. der sonstigen stationären Hindernisse gespeichert ist.

9. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Eingabemittel für die Navigationsdaten dazu mitbenutzt sind, um neue Ortsdaten in die Speicherbausteine einzugeben.

10. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Update-Einrichtung vorgesehen ist, welche die stationären Hindernisse als geographische Referenzpunkte dazu verwendet, um die Hubschrauber-Positionsdaten auf den aktuellen Stand zu bringen (updating).