DE3943318A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen durchfuehrung von rollbewegungen von luftfahrzeugen am boden - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Durchführung von Rollbewegungen von Luftfahrzeugen am Boden.

Bewegungen von Luftfahrzeugen lassen sich grundsätzlich in Bewegungen in der Luft und Bewegungen am Boden aufteilen. Die einzelnen Phasen umfassen das Rollen von einer Parkposition des Luftfahrzeuges zu einer Start- und Landebahn, den Start, den Flug, die Landung sowie das Rollen des Luftfahrzeuges von der Start- und Landebahn zu einer Parkposition.

Sowohl die Start- als auch die Landephasen lassen sich wei­ terhin aufteilen in das Rollen von einer Anfangsposition auf der Start- und Landebahn unter Beschleunigung des Luftfahr­ zeugs bis zum Erreichen einer gewünschten Abhebegeschwindig­ keit sowie das eigentliche Abheben und Einleiten eines Steig­ fluges bzw. in den letzten Teil eines Sinkfluges, dem soge­ nannten Landeanflug, bis zum Aufsetzen auf der Landebahn und Rollen vom Aufsatzpunkt unter Bremsen des Luftfahrzeuges bis zu einem Endpunkt auf der Start- und Landebahn, an welchem die Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs ein Rollen in einen Rollweg zuläßt.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen die Rollbewegun­ gen von Luftfahrzeugen am Boden alle Bewegungen eines Luft­ fahrzeuges, bei welchen es Bodenkontakt hat, schließt also das Rollen von einer Parkposition zur Start- und Landebahn bzw. umgekehrt sowie die Rollbewegungen auf der Start- und Landebahn innerhalb eines Start- bzw. Landevorgangs ein.

Im Rahmen eines ständig steigenden Flugaufkommens haben unter anderem wirtschaftliche und sicherheitsbedingte Erwägungen zu einer weitestgehenden Automatisierung aller Flugphasen von Luftfahrzeugen geführt. Abgesehen von rein organisatorischen Maßnahmen wie Flugplanung, Einrichtung von vorgeschriebenen flugrichtungsabhängigen Flughöhen, sogenannten Flight Levels, Luftkorridoren und dgl. werden Bewegungen von Luftfahrzeugen in der Luft inzwischen fast vollständig automatisch durchge­ führt. Dabei sind automatische An- und Abflugverfahren, auto­ matischer Streckenflug mittels Autopiloten und dgl. bekannt.

Demgegenüber werden sämtliche Bewegungen von Luftfahrzeugen am Boden nach wie vor manuell durchgeführt. In aller Regel wird dem fliegenden Personal unter Ausnutzung eines umfang­ reichen Kommunikationsnetzes von dem den Flugverkehr steuern­ den Personal während des Landeanflugs mitgeteilt, über wel­ chen Rollweg das Luftfahrzeug bis zu welcher endgültigen Parkposition geführt werden soll. Dabei stehen dem fliegenden Personal detaillierte Flugplatzkarten zur Verfügung, so daß es unter ständiger Kommunikation mit Platzpersonal anhand der Karten seine momentane Position, den zu fahrenden Weg als auch die endgültige Parkposition anhand der Karte nachvoll­ zieht. Auf großen oder unübersichtlichen Plätzen wird der Pi­ lot oft zusätzlich durch sogenannte "Follow Me-Cars" unter­ stützt, d. h. er rollt im Konvoysystem hinter einem vorneweg­ fahrenden Kraftfahrzeug hinterher.

Insbesondere bei schlechter Sicht, gegeben durch Dunkelheit, Nebel und dgl. als auch bei ungünstigen Fahrbahnbedingungen wie Schneematsch und dgl. nehmen diese Rollbewegungen die Luftfahrzeugführer voll in Anspruch, so daß im großen Maße Unsicherheitsmomente durch Hindernisse, andere sich bewegende Luftfahrzeuge und dgl. gegeben sind. Besonders bei schlechten Fahrbahnbedingungen stellen die Beschleunigungsphase im Startvorgang bzw. die Bremsphase im Landevorgang ein großes Problem dar, da hier hochfrequente Störungen auftreten, die von dem Luftfahrzeugführer manuell abgefangen werden müssen.

Es hat sich herausgestellt, daß bei aller Automatisierung der Flugverfahren der gesamte Bereich der Steuerung von Luftfahr­ zeugen am Boden vollständig vernachlässigt wurde. Besonders bei ständig steigendem Flugaufkommen besteht ein erheblicher Bedarf an automatischer Unterstützung hinsichtlich der Steue­ rung des gesamten Verkehrs auf einem Flugplatz sowie hin­ sichtlich der Rollvorgänge des einzelnen Luftfahrzeugs. Es gibt eine große Anzahl von Beinahe-Unfällen und bei allen Be­ wegungen am Boden ist der nachgewiesenermaßen größte Unsi­ cherheitsfaktor Mensch der einzig Handelnde.

So sind beispielsweise Bestrebungen im Gange, den Gesamtflug­ verkehr durch Einsatz von miteinander in Kommunikationsver­ bindung stehender Rechner vollständig zu kontrollieren. Dazu gehören nicht nur die Bewegungen der Luftfahrzeuge in der Luft, sondern auch die Bewegungen von Luftfahrzeugen am Boden an einem Platz. Ein solches Konzept, das ohne weiteres eine Gesamtkontrolle des Flugverkehrs auf internationaler, natio­ naler und regionaler Ebene vorstellbar macht, könnte auch ein flugplatzbezogenes System umfassen, welches die Gesamtheit aller Rollbewegungen von Luftfahrzeugen zum Zeitpunkt des Aufsetzens auf die Start- und Landebahn bis zum Abstellen auf einer Parkposition bzw. umgekehrt vom Losrollen von einer Parkposition bis zum Abheben von der Start- und Landebahn steuert.

Für die Automatisierung von Rollbewegungen von Luftfahrzeugen am Boden wurden bereits unterschiedliche Vorschläge gemacht. Insbesondere betrifft ein Vorschlag die Verkabelung von Flug­ plätzen, d. h. es werden Kabel entlang von Rollwegen gelegt, so daß beispielsweise auf elektromagnetischem Wege die Luft­ fahrzeuge entlang einer "Schiene" rollen können. Ein anderes System schlägt vor, sogenannte Baken zu installieren, die Si­ gnale unterschiedlichster Art aussenden können, so daß die Luftfahrzeuge mittels an Bord befindlicher Empfänger ihre Rollrichtung anhand dieser Baken orientieren können.

Alle diese Vorschläge weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Ein besonderer Nachteil besteht darin, daß zunächst umfang­ reiche bauliche Veränderungen an der Infrastruktur von Flug­ plätzen zur Einführung eines solchen Systems notwendig sind. Weiterhin ermöglichen diese Systeme nur richtungsbezogene Ausrichtungen der Luftfahrzeuge, d. h. die einzigen an Bord empfangbaren Signale sind Signale hinsichtlich der zu fahren­ den Richtung. Eine Koordination von Flugplatzverkehr ist mit einem derartigen System ebensowenig möglich wie das Vorgeben eines bestimmten Rollweges für ein Luftfahrzeug. Insbeson­ dere ermöglichen die obenbeschriebenen Systeme auch keine Er­ kennung von Hindernissen, somit auch nicht die Erkennung von anderen Luftfahrzeugen und umfassen auch keinerlei Möglich­ keit, ein automatisches Konvoyfahren, beispielsweise hinter einem anderen Luftfahrzeug oder einem vorwegfahrenden Kraft­ fahrzeug durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur automatischen Durchführung von Rollbewegungen von Luftfahrzeugen am Boden bereitzustellen, welche ermöglichen, daß ein Luftfahrzeug automatisch von einer Anfangsposition über einen vorbestimmten Weg zu einer vorbestimmten Endposi­ tion rollt, sowohl statische als auch dynamische Hindernisse erkennt und auf diese reagiert und konvoyfähig ist, dabei je­ doch für ihren Einsatz keinerlei infrastrukturelle Änderungen notwendig machen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der An­ sprüche 1 oder 17 gelöst.

Verfahrensseitig ist dabei vorgesehen, daß von einem abbil­ denden Sensor Daten an eine Recheneinheit übergeben werden, diese Daten werden nach vorgegebenen Algorithmen aufbereitet und mit aus einer Speichereinheit entnommenen Vergleichsdaten verglichen, so daß sich aus den Abweichungen der Istdaten von den Vergleichsdaten Steuergrößen ergeben, die von der Rechen­ einheit an Steuerglieder ausgegeben werden. Dabei umfassen die Steuerglieder neben auf Radsteuerung, Schub, Bremsen oder dgl. wirkenden Stellgliedern auch Steuerglieder zur Ausrich­ tung des abbildenden Sensors, so daß dieser zunächst durch eine Steuereinheit so ausgerichtet wird, daß der übertragene Gesamtdatenbestand einer von der Recheneinheit gewünschten Sichtweise unter Berücksichtigung der relativen Position des abbildenden Sensors zur Fahrbahn entsprechen. Die Vergleichs­ daten können sowohl Solldaten als auch rein topologische In­ formationen, beispielsweise Landmarken, sein.

Abbildende Sensoren können dabei im Infrarotbereich, im opti­ schen Bereich oder im Hochfrequenzbereich arbeiten, was je­ doch verfahrensgemäß ohne Bedeutung ist. Dabei ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht notwendig, daß die Re­ cheneinheit über die Zeit alle von dem abbildenden Sensor empfangenen Daten auswertet, sondern nur Anteile davon ver­ wendet, die, bildlich gesehen, nur die Informationen über die für die Auswertung wesentlichen Bildausschnitte enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert also darauf, daß eine Recheneinheit den über die Zeit veränderlichen ständig fließenden Datenbestand eines abbildenden Sensors auswertet und daraus im Vergleich mit Vergleichsdaten Steuergrößen er­ mittelt, die den Steuergliedern zugeführt werden. Dem Wesen nach bewirken diese Steuergrößen durch Ansteuerung der Steu­ erglieder eine Veränderung des nächsten vom abbildenden Sen­ sor erfaßten Datenbestandes, d. h., aus Sicht der Rechenein­ heit werden aus dem Soll/Ist-Vergleich die Steuergrößen er­ mittelt, die die vom abbildenden Sensor übertragenen Daten an die Daten annähert, die die Recheneinheit sich selbst ermit­ telt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend erweitert, daß zwei abbildende Sensoren angesteuert und deren erfaßte Daten aus­ gewertet werden. Dabei ist verfahrensgemäß vorgesehen, daß einer der Sensoren den Nah- und der andere den Fernbereich vor dem Luftfahrzeug erfaßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet grundsätzlich den Vor­ teil, daß es keine auf das Verfahren speziell abgestimmte In­ frastruktur voraussetzt, also bauliche Veränderungen vermei­ det. Weiterhin ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur möglich, den zu rollenden Weg selbst zu erfassen, sondern auch Hindernisse, die sich statisch auf dem Rollweg befinden oder sich auf demselben bewegen.

Durch ein breites Spektrum verwendbarer abbildender Sensoren wird das Verfahren auch vollständig wetterunabhängig und bie­ tet insbesondere durch den ständigen Datenkreislauf hochfre­ quente Nachsteuermöglichkeiten, so daß es auch die Sicher­ heitsrisiken während der Beschleunigung bzw. des Abbremsens auf der Start- und Landebahn ausschließt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß den Anteilen, die die Re­ cheneinheit aus dem erfaßten Gesamtdatenbestand auswählt, In­ formationen über den Fahrbahnrand, Fahrbahnmarkierungen und dgl. entnehmbar sind. Allgemein üblich ist es, alle Rollwege eines Flugplatzes mit Rasen einzufassen, so daß sich hier grundsätzlich ein verwendbarer Hell/Dunkel-Übergang ergibt.

Andererseits ist es auch möglich, die an den Rollwegen be­ findlichen Fahrbahnmarkierungen, beispielsweise Lichter ver­ schiedener Art, zu verwenden. Andererseits befinden sich auf allen Rollwegen grundsätzlich farbliche oder weiße Markierun­ gen, die ebenfalls geeignet sind, von der Recheneinheit zur Erkennung verwendet zu werden.

Weiterhin wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorge­ schlagen, daß die von der Recheneinheit ausgewerteten Anteile des erfaßten Gesamtdatenbestandes so gewählt sind, daß diesen zusätzlich zu den Informationen über den Fahrbahnrand, Fahr­ bahnmarkierungen und dgl. Informationen über im Rollweg be­ findliche Hindernisse entnehmbar sind. Das bedeutet, daß die Recheneinheit verfahrensgemäß in der Lage ist, selektiv be­ stimmte Datenteile "abzutasten" und diese Datenteile auch zu variieren, so daß ihr auch ohne Betrachtung des Gesamtdaten­ bestandes Informationen über Hindernisse zufließen können.

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß die Recheneinheit mittels geeigneter Algorithmen die horizontale Krümmung des Rollweges ermittelt. Wenn ihr, wie weiterhin vorgeschlagen, luftfahr­ zeugspezifische Daten wie Drehradien, Bremsweg, Trägheit und dgl. vorliegen, so kann sie bei Kenntnis der horizontalen Krümmung das Luftfahrzeug ideal steuern.

Weiterhin wird mit Vorteil vorgeschlagen, daß in durch die Recheneinheit auswertbaren Speichern fahrbahnspezifische Da­ ten vorliegen, die Informationen über den Verlauf, der Aus­ gangs- und Endpunkt von Rollwegen, über Kreuzungen und dgl. enthalten.

Wenn wie weiterhin vorgeschlagen wird, in entsprechenden Speichern auch flugplatzspezifische Daten wie Lage der Lande­ bahn, Wege und dgl. gespeichert sind, ist die Recheneinheit somit in der Lage, das Luftfahrzeug über beliebige Wege von einem Ort zu anderen zu bewegen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die flugplatzspezifischen Daten in Form einer digitalen Landkarte vorliegen und von der Recheneinheit auswertbar sind. Digitale Landkarten sind in digitaler Form gespeicherte landkartenähnliche Informationen, denen exakt Lage, Richtung, Ausdehnung und dgl. von Flugplät­ zen sowie ihrer Rollwege, Fahrbahnposition und dgl. entnehm­ bar sind. Mittels vorliegender digitaler Landkarten könnte die Recheneinheit in Kombination mit obenbeschriebenen vor­ teilhaften Ausgestaltungen ein Luftfahrzeug unter Kenntnis des Startpunktes und des gewünschten Endpunktes vollständig automatisch und sicher unter Umgehung oder Berücksichtigung von Hindernissen bewegen.

Zur weiterführenden Automatisierung wird vorgeschlagen, daß die momentane Istposition durch die Recheneinheit mittels entsprechender Navigationsmittel bestimmbar ist. Beispiels­ weise ist es ohne weiteres möglich, unter Anwendung von Sa­ tellitennavigation der Recheneinheit Informationen über die exakte Istposition zur Verfügung zu stellen, wodurch die Ver­ wendung digitaler Landkarten in höchstem Maße begünstigt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Recheneinheit durch Aus­ wertung entsprechender Speicher- oder Kommunikationsmittel Informationen über die anzusteuernde Sollposition erhält. Im Rahmen eines wie obenbeschriebenen Gesamtkonzeptes ist es so­ mit mit Vorteil möglich, daß ein den Gesamtflugplatzverkehr steuernder zentraler Rechner über entsprechende Kommunikati­ onsmittel an den Luftfahrzeugrechner die vorbestimmte Endpo­ sition übermittelt, so daß die Recheneinheit unter Kenntnis ihrer Istposition unter der Kenntnis des gesamten Flugplatzes das Luftfahrzeug automatisch von der Istposition zur Sollpo­ sition bewegt.

Auf dem gleichen Wege ist es möglich, daß die Recheneinheit durch Auswertung entsprechender Speicher- und/oder Kommunika­ tionsmittel Informationen über den zu steuernden Rollweg er­ hält. Somit wäre die Recheneinheit in der Lage, das Luftfahr­ zeug unter Kenntnis des vorbestimmten und von außen zugetra­ genen Rollweges und der Endposition automatisch zu steuern. Umgekehrt wäre ein Zentralrechner, der mit derartigen Rechen­ einheiten in Verbindung steht, in der Lage, den Gesamtflug­ platzverkehr sicher und in idealer Weise zu koordinieren.

Die angeführten Speichermittel können beispielsweise vom fliegenden Personal vorprogrammierte und der Recheneinheit über entsprechende Speichermedien zur Verfügung gestellte In­ formationen der gleichen Qualität sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wird zur Vervollständigung der Automati­ sierung vorgeschlagen, daß die Recheneinheit mit Kommunikati­ onsmitteln mit Recheneinheiten der gleichen Art anderer sich auf dem Flugplatz bewegender Fahrzeuge, insbesondere Luft­ fahrzeuge, verbunden ist und mit diesen Informationen austau­ schen. Somit ist es möglich, Informationen über Rollwegbe­ schaffenheit, Hindernissse und dgl. auszutauschen.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt auch in der Konvoyfähigkeit, indem die erfindungsgemäße Rechenein­ heit verfahrensgemäß in der Lage ist, Hindernisse hinsicht­ lich ihres dynamischen Verhaltens zu erkennen. So ist es ohne weiteres denkbar, daß die Recheneinheit unter Kenntnis der Daten eines abgebildeten vorwegfahrenden Kraftfahrzeuges oder anderen Luftfahrzeuges, diesem in vorgegebenem Abstand folgt. Dieser Aspekt wird insbesondere auf hochfrequentierten Flug­ plätzen von besonderem Vorteil sein. Ebenso kann ein automa­ tisches Analysieren und Befolgen von Marshaller-Zeichen durchgeführt werden.

Vorrichtungsseitig besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen aus wenigstens einem abbildenden Sensor, der zweckmäßigerweise in Vorausrichtung des Luftfahrzeuges zur unbehinderten Erfassung des Luftfahrzeugvorfeldes angeordnet ist, sowie einer Recheneinheit, die mit diesem Sensor in Ver­ bindung steht.

Weiterhin weist die Vorrichtung eine Bewegungs- und Haltevor­ richtung für den abbildenden Sensor auf, die diesen wenig­ stens um eine vertikale und um eine horizontale Achse bewegen kann. Zudem weist die Vorrichtung Speichereinrichtungen auf, die zur Speicherung der unterschiedlichsten Datenstrukturen geeignet sind. Die Recheneinheit ist über geeignete Verbin­ dungseinrichtungen mit dem Sensor, mit Stellgliedern, mit den Speichereinrichtungen, der Bewegungs- und Haltevorrichtung usw. verbunden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfin­ dung weist die Vorrichtung zwei abbildende Sensoren auf. Da­ bei ist einer zweckmäßigerweise in den Fernbereich vor dem Luftfahrzeug, der andere auf den Nahbereich vor dem Luftfahr­ zeug gerichtet. Die abbildenden Sensoren können optische Sensoren sein, im Hochfrequenz-, im Infrarotbereich oder dgl. arbeiten. Weiterhin ist die Anordnung weiterer abbildender Sensoren in Kombination unterschiedlicher Typen anwendbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfin­ dung umfaßt die Recheneinheit zwei Rechnergruppen, die für unterschiedliche Aufgabenbereiche vorgesehen sind, jedoch miteinander in Verbindung stehen, d. h., Daten- und Befehlsaustausch betreiben und sich gegenseitig steuern kön­ nen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind bordeigne Rechner des Luftfahrzeuges hinsicht­ lich ihrer Speicher- und Rechnerkapazitäten eingebunden.

Mit besonderem Vorteil weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Schnittstellen und die notwendigen Sende- und Empfangsvor­ richtungen auf, um mit an sich bekannten Navigationsmitteln Verbindung aufzunehmen, um die entsprechenden Daten empfangen und auswerten zu können. Dabei kann es sich beispielsweise um Satellitennavigation handeln. Weitere Schnittstellen sowie Sende- und Empfangsvorrichtungen zum Aufbau, Aufrechterhalten und Nutzen von Kommunikationsverbindungen sind vorgesehen.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine szenenhafte Darstellung typischer Weitwin­ kel- und Teleblickfelder zur Erläuterung des er­ findungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2a eine Darstellung einer Blickfeldsituation zur Er­ läuterung der für Berechnungen entnehmbaren Da­ ten,

Fig. 2b eine seitliche Darstellung der Blickfeldsituation gemäß Fig. 2a,

Fig. 3a eine Draufsicht auf ein Luftfahrzeugvorderteil mit Sensoreinbauorten,

Fig. 3b eine Seitenansicht gemäß Fig. 3a, und

Fig. 3c eine Vorderansicht zu Fig. 3a.

Fig. 1 zeigt in einer Art Momentaufnahme ein Weitwinkelblick­ feld 1 eines sich auf einem Flughafengelände am Boden bewe­ genden Luftfahrzeuges. Unter anderem sind an identifizierba­ ren Informationen der Rollweg 2 mit seiner Mittellinie 3 zu erkennen. Insbesondere der Übergang vom Rollweg 2 zur für Flugplätze typischen Grasfläche 4 mit den Randbefeuerungen 5 stellen hervorragende Identifikations- und Positionierhilfen dar. Genauso können statische Hindernisse, wie beispielsweise Flughafengebäude 6 und dgl. für die erforderlichen Rechen­ zwecke verwendet werden. Die Teleblickfelder 7, von denen das Luftfahrzeug jeweils wenigstens eins zur Verfügung hat, kön­ nen auf die entsprechenden Punkte, beispielsweise wie hier gezeigt, auf ein ebenfalls rollendes Luftfahrzeug oder ein vorwegfahrendes Follow-Me-Fahrzeug sowie auf alle sonstigen Punkte gerichtet werden.

Natürlich ist ein beliebiges Wechseln der Blickfelder mög­ lich, wobei lediglich die realisierte Taktfrequenz eine be­ grenzende Randbedingung darstellt.

Aus den Teleblickfeldern 7 können nun wiederum bestimmte mar­ kante Punkte, wie beispielsweise eine Mittellinie ein Hell/Dunkelübergang am Rollwegrand und dgl. für die jeweils augenblicklich zu lösende Aufgabe entnommen werden.

Beispiele für derartige Punkte sind in der Fig. 2a gezeigt, in welcher ein auf dem Rollweg 2 vorwegrollendes Luftfahrzeug 8, d. h. in Rückansicht, zu sehen ist. Unterschiedliche Da­ tentypen sind derartigen Bildinformationen zu entnehmen, bei­ spielsweise rein luftfahrzeugspezifische Daten wie die er­ faßte Rumpfbreite 10 oder die Spannweite 11.

Andererseits sind platzspezifische Daten entnehmbar wie die Rollbahnbreite 12 oder der Abstand des Berührungspunktes der Luftfahrzeugreifen auf der Rollbahn zum Horizont.

All diese Daten sind letztlich reine Bildgrößen, d. h., varia­ bel mit dem Abstand zu dem erfaßten Hindernis. Die unter­ schiedliche Qualität der erfaßten Daten macht eine entspre­ chende Fehlerkorrektur möglich. Ist der Typ des erfaßten Hin­ dernisses bekannt, so können perspektive Fehler ebenso her­ ausgefiltert werden wie die Kenntnis der flugplatzspezifi­ schen Daten. Letztlich muß eine bestimmte Berührungsspur­ breite 12 mit einer bestimmten Horizonthöhe 13 übereinstimmen usw.

Fig. 2b zeigt in Seitenansicht die vordere Spitze des erfas­ senden Luftfahrzeuges 9, bei dem der abbildende Sensor im oberen Cockpitteil 16 angenommen wird. Interessant ist der Abstand 15 zu dem erfaßten Hindernis bzw. die Veränderung des Abstandes 15 über die Zeit, da daraus auf das dynamische Ver­ halten des Hindernisses geschlossen werden kann. Im Konvoyfahren beispielsweise ist es von Interesse, daß der Abstand 15 sich nicht verändert, während auf sich stark ver­ ringernde oder vergrößernde Abstände 15 entsprechende Reak­ tionen folgen müssen.

Mögliche Einbauorte für die abbildenden Sensoren sind in den Fig. 3a bis 3c gezeigt, welche sich lediglich in der Per­ spektive unterscheiden.

Es ist bereits Stand der Technik, hinter einer vorderen Klappe 20 des Luftfahrzeuges 9 ein Radar anzuordnen, welches selbstverständlich ebenfalls als abbildender Sensor verwendet werden kann. Je nach gewünschtem Winkel bzw. Aufnahmefeld werden abbildende Sensoren in sog. Nasen, beispielsweise ei­ ner Nase 21 oberhalb des Cockpits, einer Nase 22 unterhalb des Cockpits oder einer Nase 23 an der Rumpfunterseite vorge­ schlagen.

Hinter Klappen 24 an beiden Seiten der Radarklappe können ebenfalls abbildende Sensoren angeordnet werden, wobei die Klappen 24 im Falle optischer Sensoren verglast werden müs­ sen.

Eine Sonderstellung nehmen im Cockpit angeordnete abbildende Sensoren 25 ein, die in geeigneter Weise im Bereich der Frontscheibe angeordnet werden müssen.

Beliebige Kombinationen der Anbringungsorte sowie Alternati­ ven, beispielsweise im Bereich der Fahrwerke, der Tragflächen und dgl. sind möglich.

Claims (32)

1. Verfahren zur automatischen Durchführung von Rollbe­ wegungen von Luftfahrzeugen am Boden, gekennzeichnet durch

• - Ausrichten von wenigstens einem abbildenden Sen­ sor durch eine Steuereinheit,
• - Übertragen wenigstens von Anteilen des vom abbil­ denden Sensor erfaßten Gesamtdatenbestandes an eine Recheneinheit,
• - Aufbereiten der Daten nach vorgegebenen Algorith­ men in der Recheneinheit,
• - in Beziehung setzen der aufbereiteten Daten mit aus wenigstens einer Speichereinheit entnommenen Vergleichsdaten,
• - Berechnen von Steuergrößen,
• - Ansteuern von Steuergliedern in Abhängigkeit von den Steuergrößen mit Wirkung auf Radsteuerung, Schub, Bremsen oder dergleichen des Luftfahr­ zeugs.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Steuergrößen Solldaten ermit­ telt werden, dessen die vom abbildenden Sensor an die Recheneinheit übermittelten Daten in der Phase nach der Ansteuerung der Steuerglieder entsprechen sollen, so daß somit Steuerkorrekturdaten ermittelt werden.

3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der wenigstens einen Speichereinheit gespeicherten Vergleichsdaten sowohl Solldaten als auch topologische Informationen, beispielsweise Landmarken, sind.

4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei abbil­ dende Sensoren angesteuert und deren erfaßte Daten ausgewertet werden, wobei einer den Nahbereich und der andere den Fernbereich vor dem Luftfahrzeug er­ faßt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Recheneinheit ausgewerteten Anteile aus den von den abbildenden Sensoren erfaßten Daten so gewählt sind, daß diesen Informationen über den Fahrbahnrand, Fahrbahnmarkie­ rungen und dergleichen entnehmbar sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin die von der Re­ cheneinheit ausgewerteten Anteile aus den von den ab­ bildenden Sensoren erfaßten Daten so gewählt sind, daß diesen zusätzlich zu den Informationen über den Fahrbahnrand, Fahrbahnmarkierungen und dergleichen auch Informationen über im Rollweg befindliche Hin­ dernisse entnehmbar sind.

7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß mittels geeigneter Algo­ rithmen aus den von den abbildenden Sensoren erfaßten Daten die horizontale Krümmung des Rollweges ermit­ telbar ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Speichern luftfahrzeugpezifische Daten wie Drehradien, Bremsweg und dergleichen gespeichert und von der Recheneinheit aus lesbar sind.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Speichern fahrbahnspe­ zifische Daten wie Verlauf Ausgangs- und Endpunkt und dergleichen gespeichert und von der Recheneinheit auslesbar sind.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Speichern flugplatz­ spezifische Daten wie Lage der Landebahn, Wege und dergleichen gespeichert und von der Recheneinheit aus lesbar sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die flugplatzspezifischen Daten in Form einer di­ gitalen Landkarte gespeichert und von der Rechenein­ heit auswertbar sind.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit durch Auswertung entsprechender Navigationsmittel die mo­ mentane Ist-Position bestimmt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit durch Auswertung entsprechender Speicher- und/oder Kommuni­ kationsmittel Informationen über die anzusteuernde Sollposition erhält.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit durch Auswertung entsprechender Speicher- und/oder Kommuni­ kationsmittel Informationen über den zu steuernden Rollweg erhält.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit mit Kommunikationsmitteln mit einem zentralen, den Flug­ platzverkehr überwachenden und steuernden Rechner verbunden ist und von diesem Anweisungen erhält.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit mit Kommunikationsmitteln mit Recheneinheiten anderer sich auf dem Flugplatz bewegender Fahrzeuge, insbe­ sondere Luftfahrzeuge, verbunden ist und mit diesen Informationen austauscht.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit zwei Rechnergruppen umfaßt, von denen eine Aufgaben wie Signalaufbereitung und Zustandsermittlung bearbeitet, während die andere Aufgaben wie Rekonstruktion sowie Entscheidung über anzuwendende Steueralgorithmen be­ arbeitet, wobei sich beide Rechnergruppen gegenseitig steuern.

18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach we­ nigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch wenigstens einen abbildenden Sensor, eine Bewe­ gungs- und Haltevorrichtung für den abbildenden Sen­ sor, eine Recheneinheit, Speichereinrichtungen sowie Verbindungselemente zwischen der Recheneinheit und dem Sensor, der Recheneinheit und der Speicherein­ richtung sowie der Recheneinheit und Stellgliedern.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß diese zwei abbildende Sensoren aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß einer der abbildenden Sensoren zur Erfassung des Nahbereiches vor dem Luftfahrzeug und der andere zur Erfassung des Fernbereiches vor dem Luftfahrzeug ge­ eignet ist.

21. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die abbildenden Sensoren optische Sensoren sind.

22. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die abbildenden Sensoren im Hochfrequenzbereich arbeiten.

23. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die abbildenden Sensoren im Infrarotbereich arbeiten.

24. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von abbildenden Sensoren in unter­ schiedlichen Typenkombinationen, insbesondere gemäß Ansprüche 21 bis 23, angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungs- und Haltevorrichtung für die abbildenden Sensoren die Verstellung des Sensors wenigstens um eine vertikale und um eine horizontale Achse ermöglicht.

26. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenein­ heit wenigstens einen Prozessor zur Bearbeitung der vorgegebenen Algorithmen aufweist.

27. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenein­ heit aus zwei getrennten, aber miteinander in Verbin­ dung stehenden, Rechnergruppen besteht, die unter­ schiedliche Aufgaben bearbeiten und sich gegenseitig steuern.

28. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher­ einrichtung durch die Recheneinheit beschreibbar und auslesbar ist und für die Speicherung auch topologi­ scher Informationen geeignet ist.

29. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftfahr­ zeug befindliche, sogenannte bordeigene Rechner, durch die Recheneinheit hinsichtlich ihrer Speicher- und Rechenkapazität eingebunden sind.

30. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Eingabeeinrichtung, wie eine Tastatur, ein Spei­ chermedium Laufwerk oder dgl., angeordnet ist.

31. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schnittstelle sowie notwendige Empfangseinrich­ tungen zur Auswertung an sich bekannter Navigations­ mittel angeordnet sind.

32. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schnittstelle und Sende-/Empfangseinrichtungen für externe Kommunikationsverbindungen angeordnet sind.