DE4224447A1

DE4224447A1 - Einrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Flugdaten

Info

Publication number: DE4224447A1
Application number: DE4224447A
Authority: DE
Inventors: Dieter Hoffmann
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2012-07-25
Also published as: DE4224447C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aufzeichnen von während des Fluges angefallener Daten und deren Wiedergabe am Boden.

Flugbahnen vom Boden aus mit Radar oder Kinotheodoliten zu verfolgen, ist bekannt. Dieses ist örtlich sehr begrenzt und erfordert eine wenig flexible bodengebundene Infrastruktur. Fliegerische Einsätze, meistens im Rahmen verbundener Operationen in Formation von mehreren Flugzeugen über große Strecken hinweg, können bodenseitig nicht aufgezeichnet wer den. Zudem werden Fluglagedaten und Flugleistungsdaten von der Bodensta tion nicht erfaßt. Diese können nur flugzeugseitig erfaßt werden und müssen per Telemetrie übertragen werden. Um die Wirksamkeit eines sol chen Einsatzes bewerten zu können, muß die Wiedergabe des Gesamtablaufs einer verbundenen Operation möglich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, die während eines Fluges angefallenen Daten ohne großen zusätzlichen Aufwand im Flugzeug zu er fassen und originalgetreu am Boden wiederzugeben und auszuwerten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 gekennzeichne ten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung bietet wesentliche Vorteile für die Aufzeichnung der Daten im Flugzeug und für die Wiedergabe der Daten am Boden. Nachfolgend sol len vor der allgemeinen Beschreibung der Erfindung die wesentlichen Vor teile zusammengefaßt werden.

Bordseitige Vorteile

1. Die Aufzeichnungsmethode stellt eine sehr kostengünstige Lösung dar, da vorwiegend im Flugzeug bereits vorhandene Bordgeräte erforderlich sind.
2. Es wird eine Aufzeichnung auf Halbleiter-Speichermediem mit üblicher Technik verwendet.
3. Die Unterteilung zwischen zyklischer und azyklischer Datenaufzeich nung nutzt den begrenzten Speicherplatz des Datenträgers effizient aus. Wichtige Informationen für Teilbereiche der Mission (wie z. B. Zielakquisition) können zusätzlich aufgenommen werden.
4. Bei der Datenaufzeichnung auf dem Datenträger kann die Kompression der Daten den Speicherplatzbedarf um fast 50% für die wesentlichen Parametersätze reduzieren.

Bodenseitige Vorteile

1. Die Datenaufbereitung kann verzugslos nach Beendigung der Mission er folgen, so daß eine datengestützte Nachflugbesprechung schon nach we nigen Minuten nach dem Einlesen der Daten im Flugzeug mit allen Dar stellungskomponenten in der Bodenstation möglich ist.
2. Das Einbinden bodenseitig aufgenommener Missionsdaten (Flugzeugpla nung) ist möglich.
3. Datenaufzeichnungsfehler werden erkannt und durch modellgestützte In terpolation ausgeglichen.
4. Es können kostengünstige handelsübliche Datenverarbeitungssysteme verwendet werden.

Die im Avioniksystem militärischer Flugzeuge meistens vorhandenen Ein richtungen zur Eingabe bodenseitig aufgearbeiteter digitaler Missionsda ten können ebenso zur Aufzeichnung von flugzeugseitig aufgenommener Mis sionsdaten genutzt werden. Diese Daten werden über ein Bus-System in das Gerät zur Missionsdateneingabe geschickt, wo ein portabler Datenspeicher mit einer Speicherkapazität von mindestens 256 kBytes die Daten zur bo denseitigen Weiterverarbeitung aufnimmt. Der zwischengeschaltete Mis sionsrechner eröffnet die Möglichkeit, die Aufzeichnungsrate abhängig von der aktuellen Missionsphase zu steuern. Es kann zwischen Naviga tionsphase und Zielakquisitionsphase bzw. kritischen Missionsphasen un terschieden werden. Die Aufzeichnung ist somit bezüglich den Fortschrei bungsraten und Parametersätzen adaptiv. Für verschiedene Anwendungen stellt der Missionsrechner Datenpakete zusammen und gibt sie beim Ein tritt von definierten Ereignissen weiter. Die vorhandenen Programme kön nen leicht so erweitert werden, daß relevante Daten zusammengefaßt wer den und soweit nötig zyklisch oder azyklisch an das Aufzeichnungsgerät weitergegeben werden.

Um bei eingeschränkter Speicherkapazität den gesamten Informationsgehalt für die Flugprofildarstellung abzuspeichern, kann eine Datenkompression vorgenommen werden. Insbesondere werden die Positionsdaten und Zeitdaten komprimiert. Bezogen auf einen Referenzpunkt werden nur relative Posi tionswerte (X, Y) übertragen. Ebenso werden statt der Absolutzeit, be stehend aus Stunde, Minute und Sekunde, nur Sekunden übertragen. Insge samt wird damit eine Speicherplatzersparnis von fast 50% für diese Pa rameter erreicht. In größeren regelmäßigen Abständen werden Absolutzeit und Referenzpunkt übertragen.

Missionsspezifische ereignisgesteuerte Daten, wie z. B. Zieldaten von Waffen und der Selbstverteidigungsstand werden azyklisch abgespeichert. Video-Aufzeichnungssysteme, die in modernen Avionikstrukturen vorhanden sind, liefern für die Nachflugbesprechung zusätzliche notwendige Infor mationen. Dabei ist ein wesentlicher Punkt, daß das Video-Aufzeichnungs system und die Flugprofildarstellung flugzeugseitig nicht gekoppelt sind, so daß Nachrüstungen unabhängig vom Ausrüstungsstand erfolgen kön nen. Bei zusätzlicher Einbindung eines Satellitennavigationssystems (GPS) steht eine sehr genaue Absolutzeit und eine gute Positionsbestim mung zur Verfügung.

In der Bodenstation werden die Daten aus dem Datenspeicher seriell in die Datenleseeinheit eingelesen und auf einem Massenspeicher (Festplatte) abgelegt. Im ersten Schritt übernimmt eine intelligente Datenvorver arbeitung die Dekompression der Daten. Unter Hinzunahme der Referenzwer te werden die Relativwerte in Absolutwerte umgewandelt. Darüberhinaus kann durch modellgestützte Rückrechnung eine zusätzliche Parametergewin nung aus den aufgezeichneten Daten vorgenommen werden. Es können z. B. Lageinformationen und Steigleistung unter Zuhilfenahme eines Flugmodells aus den Positionsdaten und Geschwindigkeitsdaten errechnet werden. Da auf jedem Datenspeicher ein Zeitnormal vorhanden ist, können im zweiten Schritt nach der Dekompression die Datensätze zueinander in Bezug ge setzt werden, so daß eine synchrone Darstellung von vier Flugprofilen (maximal bis zu sechzehn Flugprofilen) vorgenommen werden kann. Entspre chend erfolgt eine Datenorganisation zur Einbindung der missionsspezifi schen ereignisgesteuerten Daten, die für jedes Flugzeug anders ausfallen können. Zusätzlich können bodenseitig aufgenommene Missionsdaten, z. B. für die Flugwegplanung, bei der Datenverarbeitung berücksichtigt werden. Ein wesentlicher Punkt ist, daß die Nachflugbesprechung mit der Flugpro fildarstellung und der Wiedergabe der Videoaufzeichnung schon nach weni gen Minuten nach Beendigung der Mission erfolgen kann. Dabei kann sich die Synchronisation zwischen der Videoaufzeichnung und Flugprofildar stellung darauf beschränken, daß bei der Videoaufzeichnung die Zeit an dem im unteren Gesichtsfeld vorhandenen Bildschirm (head-down-display) ablesbar ist und bei der Flugprofildarstellung ebenso eine Zeit darge stellt wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine automatische Synchronisation zwischen der Videoaufzeichnung und Flugprofildarstellung vorzunehmen.

Nach Ablauf der intelligenten Datenvorverarbeitung kann dann für eine bestimmte Anzahl von Flugzeugen die Flugprofildarstellung erfolgen und parallel dazu die Videobilder auf der Video-Aufzeichnungsanlage zur An zeige gebracht werden. Funktionen zur Darstellung von Flugprofilen sind die beliebige Orientierung der Gitternetze (Rotation um Hoch- und Quer achse), die automatische, manuelle oder ereignisgesteuerte Skalierung, die perspektivische dreidimensionale Darstellung, die horizontale/verti kale zweidimensionale Darstellung, die Darstellung von vier Flugprofilen gleichzeitig, der Wechsel von Perspektiven und die automatische Wahl des Darstellungsbereichs (Koordinatenschwerpunkt).

Für eine komfortable Bedieneroberfläche sind eine menügeführte Auswahl mit Hilfsfunktionen, individuell wählbar Voreinstellungen, Anzeige von Zeitmarkern, Anzeige von missionsspezifischen Daten, Bildschirmkomposi tion und Fenstertechnik zur Anzeige numerischer Werte und zur Menüführung vorzusehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Bordkomponenten zur Aufzeichnung von Flugdaten und

Fig. 2 Bodenkomponenten zur Wiedergabe von Flugdaten.

Die Bordkomponente der Einrichtung zum Aufzeichnen von Flugdaten besteht entsprechend Fig. 1 aus den Geräten zur Flugwegbestimmung 1 und den Bildsignale erzeugenden Bordgeräten 10. Die sowieso im Flugzeug vorhan denen Geräte 1, die hier zum Aufzeichnen von Flugwegdaten benutzt wer den, bestehen aus einem Missionsrechner 2, einem GPS 3 (Global Positio ning System), einem Missionsdateneingabegerät 4 und Datenträgern 5. Die Geräte 2, 3 und 4 werden durch einen Avionik-Bus 6 miteinander verbun den. Der Missionsrechner ist mit mehreren Sensoren verbunden, welche nachfolgende Daten liefern:
Geschwindigkeit in unterschiedlichen Koordinatensystemen
Fluglage
Flugrichtung
Position
Höhe (über Normal null bzw. Referenzniveau und über Grund) Windrichtung, Windstärke, Drift.

Die Sensordaten werden in dem Missionsrechner mittels eines Kalman-fil ter-Programms optimiert.

GPS ist ein satellitengestütztes Navigationssystem, das zu jeder Zeit eine genaue Position und Geschwindigkeit berechnet sowie ein Zeitnormal liefert durch Differenzmessungen mit Hilfe von vier Satelliten. Das GPS ist unabhängig vom Wetter, in jeder Flughöhe, jedem Gelände und beliebi ger Entfernung vom Einsatzort einsetzbar. Es ist ständig verfügbar, hat hohe Genauigkeit (10 m-20 m) der Positionsdaten und hohe Zeitgenauig keit. Die Daten aus dem Missionsrechner 2 und dem GPS 3 werden über dem Avionik-Bus 6 dem Missionsdateneingabegerät 4 zugeleitet, in dem maximal 256 kByte abgespeichert werden können. Der Missionsrechner 2 eröffnet die Möglichkeit, die Aufzeichnungsrate im Missionsdateneingabegerät 4 abhängig von der aktuellen Missionsphase zu steuern. Es kann zwischen Navigationsphase und Zieläquistionsphase bzw. kritischen Missionsphasen unterschieden werden. Die Flugwegdaten werden in dem Missionseingabege rät 4 auf Datenträger 5 eingegeben. Letztere sind portable elektronische Halbleiterspeicher, deren Aufzeichnungsdauer etwa zwei Stunden beträgt.

Die sowieso im Flugzeug vorhandenen Bildsignale erzeugenden Bordgeräte 10 bestehen aus einem Infrarotempfänger mit Sichtgerät 11, einer Kamera zur Aufnahme der Außensicht durch eine Frontscheiben-Projektionsanlage 12 (Head-up-display), Cockpit-Bildschirmen 13 (head-down-display), einem Radarbildgerät 14 sowie aus der Aufzeichnung des Sprechfunks. Zusätzlich zum Radarbildgerät 14 ist für die Einrichtung zum Aufzeichnen von Flug daten ein Gerät zum Umformen des Radarbildes auf Videosignale 15 erfor derlich. Die Bildsignale der vorgenannten Geräte 11 bis 15 werden in ei ner elektronischen Einheit 16 zusammengeführt, wo die einzelnen Video quellen zusammengeschaltet werden. Die so zusammengeschalteten Videosig nale werden einem üblichen Videorecorder 17 zugeführt und in diesem auf ein Band 18 aufgezeichnet.

In der Bodenkomponente nach Fig. 2 werden die in der Bordkomponente auf gezeichneten Flugdaten zu Nachflugbesprechungen wiedergegeben. Die in den Datenträgern 5 aufgezeichneten digitalen Daten werden in einer digi talen Bodenstation 20 wiedergegeben und ausgewertet. Dann kommen die Da tenträger 5 in eine Datenleseeinheit 21. Die in der Datenleseeinheit 21 aufbereiteten Daten werden einer graphischen Arbeitsstation 22 und einem Bildschirm 23 zugeleitet. In der graphischen Arbeitsstation werden die aus den Datenträgern 5 ausgelesenen Datensätze automatisch auf Richtig keit untersucht und ggf. korrigiert. Zusätzlich kann eine Darstellung des geplanten Flugweges erfolgen und diese mit dem geflogenen Flugweg verglichen und bewertet werden. Auf dem Bildschirm 23 kann eine Darstel lung gemacht werden, die die gleichzeitige farbige Darstellung von einer Anzahl von aus den Datenträgern 5 eingelesenen Flugprofilen in einer graphischen 3D-Darstellung mit Translation, Rotation und Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Betrachtungsbereiches erlauben. Dabei ist die Darstellung mit Standbild, Langsamlauf bzw. Schnellauf durch manuellge steuerte, zeitgesteuerte und ereignisgesteuerte Eingabe frei reprodu zierbar. Die Bodenkomponente umfaßt noch eine Videostation 25, in der die an Bord aufgezeichneten Videobänder 18 in einem Videorecorder 26 ab gespielt werden. Dabei ist eine gleichzeitige Darstellung der einzelnen Bildsignale erzeugenden Bordgeräte 10 auf den Bildschirmen 27, 28 und 29 möglich. Die Wiedergabe der Video-Aufzeichnungen kann mit den Flugpro fildarstellungen in der graphischen Arbeitsstation 22 synchronisiert werden. Somit kann in einer Nachflugbesprechung jeder Übungsflug kommen tiert werden, wobei mögliche Fehler im Flugablauf erkannt werden können.

Claims

1. Einrichtung zum Aufzeichnen von während des Fluges angefallener Daten und deren Wiedergabe am Boden, dadurch gekennzeichnet, daß

- Aufzeichnungen von sowieso vorhandener Bordgeräte zur Bildsignalerzeu gung und Bildsignaldarstellung (11 bis 14) in einer elektronischen Einheit (16) zusammengeschaltet und in einem Video-Empfänger (17) auf Band (18) gespielt werden;
- Daten von vorhandenen Bordgeräten zur Flugwegbestimmung (2) über ein Missionsdaten-Ein-/Ausgabegerät (4) in elektronische Halbleiterspei cher (5) geschrieben werden;
- am Boden die auf Band (18) gespielten Videodaten in einer Video-Boden station (25) dargestellt werden;
- am Boden die in den elektronischen Halbleiterspeichern (5) vorhandenen Daten auf einem Datenverarbeitungsgerät (20) weiterverarbeitet werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an Bord vorhandenen Geräte zur Bildsignalerzeugung und Bildsignaldarstel lung genutzt werden, die vorzugsweise aus einem Infrarotempfänger mit Sichtgerät (11), einem Radargerät (14) mit Umformung des Radarbildes auf Videosignal (Scan-Converter) (15), Cockpit-Bildschirmen (Head-Down-Dis play) (13) und einer Kamera zur Aufnahme der Außensicht durch eine Frontscheiben-Projektionsanlage (Head-Up-Display) (12) sowie aus der Aufzeichnung des Sprechfunks bestehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an Bord befindlichen Geräte zur Flugwegbestimmung zumindest aus einem Mis sionsrechner (2) und einem Missionsdaten-Ein-/Ausgabegerät (4) bestehen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Video-Bodenstation (25) mindestens ein, vorzugsweise mehrere Bildschirme (27, 27, 29) zur Darstellung der auf Band (18) eingegebenen Videodaten aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Bo den die Daten aus den elektronischen Halbleiterspeichern (5) über eine Datenlese-Einheit (22) in eine graphische Arbeitsstation (22) zur Dar stellung von Flugprofilen eingegeben und auf einem Bildschirm (23) dar gestellt werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Missionsdaten-Eingabegerät (4) eingegebenen Daten für die Flug weg- und Flugmanöverdarstellung in zyklischer Datenaufzeichnung und für besonders interessante Bereiche in azyklischer Datenaufzeichnung vorge nommen werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Datenaufzeichnung auf die elektronischen Halbleiterspeicher (5) der Speicherplatzbedarf durch eine Datenkompression um ca. 50% reduziert wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe der in den elektronischen Halbleiterspeichern (5) ausge lesenen Daten in der graphischen Arbeitsstation (22) eine zusätzliche Fluglagebestimmung durch modellgestützte Rückrechnung erfolgt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der graphischen Arbeitsstation (22) die aus den elektronischen Halbleiter speichern (5) ausgelesenen Datensätze automatisch auf Richtigkeit unter sucht und ggf. korrigiert werden.

10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in zyklischer und azyklischer Datenaufzeichnung eingegebenen Daten syn chronistiert werden.

11. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Boden auf einem Bildschirm (23) dargestellten Daten eine Darstellung enthalten, die die gleichzeitige farbige Darstellung von einer Anzahl von aus den elektronischen Halbleiterspeichern (5) eingelesenen Flugpro filen in einer graphischen 3D-Darstellung mit Translation, Rotation und Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Betrachtungsbereiches erlauben.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung mit Standbild, Langsamlauf bzw. Schnellauf durch manuell ge steuerte, zeitgesteuerte oder ereignisgesteuerte Eingabe frei reprodu zierbar ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der graphischen Arbeitsstation (22) zusätzlich eine Darstellung des ge planten Flugweges erfolgt und diese mit dem geflogenen Flugweg vergli chen und bewertet wird.

14. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeich net, daß am Boden die Aufzeichnungen in der Video-Bodenstation (25) mit den Flugprofildarstellungen in der graphischen Arbeitsstation (25) syn chronisiert werden.

15. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Bordgerät ein System zur Satellitennavigation (GPS) (3) vorhanden ist.