DE4327706A1 - Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges - Google Patents

Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges. Sie leistet einen effizienten Beitrag zur Vermeidung von Flugzeugkollisionen.
Mit zunehmender Dichte des Flugverkehrs wächst der Gefahrenbereich unvorhersehbarer Situatio­ nen der Kollision eines im Luftraum befindlichen Flugzeuges mit anderen in dessen nahen Flug­ raum befindlichen Luftfahrzeugen. Die Anforderungen an die Systemtechnik eines Flugzeuges bezüglich einer prophylaktischen (= vorbeugend, verhütend) und profunden (= tiefgründig, gründlich) Analyse und Vorausschau vermeidbarer möglicher Kollisionsereignisse wachsen ständig, um Zusammenstöße oder Beinahzusammenstöße für alle auf Flugrouten verkehrenden Flugzeuge zu verhindern. Um das Unheil derartiger Luftfahrtdesaster abzuwenden ist eine Verbes­ serung des Warnumfanges und des Entscheidungsniveaus mittels geeigneter technischer System­ technik notwendig, die in der Praxis ausgewählte Flugdaten oder Fluglagen entsprechend den aktuellen Luftraumbedingungen von Bodenstationen und Luftfahrzeugen im flugnahen Raum erfaßt, analysiert und - ohne die Reaktionsgeschwindigkeit eines Flugzeugführers zu überfordern - Entscheidungshilfen auf einem oder mehreren Displays visuell und rechtzeitig darstellt. Damit ist der Pilot eines Flugzeuges in die Lage versetzt, kurzfristig ein Flugmanöver zur Verhinderung einer Flugzeugkollision einzuleiten.
Es sind Lösungen bekannt, bei denen ein in Flugzeugen installiertes "Traffic Collision Avoidance System" CAS) ein einfaches für den Sichtflug bestimmtes Kollisionswarngerät darstellt. Es unterstützt den Piloten eines Flugzeuges bei der Lokalisierung eines Kollisionsflugzeuges, wobei das Gerät ohne Anzeige arbeitet und keine alternativen Ausweichmöglichkeiten unterbreitet. Ein weiteres bekanntes TCAS initiiert eine Kollisionswarnung bei gleichzeitiger Anzeige des Kolli­ sionsflugzeuges, das dem Piloten nur vertikale Ausweichmanöver als Alternative anbietet. Die situationserfassende Anzeige auf dem Display ist unübersichtlich dargestellt und erschwert dem Piloten zusätzlich durch Symbol- und Farbvielfalt das sofortige Erfassen der kollidiernahen Situation.
Die Lösung der EP 0 396 071 offenbart eine Anordnung, bei der ein Kontroller einen Mode S Transponder initiieren kann. Ein TCAS - Systemcomputer wird mit situationsbedingten Informa­ tionen, die aus diesem Teil der Anordnung und weiteren Systemen stammen, versorgt. Der Computer und ein Flugdatensystem geben gemeinsam aufbereitete Informationen an Bildschirm­ einheiten ab, wobei ein Display nur vertikale Kursausweichungen anzeigt. Diese Lösung besitzt den Nachteil, daß die betreffende "Air Traffic Collision Aviodance" - Displayanzeige (primär) keine horizontalen Ausweichungen erfaßt. Diese Lösung realisiert kein Abwägen bezüglich eines möglichen rechten oder linken Ausweichmanövers; damit ist auch keine differenzierte Anzeige der Ausweichmöglichkeit auf dem genannten Display gegeben. Der Pilot ist zwangsweise zu einer individuellen Entscheidung verpflichtet. Ein weiterer Nachteil der Lösung besteht darin, daß keine Berechnung der Kurspunkte der Flugzeuge erfolgt; es werden nur die Positionsanzeigen und die Kollisionskursgefahranzeige visuell farblich dargestellt, wobei die Gefahrenanzeige nur den kreuzenden Kurs andeutet. Ebenso wurde bei der Berechnung der Kurspunkte die Geschwindigkeit der Flugzeuge nicht berücksichtigt. Zusammengefaßt realisiert diese Anordnung kein Aufbereiten und Umsetzen der Daten zur Ermittelung von Ausweichvarianten zur Manövrierung eines Flug­ zeuges. Die genannte "Air Traffic Collision Aviodance" - Displayanzeige zeigt nur eine vertikale Geschwindigkeitsdarstellung im Kreis des Instrumentes an, wobei keine Kurslinien eingezeichnet sind. Die horizontale Darstellung der Flugzeuggeschwindigkeiten ist aufgrund der Anordnung nicht möglich. Außerdem erfaßt die Lösung nur den Nahbereich einer möglichen Kollision mit einem anderen Flugzeug.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung derartig zu gestalten, daß mit ihr die rechtzeitige Erkennung der möglichen Kollision eines im Luftraum befindlichen Flugzeuges mit einem anderen Flugzeug, das dessen Flugroutenbereich tangiert oder durchkreuzt, gewährleistet ist. Eine selbständige technische Einheit soll mögliche Zusammenstöße oder Beinahzusammenstöße in allen Flugvarianten rechtzeitig analysieren und alternative horizon­ tale und vertikale Kursausweichungen zur kurzfristigen Manövrierung des Flugzeuges ermitteln. Die erhaltenen Informationen sind auf einer Bildschirmanzeige übersichtlich visuell darzustellen, ohne einen Flugzeugführer in der Erkennungs- und Handlungsphase zu überfordern oder einzu­ schränken. Die Anordnung soll bereits sich weitsichtig anbahnende Gefahrensituationen berück­ sichtigen und in zweckmäßiger Form anschaulich darstellen, um situationsbedingt die kurzfristige und günstigste Manövrierhandlung eines Piloten optimal sicherzustellen.
Diese Aufgabe für eine Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges, die den Gefah­ renbereich unvorhersehbarer Situationen der Kollision des Flugzeuges mit einem anderen Flugzeug in dessen Flugraum kontrolliert erfaßt, auswertet und Flugbahnkorrekturen vorschlägt, bei der eine Anzeigeeinrichtung die aktuellen Flugraumpositionen mittels elektronisch aufbereiteter geographischer Flugdaten visuell reproduziert und eingangsseitig mit einer Kollisionsvermei­ dungseinrichtung verbunden ist, bei der die Anzeigeeinrichtung wenigstens aus einer Eingabe-/ Ausgabeeinheit, einer Mikroprozessoreinheit und einer Bildschirmanzeige besteht, wobei die Eingabe-/Ausgabeeinheit mit der Mikroprozessoreinheit und letztere mit der Bildschirmanzeige in Reihe geschalten ist, bei der die Kollisionsvermeidungseinrichtung ausgangsseitig mit der An­ zeigeeinrichtung und einer Radarwettereinheit und einer Fluginformationseinheit und eingangs­ seitig mit einer Antenneneinrichtung und einem Flugdatenerfassungssystem verbunden ist, wird dadurch gelöst, daß die Kollisionsvermeidungseinrichtung mit einer Managereinrichtung ver­ bunden ist, die
  • a) externe Flugdaten des anderen Flugzeuges erfaßt, speichert und der Kollisionsver­ meidungseinrichtung bereitstellt und
  • b) interne Flugdaten des Flugzeuges an das andere Flugzeug übermittelt,
mit deren Flugdatenbereitstellung
  • c) die Ermittlung der Kollisionsdaten zur Warnung und Anzeige realisierbar sind und
  • d) Ausweichvarianten zur horizontalen oder vertikalen Manövrierung des Flugzeuges visuell darstellbar sind,
daß mit der Kollisionsvermeidungseinrichtung, an deren Eingängen die von der Managereinrich­ tung, der Antenneneinrichtung und dem Flugdatenerfassungssystem intern und extern bereitge­ stellte Flugdaten anliegen, eine rechnergestützte und variantengemäße Ermittlung möglicher Kolli­ sionskurse zwischen dem Flugzeug und dem anderen Flugzeug realisierbar ist, wobei drei Flugpo­ sitionen zur Kursbestimmung ausreichend sind, daß die der Anzeigeeinrichtung eingangsseitig zugeführten Informationen, die die Kollisionsvermeidungseinrichtung ausgangsseitig bereitstellt, auf deren Bildschirmanzeige, vorzugsweise auf einer Kollisionsvermeidungsanzeige, in horizonta­ ler und/oder vertikaler Darstellung der Kollisionskurse mittels Linien- und /oder Kurvendar­ stellung in geschlossener und/oder gestrichelter und/oder punktierter Form und in farblicher und/oder dotierter Darstellung visuell reproduzierbar sind, daß auf der Bildschirmanzeige ein horizontaler und ein vertikaler Gefahrenbereich dargestellt ist, der farblich hervorgehoben ist.
Die Darstellungen der Bildschirmanzeigen der Anzeigeeinrichtung, der Radarwettereinheit und der Fluginformationseinheit sind untereinander und/oder gegenseitig überlagerbar.
Außerdem ist die Darstellung der Bildschirmanzeige der Anzeigeeinrichtung auf die Darstellung der Bildschirmanzeige der Radarwettereinheit und/oder der Fluginformationseinheit überlagerbar.
Ebenso ist die Darstellung der Bildschirmanzeige der Anzeigeeinrichtung und/oder der Radar­ wettereinheit auf die Darstellung der Bildschirmanzeige der Fluginformationseinheit überlagerbar.
Die Managereinrichtung ist eine selbständige Einheit oder ein integrierter Bestandteil der Kolli­ sionsvermeidungseinrichtung.
Ein Transponder Mode S ist ein integrierter Bestandteil der Managereinrichtung.
Die Managereinrichtung und die Kollisionsvermeidungseinrichtung sind zu einer Kollisionswarn­ einheit integrierbar, die aus einem Fernbereich frühzeitig Kollisionskurse vorwarnt und horizontale und/oder vertikale Ausweichmanöver mit kollidierbaren Flugzeugen innerhalb des radialen Gefah­ renbereiches ermittelt und auf der Bildschirmeinheit der Anzeigeeinheit visuell darstellt, wobei mit ihr eine horizontale Winkelauflösung von etwa drei Grad realisierbar ist.
Mit der Kollisionswarneinheit ist eine Vorwarnung diverser im Luftraum befindliche Flugzeuge innerhalb eines radialen Gefahrenbereiches von fünf bis fünfzehn Meilen und eine Einstufung in einen Gefahrenstatus innerhalb eines radialen Bereiches von fünf Meilen abnehmend in der Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit, dem Flugkurs und der Flughöhe realisierbar und auf der Bildschirmeinheit der Anzeigeeinheit visuell darstellbar, wobei eine kontinuierliche Beobach­ tung der Flugzeuge außerhalb des radial fünfzehn Meilen umfassenden Bereiches ohne visuelle Anzeige gegeben ist.
Die Genauigkeit der Angaben der Anordnung zur Vorwarnung liegen in einem Toleranzbereich zwischen drei bis fünf Prozent.
Mit der Anordnung sind kurvenförmige Kollisionskurse ermittelbar und dreidimensionale Flug­ bahnkorrekturen realisierbar.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß die Anord­ nung rechtzeitig Gefahrensituationen einer möglichen Kollidierung zwischen Flugzeugen mit einer selbständigen Einheit analysiert und alternativ horizontale und vertikale Kursausweichungen alternativ ermittelt. Diese Einheit analysiert bereits weitsichtig sich anbahnende Gefahrensituatio­ nen in allen Flugvarianten (also auch Kollisionskurven) und differenziert nach Vorwarn- und unmittelbaren Gefahrenbereich bei anschließender variantengemäßer Entscheidungsunterbreitung zur Vermeidung möglicher Zusammen- oder Beinahzusammenstöße zwischen Flugzeugen. Die von ihr bereitgestellten Informationen sind auf einer Bildschirmanzeige übersichtlich - zur optimalen Erfassung der aktuellen Situation durch den Flugzeugführer - darstellbar, wobei die Kursdar­ stellungen der Flugzeuge sich dem Piloten benutzerfreundlich in zweckmäßiger Form visuell offenbaren, ohne ihn in der Erkennungs- und Handlungsphase einer notwendig einzuleitenden Ma­ növrierung zu überfordern und einzuschränken. Die Anordnung ist ohne besonderen technologi­ schen Aufwand realisier- und in die Flugzeuge einrüstbar. Sie vermindert bzw. senkt das Risiko einer Flugzeugkollision durch den gewachsenen Informationsgehalt bezüglich erkennbarer drohen­ der Gefahrensituationen im Luftraum durch den Piloten, der die Vermeidung einer derartigen Katastrophe individuell frühzeitig erkennen und kurzfristig beeinflussen kann.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen dargestellt und in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 die erfinderische Anordnung in einem Blockschaltbild;
Fig. 2 die Kollisionsvermeidungsanzeige der Anzeigeeinrichtung nach Fig. 1.
An einem Ausführungsbeispiel soll die erfinderische Anordnung näher erläutert werden. In der Fig. 1 ist die Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges dargestellt. Die Fig. 2 zeigt eine mögliche visuelle Darstellung zweier auf Kollisionskurs befindlicher Flugzeuge auf dem Display der Bildschirmanzeige (3.3) der Anzeigeeinrichtung (3) in der besonderen Darstellung auf einer Kollisionsvermeidungsanzeige (8).
Nach Fig. 1 besteht die Anordnung aus einer Kollisionsvermeidungseinrichtung (2), die eingangs­ seitig mit einer Managereinrichtung (1), einer Antenneneinrichtung (6), einem Flugdatenerfas­ sungssystem (7) und ausgangsseitig mit einer Anzeigeeinrichtung (3), einer Radarwettereinheit (4) und einer Fluginformationseinheit (5) über Signalleitungen verbunden ist. Die Anzeigeeinheit (3) besteht aus einer Eingabe-/Ausgabeeinheit (3.1), einer Mikroprozessoreinheit (3.2) und einer Bildschirmanzeige (3.3), die vorzugsweise die Darstellung der in Fig. 2 gezeigten Kollisionsver­ meidungsanzeige (8) visualisiert reproduziert. Die angegebenen Stufen der Anzeigeeinrichtung (3) sind mittels Signalleitungen verbunden und hintereinander in Reihe geschaltet, wobei der Eingang der Eingabe-/Ausgabeeinheit (3.1) mit der Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) ausgangsseitig verbunden ist. Die Eingänge der Anzeigeeinrichtung (3), die Radarwettereinheit (4) und die Fluginformationseinheit (5) liegen somit entweder direkt oder über einen Knotenpunkt verbunden mit dessen Verbindung an einem Ausgang der Kollisionsvermeidungseinrichtung (2). Somit ist ein Signalverbund zwischen der Anzeigeeinheit (3) und/oder der Radarwettereinheit (4) und/oder der Fluginformationseinheit (5) realisiert; der weiterhin zwischen diesen Mitteln und der Kolli­ sionsvermeidungseinrichtung (2) funktioniert. Die Radarwettereinheit (4) und die Fluginforma­ tionseinheit (5) sind auch mit einer Bildschirmanzeige ausgerüstet. Der Signalfluß der Manager­ einrichtung (1), der Antenneneinrichtung (6) und des Flugdatenerfassungssystemes (7) ist zu den Eingängen der Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) gerichtet, wobei zwischen letzterer und der Managereinrichtung (1) ebenso ein Signalfluß erfolgt. Die an den Ausgang der Kollisionsver­ meidungseinrichtung (2) gelegten Mittel werden signalmäßig in der genannten Weise von dieser Einrichtung (2) versorgt.
Die Antenneneinrichtung (6) empfängt Informationen von am Erdboden verstreuten Bodenstatio­ nen, beispielsweise einer Bodenkontrollstation zur Luftraumüberwachung, die sie in Signale umsetzt und an die Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) weitergibt. Es handelt sich dabei um Informationen der bestehenden Flugraumsituation, beispielgemäß aktuelle Flugzeugdaten (Flug­ zeuggeschwindigkeit, Flugzeugkurs, Flughöhe) von anderen auf fremdem Kurs befindlichen Flugzeugen im Luftraum.
Das Flugdatenerfassungssystem (7) stellt die eigenen aktuellen Flugzeugdaten (Flugzeuggeschwin­ digkeit, Flugzeugkurs, Flughöhe) eines auf Route befindlichen Flugzeuges bereit und gibt diese Daten an die Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) weiter.
Die Managereinrichtung (1) erfaßt und speichert die externen Flugdaten eines anderen Flugzeuges oder weiteren auf fremden Kurs befindlichen Flugzeugen und übermittelt diese Flugdaten signal­ mäßig zur Kollisionsvermeidungseinrichtung (2); sie übermittelt aber auch permanent oder auf Anfrage interne Flugdaten des eigenen Flugzeuges an andere Flugzeuge, die sich im luftnahen Raum befinden. Die Managereinrichtung (1) ist außerdem in der Lage, horizontal und vertikal die Flugdaten zu selektieren. Sie initiiert dem eigenen Flugzeug über die Kollisionsvermeidungsein­ richtung (2) bei gefahrendrohender Situation (Kollision steht unmittelbar bevor - wenn nicht Kurs­ korrektur sofort erfolgt) entsprechende horizontale oder vertikale Ausweichmanöver kurzfristig innerhalb von Sekunden, so daß das eigene Flugzeug beispielsweise verzögert oder beschleunigt und damit der Kollision ausgewichen wird. Mit deren Flugdatenbereitstellung ist es möglich, daß eine die Ermittlung der Kollisionsdaten zur Warnung und Anzeige realisierbar und Ausweichva­ rianten zur horizontalen oder vertikalen Manövrierung des eigenen Flugzeuges visuell darstellbar sind.
Ein integrierter Bestandteil der Managereinrichtung (1) ist ein Transponder Mode S, der bei­ spielgemäß Flugdaten von Flugzeugen im Nahbereich aufnimmt und Flugdaten des eigenen Flugzeuges an andere Flugzeuge übermittelt.
Die Managereinheit (1) ist primär eine selbständige Einheit der Anordnung. Sie kann aber auch zu einem integrierten Bestandteil der Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) umgerüstet sein, die als so integrierte Einheit sich als Kollisionswarneinheit darstellt. Diese Einheit klärt den Piloten frühzei­ tig über auf Kollisionskurs befindliche Flugzeuge in einem entfernteren Flugbereich zum eigenen Flugzeug vor. Sie ermittelt horizontale und/oder vertikale Ausweichmanöver des eigenen Flug­ zeuges mit möglicherweise kollidierbaren Flugzeugen innerhalb eines radialen Gefahrenbereiches und stellt die Kollisionskurse in der beschriebenen Form auf der Bildschirmeinheit (3.1) der An­ zeigeeinheit (3), vorzugsweise nach Fig. 2, visuell dar. Mit ihr ist eine horizontale Winkelauflö­ sung von etwa drei Grad und besser realisierbar. Der Gefahrenbereich, der der Vorwarnung diverser im Luftraum befindlicher Flugzeuge zugeordnet ist, bezieht sich auf einen das eigene Flugzeug umgebenen radialen Bereich von fünf bis fünfzehn Meilen. Der radiale Bereich bis zu fünf Meilen ist als Gefahrenstatus für das eigene Flugzeug eingestuft, innerhalb dessen bei unver­ änderter Kursverfolgung des eigenen Flugzeuges eine mögliche Kollision mit einem anderen Flugzeug nicht zu verhindern wäre. Die Informationsaufbereitung und deren visuelle Darstellung geschieht auch bei dieser Kollisionswarneinheit anhand der ermittelten Flugdaten (Fluggeschwin­ digkeit, Flugkurs, Flughöhe). Mit ihr ist eine Genauigkeit der Angaben zur Vorwarnung in einem Toleranzbereich zwischen drei und fünf Prozent realisierbar.
Die Kollisionsvermeidungseinrichtung (2), an deren Eingängen die von der Managereinrichtung (1), der Antenneneinrichtung (6) und dem Flugdatenerfassungssystem (7) intern und extern bereitgestellte Flugdaten anliegen, realisiert eine rechnergestützte und variantengemäße Ermittlung möglicher Kollisionskurse zwischen dem eigenen Flugzeug und einem anderen Flugzeug; und leitet die gewonnenen Informationen der Anzeigeeinrichtung (3) zu bzw. stellt sie auf dem Display (3.3, 8) dar, wobei drei Flugpositionen zur Kursbestimmung ausreichend sind.
Die rechnergestützte und variantengemäße Ermittlung möglicher Kollisionskurse basiert im wesentlichen auf folgende zu bewertende Flugdaten beider Flugzeuge im Rahmen der nachfolgend beschriebenen Situationen:
  • a) bei gleichem und konstanten Flugkurs der Flugzeuge:
    • - die Flughöhen sind gleich und konstant;
    • - die Fluggeschwindigkeiten, die Flugzeiten, die crossing-Winkel sind unterschiedlich und variabel;
  • b) bei fallendem oder steigendem Flugkurs der Flugzeuge:
    • - die Flughöhen sind unterschiedlich und nicht konstant;
    • - die Fluggeschwindigkeiten, die Flugzeiten, die crossing-Winkel sind unterschiedlich und variabel.
Zur Unterstützung des Prozesses der günstigsten Entscheidungsfindung durch den Piloten, der in einem kurzen Zeitraum abläuft, sind die Informationen auf den Displays übersichtlich überlager­ bar. Deshalb sind die Darstellungen der Bildschirmanzeigen der Anzeigeeinrichtung (3) bzw. der Kollisionsvermeidungsanzeige (8), der Radarwettereinheit (4) und der Fluginformationseinheit (5) untereinander und/oder gegenseitig überlagerbar sind. Beispielgemäß ist deshalb die visuelle Darstellung der Bildschirmanzeige (3.1) der Anzeigeeinrichtung (3) bzw. der Kollisionsvermei­ dungsanzeige (8) und/oder der Radarwettereinheit (4) auf die Darstellung der Bildschirmanzeige der Fluginformationseinheit (5) überlagerbar. Ebenso ist eine Überlagerung der Darstellung der Bildschirmanzeige (3.1) der Anzeigeeinrichtung (3) bzw. der Kollisionsvermeidungsanzeige (8) auf die Darstellung der Bildschirmanzeige der Radarwettereinheit (4) und/oder der Fluginformations­ einheit (5) denkbar.
Dabei erfolgt die Reproduzierung der Informationen, die die Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) ausgangsseitig bereitstellt und durch die Anzeigeeinrichtung (3) eingangsseitig aufgenommen werden, auf deren Bildschirmanzeige (3.1), vorzugsweise auf einer Kollisionsvermeidungsanzeige (8), in horizontaler und/oder vertikaler Darstellung der Kollisionskurse mittels Linien- und/ oder Kurvendarstellung in geschlossener und/oder gestrichelter und/oder punktierter Form und in farblicher und/oder dotierter Darstellung. Auf der Bildschirmanzeige (3.1) ist weiterhin ein horizontaler und ein vertikaler Gefahrenbereich dargestellt, der sich farblich abhebt.
Die Fig. 2 zeigt beispielgemäß die bildliche Darstellung des Displays der Kollisionsvermeidungs­ anzeige (8), die die von der Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) ermittelten Ergebnisse mögli­ cher Kollisionskurse zwischen zwei Flugzeugen visualisiert reproduziert. Die Instrumentendar­ stellung erfaßt den zu bewertenden Flugraum als Fernbereich, wobei horizontale und vertikale Flugkurse dargestellt sind. Das Display dieser Anzeige zeigt ständig einen horizontalen Gefahren­ bereich (10) in der Gestalt einer Kompaßrose (9) und einen vertikalen Gefahrenbereich (11), wobei die Gefahrenbereiche (10, 11) gegenüber den Kursdarstellungen farblich abgehoben und unterscheidbar sind. Die (vorher genannten) ermittelten Kollisionskurse der Flugzeuge sind in diesem Beispiel durch Linien (12, 13, 14, 15) gestrichelt oder punktiert oder geschlossen (ausge­ zogen) bildlich dargestellt.
Die bereits angegebenen Situation a) wird durch die geschlossene Linie (12), die den eigenen Kurs des Flugzeuges angibt, und durch die geschlossene Linie (15), die den fremden Kurs des anderen Flugzeuges angibt, beschrieben, wobei beide Linien (12, 15) die Parameter: horizontaler Ge­ schwindigkeit und konstante Flughöhe besitzen. Der Kollisionspunkt (17), der sich als Schnitt­ punkt (17) der beiden Linien (12, 15) ergibt, verdeutlicht bildlich die Position, die zum Zeitpunkt der Routenkreuzung unweigerlich zu einer Kollision der beiden Flugzeuge führen würde; falls nicht vorher eine Kursänderung des eigenen (oder anderen) Flugzeuges erfolgt. Da die eigene Kursänderung zur Vermeidung einer Kollision individuell beeinflußbar ist, sollte diese Verhaltens­ weise primär zu entscheiden und einzuleiten sein.
Die gestrichelte Linie (13), die den fremden Kurs des anderen Flugzeuges bei steigendem Kurs, und die punktierte Linie (14), die den fremden Kurs des anderen Flugzeuges bei fallendem Kurs beschreiben, wobei diese Linien (13, 14) die Parameter: vertikale Geschwindigkeit und variable Flughöhe besitzen, verdeutlichen bildlich die bereits beschriebene Situation b); der vorher an­ genommene Kurs des eigenen Flugzeuges, der durch die geschlossene Linie (12) bildlich darge­ stellt ist, wird beispielgerecht beibehalten.
Die Displaydarstellung zeigt in diesen Fällen nach der Situation b) die Flugzeugpositionen zum Zeitpunkt der Routenkreuzung an. Zusätzlich übermittelt die Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) rechnergestützte die Flughöhendifferenz zwischen dem eigenen und fremden Kurs, der dem Piloten signalisiert, ob er sich auf Kollisionskurs mit dem anderen Flugzeug befindet. Ungefähr­ lich ist die Situation bei einer Höhendifferenz (von etwa dreihundert Metern), die außerhalb des Gefahrenbereiches einer möglichen Kollision liegt. Eine geringe Höhendifferenz läßt beispiels­ weise das mögliche Kollidieren der Tragflügel oder der Rümpfe der Flugzeuge vermuten, so daß eine kollisionsverhindernder Kurs des eigenen Flugzeuges einzuleiten wäre.
Die Höhen- und und die verbleibende Zeitdifferenz bis zur etwaigen Kollision in Abhängigkeit der Position zum Zeitpunkt der Routenkreuzung (16) [position at time of crossing the route] wird in allen Displaydarstellungen innerhalb des radialen Gefahrenbereiches angezeigt. Zugunsten einer raschen und günstigen Entscheidungsfindung durch den Piloten sind die Linien zusätzlich unter­ schiedlich in farblicher und/oder in dotierter Darstellung hervorgehoben. Entsprechend des Schnitts der Linien (12, 13, 14, 15) mit den Gefahrenbereichen (10, 11) ist es dem Piloten mög­ lich, den Ausweichkurs seines Flugzeuges zur horizontalen oder vertikalen Veränderung des eigenen Kurses zu bestimmen.
Mit der Anordnung sind im besonderen kurvenförmige Kollisionskurse ermittelbar, die auf der Kollisionsvermeidungsanzeige (8) dreidimensional visualisiert reproduzierbar sind; insofern ist eine dreidimensionale Flugbahnkorrektur des eigenen Kurses realisierbar.
Zusätzlich zum Kurs des eigenen Flugzeuges und dem Kurs eines anderen Flugzeuges wird auf dem Display der Kollisionsvermeidungsanzeige (8) die Position (16) zum Zeitpunkt der Routen­ kreuzung angezeigt, auf der sich das kreuzende andere Flugzeug, wenn das eigene Flugzeug dessen Kurs kreuzt. Befindet sich diese Position auf dem eigenen Kurs oder nahebei, so besteht für beide Flugzeuge Kollisionsgefahr. Durch entsprechende Farbgestaltung und unterschiedliche gekennzeichnete Linienführung (12, 13, 14, 15) sind gefährliche und ungefährliche Flugzeuge anhand der Routenführung visuell unterscheidbar. Der Pilot des eigenen Flugzeuges wird mittels der Anordnung in die Lage versetzt, zwischen einem horizontalen oder vertikalen Ausweichmanö­ ver zur Verhinderung der Kollision mit einem anderen Flugzeug zu wählen. Die visualisiert reproduzierte Darstellung auf der Kollisionsvermeidungsanzeige (8) unterstützt ihn bei seiner Entscheidungsfindung. Mit diesem Collision Avoidance System ist eine optimale Flugraumüber­ wachung zur Vermeidung von Flugzeugkollisionen realisierbar.
Bezugszeichenliste
1 Managereinrichtung
2 Kollisionsvermeidungseinrichtung
3 Anzeigeeinrichtung
3.1 Eingabe-/Ausgabeeinheit
3.2 Mikroprozessoreinheit
3.3 Bildschirmanzeige
4 Radarwettereinheit
5 Fluginformationseinheit
6 Antenneneinrichtung
7 Flugdatenerfassungssystem
8 Kollisionsvermeidungsanzeige (Collision Avoidance Anzeige)
9 Kompaßrose
10 Gefahrenbereich, horizontal
11 Gefahrenbereich, vertikal
12 Linie, eigener Kurs, geschlossene Form; horizontale Geschwindigkeit; konstante Flughöhe
13 Linie, fremder Kurs, steigender Kurs, gestrichelte Form; vertikale Geschwindigkeit; variable Flughöhe
14 Linie, fremder Kurs, fallender Kurs, punktierte Form; vertikale Geschwindigkeit; variable Flughöhe
15 Linie, fremder Kurs, geschlossene Form; vertikale Geschwindigkeit; konstante Flughöhe
16 Position zum Zeitpunkt der Routenkreuzung (Position at time of crossing the route)
17 Kollisionspunkt

Claims (12)

1. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges, die den Gefahrenbereich un­ vorhersehbarer Situationen der Kollision des Flugzeuges mit einem anderen Flugzeug in dessen Flugraum kontrolliert erfaßt, auswertet und Flugbahnkorrekturen vorschlägt, bei der eine Anzeigeeinrichtung (3) die aktuellen Flugraumpositionen mittels elektronisch aufbereiteter geographischer Flugdaten visuell reproduziert und eingangsseitig mit einer Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) verbunden ist, bei der die Anzeigeeinrichtung (3) wenigstens aus einer Eingabe-/Ausgabeeinheit (3.1), einer Mikroprozessoreinheit (3.2) und einer Bildschirmanzeige (3.3) besteht, wobei die Eingabe-/Ausgabeeinheit (3.1) mit der Mikroprozessoreinheit (3.2) und letztere mit der Bildschirmanzeige (3.3) in Reihe geschalten ist, bei der die Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) ausgangsseitig mit der An­ zeigeeinrichtung (3) und einer Radarwettereinheit (4) und einer Fluginformationseinheit (5) und eingangsseitig mit einer Antenneneinrichtung (6) und einem Flugdatenerfassungs- System (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kollisions­ vermeidungseinrichtung (2) mit einer Managereinrichtung (1) verbunden ist, die
  • a) externe Flugdaten des anderen Flugzeuges erfaßt, speichert und der Kollisionsver­ meidungseinrichtung (2) bereitstellt und
  • b) interne Flugdaten des Flugzeuges an das andere Flugzeug übermittelt,
mit deren Flugdatenbereitstellung
  • c) die Ermittlung der Kollisionsdaten zur Warnung und Anzeige realisierbar sind und
  • d) Ausweichvarianten zur horizontalen oder vertikalen Manövrierung des Flugzeuges visuell darstellbar sind,
daß mit der Kollisionsvermeidungseinrichtung (2), an deren Eingängen die von der Managereinrichtung (1), der Antenneneinrichtung (6) und dem Flugdaten­ erfassungssystem (7) intern und extern bereitgestellte Flugdaten anliegen, eine rechnergestützte und variantengemäße Ermittlung möglicher Kollisionskurse zwi­ schen dem Flugzeug und dem anderen Flugzeug realisierbar ist, wobei drei Flug­ positionen zur Kursbestimmung ausreichend sind,
daß die der Anzeigeeinrichtung (3) eingangsseitig zugeführten Informationen, die die Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) ausgangsseitig bereitstellt, auf deren Bildschirmanzeige (3.1), vorzugsweise auf einer Kollisionsvermeidungsanzeige (8), in horizontaler und/oder vertikaler Darstellung der Kollisionskurse mittels Li­ nien- und/oder Kurvendarstellung in geschlossener und/oder gestrichelter und/ oder punktierter Form und in farblicher und/oder dotierter Darstellung visuell re­ produzierbar sind,
daß auf der Bildschirmanzeige (3.1) ein horizontaler und ein vertikaler Gefahren­ bereich dargestellt ist, der farblich hervorgehoben ist.
2. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungen der Bildschirmanzeigen der Anzeigeein­ richtung (3) , der Radarwettereinheit (4) und der Fluginformationseinheit (5) untereinander und/oder gegenseitig überlagerbar sind.
3. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung der Bildschirmanzeige (3.1) der Anzeigeeinrichtung (3) auf die Darstellung der Bildschirmanzeige der Radarwetter­ einheit (4) und/oder der Fluginformationseinheit (5) überlagerbar ist.
4. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung der Bildschirmanzeige (3.1) der Anzeigeeinrichtung (3) und/oder der Radarwettereinheit (4) auf die Darstellung der Bildschirmanzeige der Fluginformationseinheit (5) überlagerbar ist.
5. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Managereinrichtung (1) eine selbständige Einheit oder ein integrierter Bestandteil der Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) ist.
6. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transponder Mode S ein integrierter Bestandteil der Managereinrichtung (1) ist.
7. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges nach den Ansprüchen 1 und 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Managereinrichtung (1) und die Kollisionsvermeidungseinrichtung (2) zu einer Kollisionswarneinheit integriert sind, die aus einem Fernbereich frühzeitig Kollisionskurse vorwarnt und horizontale und/oder vertikale Ausweichmanöver mit kollidierbaren Flugzeugen innerhalb des radialen Gefah­ renbereiches ermittelt und auf der Bildschirmeinheit (3.3) visuell darstellt, wobei mit ihr eine horizontale Winkelauflösung von etwa drei Grad realisierbar ist.
8. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Kollisionswarneinheit eine Vor­ warnung diverser im Luftraum befindliche Flugzeuge innerhalb eines radialen Gefahrenbe­ reiches von fünf bis fünfzehn Meilen und eine Einstufung in einen Gefahrenstatus inner­ halb eines radialen Bereiches von fünf Meilen abnehmend in der Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit, dem Flugkurs und der Flughöhe realisierbar und auf der Bildschirm­ einheit (3.1) der Anzeigeeinheit (3) visuell darstellbar ist, wobei eine kontinuierliche Beobachtung der Flugzeuge außerhalb des radial fünfzehn Meilen umfassenden Bereiches ohne visuelle Anzeige gegeben ist.
9. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihr eine Genauigkeit der Angaben zur Vorwarnung in einem Toleranzbereich zwischen drei und fünf Prozent realisierbar ist.
10. Anordnung zur Flugraumüberwachung eines Flugzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Anordnung kurvenförmige Kollisionskurse ermittelbar und dreidimensionale Flugbahnkorrekturen realisierbar sind.
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