DE60009666T2 - System zur generierung von höhen über eine selektierte landebahn - Google Patents

System zur generierung von höhen über eine selektierte landebahn Download PDF

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Description

  • VERWANDTE ANWENDUNGEN
  • Die vorliegende Anwendung beansprucht den Vorrang der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 60/118,215 mit dem Titel OBSTACLE CLEARANCE FLOOR ALERTING ALGORITHM (HINDERNISABSTANDBODENWARNUNGSALGORITHMUS) eingebracht am 1. Februar 1999.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Bodennähewarnsysteme zur Verwendung in Luftfahrzeugen im Allgemeinen. Insbesondere betreffen die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung das Erzeugen einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um eine gewählte Start-/Landebahn zur Verwendung durch ein Bodennähewarnsystem zum Liefern eines angemessenen Bodennähealarms.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Ein wichtiger Fortschritt in der Flugsicherheit war die Entwicklung von Bodennähewarnsystemen. Diese Warnsysteme analysieren die Flugdaten des Luftfahrzeugs und das Terrain, das das Flugzeug umgibt. Auf Grundlage dieser Analyse liefern diese Warnsysteme Alarme an die Flugbesatzung betreffend mögliche unabsichtliche Kollisionen mit Terrain oder anderen Hindernissen. Des Weiteren stellen diese Bodennähewarnsysteme sicher, dass das Flugzeug eine Minimalhöhe in Bezug auf das unter dem Flugzeug befindliche Terrain einhält.
  • Es wurde zum Beispiel ein Bodennähewarnsystem entwickelt, das Terrainwarnungshüllen erzeugt, die sich auf Grundlage der Position und der Flugdaten des Flugzeugs vom Flugzeug nach vorne erstrecken. Terrain und Hindernisse, die in die Terrainwarnungshüllen eindringen, werden der Flugbesatzung durch angemessene Alarme oder Warnungen als potentielle Bodennäheprobleme angezeigt. Des Weiteren, und sehr wesentlich, erzeugt das Bodennähewarnsystem auch Terrainabstandsgrundwerthüllen, die Minimalhöhen liefern, die das Flugzeug über dem Terrain, das sich unter dem Flugzeug befindet, einhalten sollte. Ist die Höhe des Flugzeugs in Bezug auf das darunter befindliche Terrain geringer als die von der Terrainabstandsgrundwerthülle geforderte Minimalhöhe, liefert das Bodennähewarnsystem angemessene Alarme.
  • 1 bildet eine typische Terrainabstandsgrundwerthülle 10 ab, die von zumindest einem Bodennähewarnsystem erzeugt worden ist. Die Terrainabstandsgrundwerthülle wird üblicherweise in Bezug auf eine gewählte Start-/Landebahn 12 erzeugt. Für verschiedene Entfernungen von der gewählten Start-/Landebahn schreibt die Terrainabstandsgrundwerthülle verschiedene Minimalhöhen vor, die das Flugzeug über dem Terrain, das sich gegenwärtig unter dem Flugzeug befindet, einhalten sollte. Über einem bestimmten Maximalabstand 14 von der gewählten Start-/Landebahn muss das Flugzeug zumindest eine bestimmte Minimalhöhe 16 über dem darunter liegenden Terrain einhalten.
  • Wenn sich ein Flugzeug zum Beispiel 5 Seemeilen von einer gewählten Start-/Landebahn befindet, könnte der Terrainabstandsgrundwert vorschreiben, dass das Flugzeug eine Höhe von mindestens 400 Fuß über dem unter dem Flugzeug befindlichen Terrain einzuhalten hat. Wenn in einem solchen Fall das Flugzeug über Terrain fliegt, das eine Höhe von 5.000 Fuß aufweist, sollte das Flugzeug eine Höhe von mindestens 5.400 Fuß einhalten. Wenn bei diesem Beispiel das Flugzeug unter die Höhe von 5.400 Fuß sinkt, wird das Bodennähewarnsystem angemessene Alarme erzeugen.
  • Wichtig ist unter Bezugnahme auf 1, dass die Terrainabstandsgrundwerthülle für geringere Entfernungen zur gewählten Start-/Landebahn geringere Minimalabstandshöhen, die das Flugzeug über dem gegenwärtigen Terrain einhalten sollte, verlangt. Dieser Abschnitt der Terrainabstandsgrundwerthülle zeigt ein Landemuster für das Flugzeug. Die Höhen in verschiedenen Abständen von der gewählten Start-/Landebahn sind so gewählt, dass sie Bodennähewarnschutz bereitstellen, während sie zugleich die Erzeugung von unerwünschten Alarmen, welche die Flugbesatzung während der Landung unterbrechen könnten, verringern. Wenn das Flugzeug zum Beispiel 2 Seemeilen von der gewählten Start-/Landebahn entfernt ist, erhält die Flugbesatzung keinen Alarm, bevor das Flugzeug nicht auf eine Höhe absinkt, die weniger als 200 Fuß über dem darunter liegenden Terrain liegt.
  • In den meisten Fällen sind die durch das Bodennähewarnsystem erzeugten Terrainabstandsgrundwerthüllen, wie zum Beispiel die Terrainabstandsgrundwerthülle, die in 1 abgebildet ist, im Allgemeinen vorteilhaft, da sie Bodennähewarnschutz bieten, während sie zugleich die Anzahl unerwünschter Alarme verringern. Es könnte jedoch bestimmte Fälle geben, in denen ein zusätzlicher Bodennähewarnschutz wünschenswert wäre.
  • Wie oben beschrieben, verlangt die Terrainabstandsgrundwerthülle insbesondere Minimalhöhen, die das Flugzeug über dem gegenwärtigen Terrain in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn einhalten sollte. Während üblicherweise die Terrainabstandsgrundwerthülle mehr als ausreichend für den Bodennähewarnschutz ist, können Probleme auftreten, wenn Terrain nahe der gewählten Start-/Landebahn (z.B. innerhalb von 2 bis 15 Seemeilen von der gewählten Start-/Landebahn) auf deutlich geringerer Höhe liegt, als die Höhe der gewählten Start-/Landebahn oder die Höhe von Terrain oder Hindernissen sehr nahe bei der gewählten Start-/Landebahn. In diesem Fall könnten die derzeitigen Terrainabstandsgrundwerthüllen, die vom Bodennähewarnsystem erzeugt werden, vielleicht nicht die gewünschte Warnzeit für ein Reagieren auf diese Höhenänderungen bieten.
  • Insbesondere 2 bildet eine Situation ab, wo das Bereitstellen zusätzlicher Reaktionszeit für die Flugbesatzung des Flugzeugs wünschenswert sein könnte. 2 bildet eine Situation ab, in der die Höhe der gewählten Start-/Landebahn 12 oder von Terrain oder Hindernissen nahe bei der gewählten Start-/Landebahn deutlich höher liegen (z.B. auf einer Höhe von 800 Fuß), als Terrain 18 etwas weiter entfernt von der gewählten Start-/Landebahn (z.B. auf einer Höhe von 300 Fuß). In dieser Situation könnte wünschenswert sein, der Flugbesatzung eine längere Reaktionszeit für die plötzliche Änderung der Höhe nahe bei der gewählten Start-/Landebahn bereitzustellen.
  • Wenn, unter besonderer Bezugnahme auf 2, ein Flugzeug 8 mehr als 15 Seemeilen von der gewählten Start-/Landebahn entfernt ist (siehe Position 20), wird das Flugzeug eine Höhe von mindestens 700 Fuß über dem unter dem Flugzeug befindlichen Terrain einhalten, um Bodennähealarm zu vermeiden. Üblicherweise bietet die Höhendifferenz von 700 Fuß zwischen dem Flugzeug und dem darunter liegenden Terrain die gewünschte Reaktionszeit für das Reagieren auf Änderungen der Höhe des Terrains. Allerdings verringert sich die Minimalhöhe, die das Flugzeug über dem darunter liegenden Terrain einhalten muss, wenn sich das Flugzeug der gewählten Start-/Landebahn nähert. Somit wird die Flugbesatzung keinen Alarm erhalten, bis sich das Flugzeug viel näher über dem darunter liegenden Terrain befindet, wenn sich das Flugzeug bereits in großer Nähe der gewählten Start-/Landebahn befindet.
  • Diese Verringerung der verlangten Höhe über darunter liegendem Terrain verringert wiederum die Reaktionszeit für die Flugbesatzung für das Reagieren auf plötzliche Höhenänderungen.
  • 5 Seemeilen (d.h. 4 + K) von der gewählten Start-/Landebahn (siehe Punkt 22) muss das Flugzeug zum Beispiel nur eine Höhe von 400 Fuß über dem darunter liegenden Terrain einhalten, um das Auslösen eines Alarms zu vermeiden. An Positionen (siehe Punkt 24) noch näher bei der gewählten Start-/Landebahn, verringert sich die Terrainabstandsgrundwerthülle auf sogar noch geringere Höhenanforderungen für das Flugzeug über dem darunter liegenden Terrain. Diese verringerten Höhenanforderungen verringern die Reaktionszeit für die Flugbesatzung für das Reagieren auf plötzliche Höhenänderungen nahe bei der gewählten Start-/Landebahn noch mehr.
  • Während das Verringern der Minimalhöhe zwischen dem Flugzeug und dem darunter liegenden Terrain beim Annähern des Flugzeugs an die gewählte Start-/Landebahn üblicherweise für die meisten Landevorgänge nicht problematisch ist, kann es im oben gezeigten Beispiel in 2 problematisch sein. Im Besonderen kann das Flugzeug aufgrund der Terrainabstandsgrundwerthülle weiter sinken, während es sich der gewählten Start-/Landebahn nähert, ohne Alarm hinsichtlich der Höhe des Flugzeugs auszulösen, solange das Flugzeug eine Höhe über dem darunter liegenden Terrain einhält, die größer ist, als die von der Terrainabstandsgrundwerthülle definierte Höhe. Somit könnte die Flugbesatzung möglicherweise keinen Alarm von der Terrainabstandsgrundwerthülle erhalten, bis sich das Flugzeug in einem Bereich von 10 Fuß bis 100 Fuß, abhängig vom Abstand zur gewählten Start-/Landebahn, über dem Terrain befindet, falls ein plötzlicher Anstieg der Höhe des Terrains sehr nahe bei der gewählten Start-/Landebahn (siehe Punkt 25) vorliegt.
  • In diesem Fall könnte der vom Bodennähewarnsystem erzeugte Alarm der Flugbesatzung möglicherweise nicht die gewünschte Zeit geben, um auf die Höhenänderung zu reagieren. Insbesondere könnte die Flugbesatzung das Flugzeug sehr plötzlich manövrieren müssen, um Kontakt mit dem Terrain zu vermeiden, was die Flugbesatzung und eventuell auch die Passagiere des Flugzeugs verunsichern könnte.
  • Eine Lösung für die oben genannten Probleme könnte sein, die von der Terrainabstandsgrundwerthülle definierten Minimalhöhen für kürzere Abstände zur gewählten Start-/Landebahn zu erhöhen. Dies ist jedoch etwas problematisch, da es die Auslösung von unerwünschten Alarmen in Fällen, in denen keine deutliche Höhenänderung nahe der gewählten Start-/Landebahn vorliegt, erhöhen könnte.
  • Zusätzlich dazu, dass sie in Fällen, in denen sich die Höhe des Terrains bei oder nahe bei der gewählten Start-/Landebahn plötzlich ändert, nicht die gewünschte Reaktionszeit bietet, alarmiert die Terrainabstandsgrundwerthülle auch nicht unbedingt die Flugbesatzung, wenn sich das Flugzeug unterhalb eines vorbestimmten Gleitwinkels in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn befindet. Insbesondere, unter Bezugnahme auf 2, da die Terrainabstandsgrundwerthülle auf der Höhe des Flugzeugs in Bezug auf das darunter liegend Terrain und nicht auf der Höhe der gewählten Start-/Landebahn basiert, wird ein Flugzeug, das sich oberhalb der Terrainabstandsgrundwerthülle befindet, keinen Alarm auslösen, obwohl sich das Flugzeug unterhalb des Minimalgleitwinkels, der für die gewählte Start-/Landebahn empfohlen ist, befinden könnte. Somit wird die Flugbesatzung bis kurz bevor die Start-/Landebahn erreicht wird, nicht informiert, dass sich das Flugzeug der gewählten Start-/Landebahn in einem unerwünscht flachen Winkel nähert, wodurch der Flugbesatzung nur wenig Zeit bleibt, das Landemuster anzupassen.
  • Aus jedem dieser Gründe wäre es daher wünschenswert, ein Bodennähewarnsystem zu schaffen, das eine längere Reaktionszeit für plötzliche Höhenänderungen in der Nähe einer gewählten Start-/Landebahn bietet, und das rechtzeitig Alarm auslöst, wenn das Flugzeug unter den Minimalgleitwinkel, der für die gewählte Start-/Landebahn empfohlen ist, absinkt, während die Anzahl unerwünschter Alarme nicht unnötig erhöht wird.
  • US-Patentschrift Nr. 5,488,563 beschreibt ein Verfahren zur Verwendung in einem Bodennähewarnsystem.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung gemäß der Definition in Anspruch 1 bereit.
  • Die Vorrichtung kann die Merkmale irgendeines oder mehrerer der abhängigen Ansprüche 2 bis 12 umfassen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren gemäß der Definition in Anspruch 13 bereit.
  • Das Verfahren kann die Merkmale irgendeines oder mehrerer der abhängigen Ansprüche 14 bis 24 umfassen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt des Weiteren ein Computersoftwareprodukt gemäß der Definition in Anspruch 25 bereit.
  • Die vorliegende Erfindung stellt des Weiteren Software gemäß der Definition in Anspruch 26 bereit.
  • Die Vorrichtung, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt der vorliegenden Erfindung definieren somit eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um eine gewählte Start-/Landebahn, die verschiedene vorgewählte Höhen über der gewählten Start-/Landebahn in der jeweiligen Entfernung von der gewählten Start-/Landebahn darstellt. Durch Vergleichen der Position des Flugzeugs mit der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle kann in Fällen, in denen das Flugzeug unterhalb der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle positioniert ist, eine Anzeige, zum Beispiel ein Alarm, geliefert werden. Da die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle, die auf der Vorrichtung, dem Verfahren und dem Computerprogrammprodukt der vorliegenden Erfindung beruht, relativ zur Start-/Landebahn konstruiert ist, indem Minimalhöhenwerte definiert werden, die in Bezug auf die Höhe der Start-/Landebahn und nicht in Bezug auf die Höhe des Terrains, das sich gegenwärtig unter dem Flugzeug befindet, eingehalten werden sollen, sollten die Anzeigen, die von der Vorrichtung, dem Verfahren und dem Computerprogrammprodukt der vorliegenden Erfindung geliefert werden, der Flugbesatzung ausreichend Zeit geben, eher plötzlichen Höhenänderungen bei oder nahe einer gewählten Start-/Landebahn Rechnung zu tragen, während sich die Anzahl unerwünschter Alarme nicht unnötig erhöht. Da die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle oftmals den Minimalgleitwinkel, der für die gewählte Start-/Landebahn empfohlen ist, darstellt, bieten die Vorrichtung, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt der Flugbesatzung des Weiteren eine rechtzeitige Anzeige, wenn das Flugzeug unter den empfohlenen Minimalgleitwinkel absinkt.
  • In einer Ausführungsform vergleichen die Vorrichtung, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt einen Abstand zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn mit der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle und bestimmen eine vorgewählte Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn auf Grundlage der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle. Durch Vergleichen der vorgewählten Höhe mit der tatsächlichen Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn kann eine Anzeige bereitgestellt werden, wenn die tatsächliche Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn nicht höher als die vorgewählte Höhe ist.
  • Die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle ist vorzugsweise so definiert, dass sie mindestens zwei Grenzen aufweist. Darüber hinaus basiert mindestens eine der Grenzen auf mindestens einem Start-/Landebahnpositionsqualitätsfaktor, einem Höhendatenqualitätsfaktor und einem Flugzeugpositionsqualitätsfaktor. Somit bestimmen die Vorrichtung, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt der vorliegenden Erfindung die Grenzen der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle basierend auf den Unsicherheiten, oder, umgekehrt betrachtet, der Qualität mit der die jeweiligen Positionen der Start-/Landebahn und des Flugzeugs definiert werden können. Zum Beispiel kann die innere Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle nahe der gewählten Start-/Landebahn definiert werden, indem der Start-/Landebahnpositionsqualitätsfaktor, der Höhendatenqualitätsfaktor und der Flugzeugpositionsqualitätsfaktor summiert werden. Zusätzlich dazu kann eine äußere Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle definiert werden, indem der Start-/Landebahnpositionsqualitätsfaktor, der Höhendatenqualitätsfaktor, der Flugzeugpositionsqualitätsfaktor und eine vorbestimmte äußere Distanz, die eine vorbestimmte Distanz von der, gewählten Start-/Landebahn darstellt, summiert werden. Somit wird die äußere Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle ersetzt durch die vorbestimmte äußere Distanz von der inneren Grenze. Darüber hinaus kann die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle des Weiteren so definiert werden, dass sie eine vorgewählte Innergrenzenhöhe an der inneren Grenze und eine vorgewählte Äußergrenzenhöhe an der äußeren Grenze aufweist, so dass die resultierende Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle dazwischen eine entsprechende Steigung aufweist.
  • In einer Ausführungsform werden die Positions- und Höhendaten für die gewählte Start-/Landebahn in einer Speichereinrichtung gespeichert. Somit kann die Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn bestimmt werden, indem man auf die Höhendaten für die gewählte Start-/Landebahn zugreift und die Höhe der gewählten Start-/Landebahn von der tatsächlichen Höhe des Flugzeugs subtrahiert. In dieser Hinsicht kann die Höhe des Flugzeugs eine berechnete geometrische Höhe sein, die die Höhe des Flugzeugs über dem Meeresspiegel darstellt.
  • Zusätzlich zum Konstruieren der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle, können die Vorrichtung, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch eine Terrainabstandsgrundwerthülle um die gewählte Start-/Landebahn definieren, die verschiedene vorgewählte Minimalhöhen des Flugzeugs über dem gegenwärtig darunter liegenden Terrain in verschiedenen Abständen zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn darstellt. In dieser Ausführungsform kann die Höhe des Flugzeugs an seiner gegenwärtigen Position über dem darunter liegenden Terrain mit der entsprechenden Minimalhöhe, die durch die Terrainabstandsgrundwerthülle definiert ist, verglichen werden. Fällt oder sinkt das Flugzeug unter die Terrainabstandsgrundwerthülle, was sich daraus ergibt, dass die Höhe des Flugzeugs über dem Terrain nicht höher ist, als die Minimalhöhe, die durch die Terrainabstandsgrundwerthülle definiert wird, kann eine zusätzliche Anzeige oder ein Alarm geliefert werden. Vorzugsweise wird ein Bodennähealarm ausgelöst, wenn das Flugzeug für eine längere als die vorbestimmte Zeit entweder unter die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle oder unter die Terrainabstandsgrundwerthülle absinkt. In dieser Hinsicht kann der Höhenwert, der andernfalls die Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn anzeigen würde, um einen vorbestimmten Wert erhöht werden, wenn das Flugzeug für eine längere als die vorbestimmte Zeit unter die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle absinkt. Somit muss das Flugzeug um den vorbestimmten Wert an Höhe verlieren, bevor der nächste Bodennähealarm ausgelöst wird. Ebenso kann die Höhe des Flugzeugs um einen gewählten Wert erhöht werden, wenn das Flugzeug für eine längere als die vorbestimmte Zeit unter die Terrainabstandsgrundwerthülle absinkt. Somit muss das Flugzeug um den gewählten Wert an Höhe verlieren, bevor der nächste Bodennähealarm ausgelöst wird.
  • Die Vorrichtung, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt der vorliegenden Erfindung schaffen daher einen Mechanismus zum rechtzeitigen Feststellen eher plötzlicher Höhenänderungen nahe einer gewählten Start-/Landebahn, so dass die Flugbesatzung ausreichend Zeit hat, alle notwendigen Änderungen der Flugbahn vorzunehmen. Wie beschrieben ersetzen die Vorrichtung, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt der vorliegenden Erfindung üblicherweise nicht die Terrainabstandsgrundwerthülle, die herkömmlicherweise um eine gewählte Start-/Landebahn erzeugt worden ist. Stattdessen erzeugen die Vorrichtung, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt der vorliegenden Erfindung eine zusätzliche Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle. Somit erhöhen die Vorrichtung, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt der vorliegenden Erfindung deutlich die Sicherheit, insbesondere in den Fällen, in denen das Terrain sich bei oder nahe einer gewählten Start-/Landebahn plötzlich ändert, indem ein Alarm bereitgestellt wird, entweder wenn das Flugzeug nicht in einer ausreichenden Höhe über der Höhe der Start-/Landebahn bleibt, oder wenn das Flugzeug nicht in einer ausreichenden Höhe über dem gegenwärtig darunter liegenden Terrain bleibt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine radiale Querschnittdarstellung einer Terrainabstandsgrundwerthülle.
  • 2 ist eine Seitenansicht, die graphisch die Verwendung einer Terrainabstandsgrundwerthülle durch ein Flugzeug zum Beibehalten zumindest einer Minimalhöhe in Bezug auf das unter dem Flugzeug liegende Terrain abbildet.
  • 3 ist eine Seitenansicht, die graphisch die Verwendung einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zum Bereitstellen von Alarm für ein Flugzeug hinsichtlich der Höhe des Flugzeugs in Bezug auf eine gewählte Start-/Landebahn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abbildet.
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Definieren einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um eine gewählte Start-/Landebahn und zum Vergleichen der Position eines Flugzeugs in Bezug darauf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Blockdiagramm der Arbeitsvorgänge, die ausgeführt werden, um eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um eine gewählte Start-/Landebahn zu definieren und die Position eines Flugzeugs in Bezug darauf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu vergleichen.
  • 6 ist ebenfalls ein Blockdiagramm der Arbeitsvorgänge, die ausgeführt werden, um eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um eine gewählte Start-/Landebahn zu definieren und die Position eines Flugzeugs in Bezug darauf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu vergleichen.
  • 7 ist eine räumliche Darstellung, die graphisch die Bestimmung einer inneren Grenze einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abbildet.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In der Folge ist die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind, ausführlicher beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein und sollte nicht als beschränkt auf die hierin dargelegten Ausführungsformen ausgelegt werden; vielmehr sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, um die Offenbarung genau und vollständig zu gestalten, und werden Fachleuten den vollen Umfang der Erfindung vermitteln. Dieselben Ziffern bezeichnen durchgehend gleichartige Elemente.
  • Wie oben erklärt, stellt die Terrainabstandsgrundwerthülle erzeugt von mindestens einem herkömmlichen Bodennähewarnsystem üblicherweise eine gewünschte Reaktionszeit für die Flugbesatzung eines Flugzeugs bereit, um auf einen Bodennähealarm zu reagieren. In Fällen, in denen plötzliche Änderungen der Höhe entweder der gewählten Start-/Landebahn oder von Terrain oder Hindernissen sehr nahe bei der gewählten Start-/Landebahn vorliegen, könnte die Terrainabstandsgrundwerthülle der Flugbesatzung eines Flugzeugs jedoch möglicherweise keine erwünschte Reaktionszeit bereitstellen. Zusätzlich bietet die Terrainabstandsgrundwerthülle der Flugbesatzung nicht unbedingt einen Alarm, wenn sich das Flugzeug unterhalb eines vorbestimmten Minimalgleitwinkels in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn befindet.
  • Die durch herkömmliche Bodennähewarnsysteme definierte Terrainabstandsgrundwerthülle ist eine Hülle, die Minimalhöhen, die ein Flugzeug über dem unter dem Flugzeug befindlichen Terrain einhalten sollte, definiert. Die Terrainabstandsgrundwerthülle definiert jedoch keine Minimalhöhen, die das Flugzeug über der gewählten Start-/Landebahn einhalten sollte. Somit kann die Terrainabstandsgrundwerthülle in Fällen, in denen plötzliche Höhenänderungen zwischen der gewählten Start-/Landebahn und Terrain in der Nähe der gewählten Start-/Landebahn vorliegen, keine Anzeige liefern, dass das Flugzeug unter den Minimalgleitwinkel, der für die gewählte Start-/Landebahn empfohlen ist, abgesunken ist, und könnte der Flugbesatzung des Flugzeugs möglicherweise keine gewünschte Reaktionszeit hinsichtlich der plötzlichen Höhenänderung bieten.
  • In dieser Hinsicht schafft die vorliegende Erfindung verschiedene Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte um zu bestimmen, ob sich ein Flugzeug in einer gewünschten Position in Bezug auf eine gewählte Start-/Landebahn befindet. Im Wesentlichen definieren die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um eine gewählte Start-/Landebahn, die verschiedene vorgewählte Höhen über der gewählten Start-/Landebahn in verschiedenen Abständen von der gewählten Start-/Landebahn darstellt. Dann wird die Position des Flugzeugs mit der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle verglichen. Ist das Flugzeug unterhalb der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle positioniert, liefern die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung der Flugbesatzung des Flugzeugs eine entsprechende Anzeige.
  • Wesentlich ist, dass die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zur Terrainabstandsgrundwerthülle basierend auf Minimalhöhen, die ein Flugzeug in gewählten Abständen von der gewählten Start-/Landebahn einhalten sollte, definiert ist, im Gegensatz zu Höhen des Flugzeugs über dem darunter liegenden Terrain. Somit schaffen die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte einen angemessenen Alarm für die Flugbesatzung des Flugzeugs in Fällen, in denen sich das Flugzeug in einer Höhe über dem darunter liegenden Terrain, die über der von der Terrainabstandsgrundwerthülle geforderten Minimalhöhe liegt, jedoch in einer Höhe in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn, die unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle liegt, befindet. Dies wiederum ermöglicht dem Bodennähewarnsystem, einen Alarm hinsichtlich der Nähe des Flugzeugs zu darunter liegendem Terrain zu schaffen, während es zugleich angemessenen Alarm bereitstellt, wenn sich das Flugzeug nicht in einer gewünschten Höhe in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn befindet.
  • Zur Veranschaulichung sind die verschiedenen Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung in der Folge in Verbindung mit dem Bodennähewarnsystem von US-Patentschrift Nr. 5,839,080 von Muller mit dem Titel „Terrain Awareness System„ (Terrainerkennungssystem) abgebildet und beschrieben. Die Inhalte von US-Patentschrift Nr. 5,839,080 sind hierin durch Verweis eingeschlossen. Jedoch sollte ersichtlich sein, dass die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung auf Wunsch entweder unabhängig oder in Verbindung mit anderen Systemen verwendet werden können.
  • 4 zeigt viele der Komponenten des Bodennähewarnsystems von US-Patentschrift Nr. 5,839,080 in vereinfachtem Blockformat aus Gründen der Veranschaulichung, wobei sich jedoch versteht, dass die Funktionen dieser Blöcke mit vielen derselben Komponenten des Bodennähewarnsystem, das in US-Patentschrift Nr. 5,839,080 beschrieben ist, im Einklang stehen und diese enthalten. Das Bodennähewarnsystem 26 umfasst einen vorausschauenden Warnungsgenerator 28, der Terrain und Flugzeugdaten analysiert und Terrainabstandsgrundwerthüllen rund um das Flugzeug erzeugt. Basierend auf diesen Terrainprofilen und der Position, der Bahn und der Geschwindigkeit über Grund des Flugzeugs erzeugt der vorausschauende Warnungsgenerator akustische und/oder optische Warnalarme hinsichtlich der Nähe des Flugzeugs zum umliegenden Terrain. Einige der Sensoren, die den vorausschauenden Warnungsgenerator mit Dateneingaben hinsichtlich des Flugzeugs versorgen, sind abgebildet. Insbesondere empfängt der vorausschauende Warnungsgenerator Positionsdaten von einem Positionssensor 30. Der Positionssensor kann ein Abschnitt eines satellitengestützten Navigationssystems (GPS), eines Trägheitsnavigationssystems (INS) oder eines Flugmanagementsystems (FMS) sein. Der vorausschauende Warnungsgenerator empfängt auch Höhen- und Fluggeschwindigkeitsdaten von einem Höhensensor 32 beziehungsweise einem Fluggeschwindigkeitssensor 34 und Informationen bezüglich Flugbahn und Steuerkurs von Flugbahnsensoren 36 beziehungsweise Steuerkurssensoren 38.
  • Zusätzlich zum Empfangen von Daten bezüglich des Flugzeugs empfängt das vorausschauende Warnsystem auch Daten betreffend das Terrain rund um das Flugzeug. Insbesondere ist der vorausschauende Warnungsgenerator auch mit einer Speichereinrichtung 40 verbunden, die eine durchsuchbare Datenbank mit Daten unter anderem bezüglich der Position und Höhe verschiedener Terrainmerkmale und auch Höhe, Position und Qualitätsinformationen bezüglich Start-/Landebahnen enthält.
  • Im normalen Betrieb empfängt der vorausschauende Warnungsgenerator Daten, die das Flugzeug betreffen, von den verschiedenen Sensoren. Zusätzlich greift der vorausschauende Warnungsgenerator auf Terrain- und Flughafeninformationen aus der Speichereinrichtung hinsichtlich dem Terrain rund um das Flugzeug und die gewählte Start-/Landebahn zu – üblicherweise der Start-/Landebahn, die der gegenwärtigen Position des Flugzeugs am nächsten liegt, oder alternativ dazu irgendeiner anderen vorbestimmten oder vorgesehenen Start-/Landebahn. Basierend auf der gegenwärtigen Position, dem Abstand zur gewählten Start-/Landebahn, der Höhe, der Geschwindigkeit, der Flugbahn etc. des Flugzeugs erzeugt der vorausschauende Warnungsgenerator Terrainaufklärungs- und Warnungshüllen und erzeugt Alarme über einen akustischen Warnungsgenerator 42 und/oder eine Anzeige 44, betreffend das Terrain oder andere Hindernisse, welche in die Terrainaufklärungs- und Warnungshüllen eindringen. Zusätzlich dazu erzeugt der vorausschauende Warnungsgenerator eine Terrainabstandsgrundwerthülle und liefert Alarme, wenn das Flugzeug unter die Terrainabstandsgrundwerthülle absinkt.
  • Unter Bezugnahme auf 3 sind die Vorteile der Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgebildet. Insbesondere bildet 3 die Situation ab, die zuvor in 2 gezeigt ist, in der die Höhe der gewählten Start-/Landebahn 12 oder von Terrain oder Hindernissen nahe bei der gewählten Start-/Landebahn auf deutlich größerer Höhe liegen (z.B. einer Höhe von 800 Fuß) als Terrain 18 in der Nähe, aber etwas weiter entfernt von der gewählten Start-/Landebahn (z.B. auf einer Höhe von 300 Fuß).
  • Wie bereits erörtert, erzeugt das herkömmliche Bodennähewarnsystem eine Terrainabstandsgrundwerthülle 10 um die gewählte Start-/Landebahn 12. Die Terrainabstandsgrundwerthülle stellt Minimalabstände dar, die das Flugzeug über dem darunter liegenden Terrain einhalten sollte, wenn es sich der gewählten Start-/Landebahn nähert. Da sich die Terrainabstandsgrundwerthülle jedoch auf die Höhe zwischen dem Flugzeug und darunter liegendem Terrain, und nicht auf Höhen zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn bezieht, könnte die Terrainabstandsgrundwerthülle der Flugbesatzung eines Flugzeugs möglicherweise nicht die gewünschte Reaktionszeit liefern, was plötzliche Höhenänderungen der gewählten Start-/Landebahn oder von Terrain oder Hindernissen sehr nahe bei der gewählten Start-/Landebahn betrifft. Zusätzlich dazu liefert die Terrainabstandsgrundwerthülle nicht unbedingt Alarme an die Flugbesatzung, wenn sich das Flugzeug unterhalb eines vorbestimmten Minimalgleitwinkels in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn befindet.
  • Aus diesem Grund definieren die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle 48. Die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle ist eine Hülle, die einen minimalen oder nominalen Gleitwinkel θ in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn 12 darstellt. Die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle stellt verschiedene vorgewählte Höhen über der gewählten Start-/Landebahn im jeweiligen Abstand von der gewählten Start-/Landebahn dar. Die vorgewählten Höhen und jeweiligen Abstände der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle sind üblicherweise so gewählt, dass sie eine Minimallandehülle in Bezug auf das Flugzeug zeigen.
  • Wenn ein Flugzeug nicht mindestens die Minimallandehülle in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn einhält, liefern die Vorrichtung, das Verfahren und die Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung der Flugbesatzung des Flugzeugs angemessene Alarme. Somit berücksichtigt die Konstruktion der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle durch die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung plötzliche Änderungen der Höhe der gewählten Start-/Landebahn oder von Terrain oder Hindernissen nahe der gewählten Start-/Landebahn, so dass die Flugbesatzung weit genug vor der Start-/Landebahn einen Alarm erhält, damit die Flugbahn angepasst werden kann, um diesen plötzlichen Terrainänderungen Rechnung zu tragen.
  • 3 bildet zum Beispiel ein Flugzeug 50 ab, das sich der gewählten. Start-/Landebahn 12 nähert. Das Flugzeug ist ungefähr 3 Seemeilen von der gewählten Start-/Landebahn entfernt und befindet sich in einer Höhe von 750 Fuß. Das Terrain unter dem Flugzeug ist ungefähr 300 Fuß hoch. Unter Bezugnahme auf 1 muss das Flugzeug in einer Entfernung von 3 Seemeilen von der gewählten Start-/Landebahn eine Höhe von mindestens 300 Fuß über dem darunter liegenden Terrain beibehalten, um zu verhindern, dass die Terrainabstandsgrundwerthülle einen Alarm erzeugt. In dieser Ausführungsform befindet sich das Flugzeug über der Terrainabstandsgrundwerthülle 10, wodurch das Bodennähewarnsystem keinen Alarm erzeugt.
  • Die Höhe (d.h. 750 Fuß) des Flugzeugs liegt jedoch unter der Höhe (d.h. 800 Fuß) der gewählten Start-/Landebahn. Somit befindet sich das Flugzeug nicht über dem Minimalgleitwinkel definiert von der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle 48 gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall werden die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung der Flugbesatzung des Flugzeugs eine Anzeige liefern, so dass das Flugzeug im Bereich 52 über der nominalen Landehülle, definiert durch die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle, positioniert werden kann.
  • Diese und andere Vorteile werden von einer Vorrichtung zur Bestimmung, ob sich ein Flugzeug in einer gewünschten Position in Bezug auf eine gewählte Start-/Landebahn befindet, bereitgestellt. In Bezug auf die vorliegende Erfindung bildet 4 eine Ausführungsform einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ab. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform umfasst einen Prozessor 46, der mit dem zuvor beschriebenen vorausschauenden Warnungsgenerator verbunden ist. Der Prozessor kann entweder ein Abschnitt des Prozessors des vorausschauenden Warnungsgenerators oder ein eigener Prozessor sein, der entweder intern oder extern beim vorausschauenden Warnungsgenerator angeordnet ist. Es versteht sich, dass der Prozessor aus einer beliebigen Anzahl von Vorrichtungen bestehen kann. Der Prozessor kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Mikroprozessor oder ein Mikrocontroller oder eine Zentraleinheit sein. Der Prozessor könnte ein anderes logisches Element wie ein DMA(direkter Speicherzugriff)-Prozessor, eine integrierte Kommunkationsverarbeitungsvorrichtung, eine speziell angefertigte VLSI(höchstintegrierter Schaltkreis)-Vorrichtung, eine ASIC(anwenderspezifischer integrierter Schaltkreis)-Vorrichtung oder irgendein anderes analoges oder digitales Schaltsystem, das dafür geeignet ist, die verschiedenen Signale wie oben beschreiben zu verarbeiten, sein.
  • Wie in den unten bereitgestellten Figuren und der folgenden Beschreibung ausführlich dargelegt, definieren die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um eine gewählte Start-/Landebahn. Üblicherweise definiert die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle eine gewählte Minimallandehülle oder einen Minimalgleitwinkel in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn. Diese gewählte Minimallandehülle kann entweder eine spezifische Hülle für alle gewählten Start-/Landebahnen sein, oder sie kann auf Grundlage der spezifischen Merkmale jeder einzelnen gewählten Start-/Landebahn definiert sein. Des Weiteren kann die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn definiert sein auf Grundlage von Positionsfehlerfaktoren bezüglich der angezeigten Position und Höhe des Flugzeugs und der angezeigten Position der gewählten Start-/Landebahn.
  • Zusätzlich zum Definieren einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um eine gewählte Start-/Landebahn, berechnen die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte auch die Position des Flugzeugs in Bezug auf die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle. Befindet sich das Flugzeug unterhalb der Hülle, liefern die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung der Flugbesatzung eine entsprechende Anzeige. Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung die angezeigte Höhe des Flugzeugs oder die von der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle gelieferte Minimalhöhe um ein gewähltes Maß ändern, nachdem der Flugbesatzung eine erste Anzeige geliefert worden ist. Somit muss das Flugzeug um das gewählte Maß. absinken, bevor die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung der Flugbesatzung die nächste Anzeige liefern, wodurch sichergestellt ist, dass die Alarme nur erzeugt werden, wenn die Situation ernster wird.
  • Des Weiteren definieren die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung in einigen Ausführungsformen sowohl eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle als auch eine Terrainabstandsgrundwerthülle um eine gewählte Start-/Landebahn. Sinkt das Flugzeug unter eine der beiden Hüllen, liefern die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung der Flugbesatzung des Flugzeugs eine diesbezügliche Anzeige. Obwohl die Anzeigen für das Absinken unter eine der beiden Hüllen identisch sein können, liefern die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen eine unterschiedliche Anzeige für das Absinken unter die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle und das Absinken unter die Terrainabstandsgrundewerthülle, um die Flugbesatzung dabei zu unterstützen, die Flugbahn angemessen zu ändern.
  • Unter Bezugnahme auf die 4, 5 und 6 ist die Erzeugung einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle und die Verwendung der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zur Bestimmung, ob ein Flugzeug in Bezug auf eine gewählte Start-/Landebahn korrekt positioniert ist, gemäß einer Ausführungsform abgebildet. Im Speziellen ist 5 ein Arbeitsablaufdiagramm, während 6 die Arbeitsvorgänge der vorliegenden Erfindung in Form eines Blockdiagramms abbildet.
  • Im Betrieb empfängt der Prozessor zunächst die Information 54 betreffend die gewählte Minimallandehülle, um die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zu definieren. (Siehe Schritt 100). Diese Information weist üblicherweise die Form eines gewählten Minimalgleitwinkels auf. Genauer gesagt landen Flugzeuge üblicherweise auf einer Start-/Landebahn innerhalb eines bestimmten Bereichs von Gleitwinkeln in Bezug auf die Start-/Landebahn. Ein typischer Bereich von Gleitwinkeln beträgt 3° bis 7°. Obwohl ein Flugzeug mit einem Gleitwinkel oberhalb oder unterhalb dieses Bereichs auf einer Start-/Landebahn landen kann, kommen solche Gleitwinkel zum Landen nicht häufig vor und sind in einigen Fällen eher unklug. Somit ist ein Flugzeug höchstwahrscheinlich nicht richtig positioniert, um auf der gewählten Start-/Landebahn zu landen, wenn es sich einer Start-/Landebahn nähert und dabei einen Gleitwinkel in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn aufweist, der sich nicht im Bereich von 3° bis 7° bewegt.
  • Angesichts dessen können die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung in einer Ausführungsform einen Minimalgleitwinkel wählen, um die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zu definieren. Zum Beispiel definieren die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung in einer Ausführungsform eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle, die einen Gleitwinkel von 2° in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn aufweist. Wenn das Flugzeug bei dieser Ausführungsform einen Gleitwinkel in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn aufweist, der geringer als 2° ist, wird bestimmt, dass sich das Flugzeug der gewählten Start-/Landebahn höchstwahrscheinlich zu flach nähert.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle durch verschiedene Gleitwinkel definiert werden. Des Weiteren können die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung bei einigen Ausführungsformen die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle so definieren, dass sie eine Mehrzahl an Winkelsegmenten aufweist, die verschiedene gewünschte Gleitwinkel für die Hülle in verschiedenen Entfernungen von der gewählten Start-/Landebahn darstellen.
  • Des Weiteren versteht sich, dass der/die bestimmte/n Gleitwinkel, die verwendet werden, um die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zu definieren, gewählte Werte, die für alle gewählten Start-/Landebahnen verwendet werden, oder Werte, die spezifisch für jede gewählte Start-/Landebahn sind, sein können. Zum Beispiel kann bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die spezielle Minimallandehülle, die für eine bestimmte Start-/Landebahn erwünscht ist, in einer Datenbank in der Speichereinrichtung 40 zusammen mit den Koordinaten der gewählten Start-/Landebahn gespeichert sein. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung greift der Prozessor 46 auf die Minimallandehülleninformationen in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn in der Datentabelle der Speichereinrichtung 40 zu. (Siehe Schritt 100).
  • Nachdem der Prozessor die Informationen für die Minimallandehülle empfangen hat, definiert der Prozessor als nächstes die innere Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle. (Siehe Schritt 110). Insbesondere bestimmt der Prozessor zuerst die Position der inneren Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle. (Siehe Block 58). Wie in US-Patentschrift 6,445,310 ausführlich beschrieben, ist es bei einigen Ausführungsformen vorteilhaft, Fehler zu berücksichtigen, die in Zusammenhang mit der angezeigten Position der gewählten Start-/Landebahn und der angezeigten Höhe und Position des Flugzeugs auftreten können, wenn Abstandsgrundwerthüllen um eine gewählte Start- /Landebahn definiert werden.
  • 7 zeigt im Speziellen die Bestimmung der Position der inneren Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle. 7 ist eine räumliche Darstellung der gewählten Start-/Landebahn 12 mit einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle 60 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die um die gewählte Start-/Landebahn erzeugt worden ist. Wesentlich ist, dass die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle eine innere Grenze 62 nahe der gewählten Start-/Landebahn umfasst. Wie in 7 abgebildet, besteht ein Abstand K zwischen der gewählten Start-/Landebahn und der inneren Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle. Dieser Abstand K stellt eine berechnete Positionsunsicherheit zwischen der inneren Grenze und der gewählten Start-/Landebahn dar. Unter Bezugnahme auf 7 kann die berechnete Positionsunsicherheit in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entweder durch eine oder mehrere der folgenden Unsicherheiten definiert sein: 1) einen Flugzeugpositionsunsicherheitsfaktor 64, 2) einen Start-/Landebahnpositionsunsicherheitsfaktor 66, und 3) einen Höhenpositionsunsicherheitsfaktor 68. Unter Verwendung eines oder aller dieser Faktoren können die Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung die Position der inneren Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle genauer definieren. Speziell in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die berechnete Positionsunsicherheit K mit der folgenden Gleichung definiert: K = Flugzeugpositionsunsicherheit + Start-/Landebahnpositionsunsicherheit + Höhenpositionsunsicherheit
  • Es versteht sich jedoch, dass in einigen Ausführungsformen die Positionsunsicherheit K auf Grundlage nur eines, oder verschiedener Kombinationen dieser Unsicherheitsfaktoren berechnet sein kann. Wie oben beschrieben, definiert die berechnete Positionsunsicherheit K die innere Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle in mindestens einer Ausführungsform. (Siehe Schritt 110).
  • Nachdem der Prozessor die berechnete Positionsunsicherheit K in einigen Ausführungsformen bestimmt hat, kann der Prozessor den Wert der berechneten Positionsunsicherheit K mit einem ersten Begrenzer 70 beschränken. Zum Beispiel beschränkt der Prozessor in einer Ausführungsform den Wert der berechneten Positionsunsicherheit K auf: 0,5 Seemeilen < K < 1,0 Seemeilen. In einer anderen Ausführungsform könnte der Prozessor die berechnete Positionsunsicherheit K nur mit einem Mindestwert von 0,5 Seemeilen beschränken, während er K erlaubt, einen beliebigen Maximalwert aufzuweisen.
  • Nach der Bestimmung der Position der inneren Grenze, definiert der Prozessor der vorliegenden Erfindung als nächstes die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle. (Siehe Block 72). (Siehe Schritt 120). Wie oben erörtert, ist die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle üblicherweise durch eine Oberfläche definiert, die sich im Minimallandegleitwinkel θ in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn radial von der inneren Grenze nach außen erstreckt. Bei einer Ausführungsform ist die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zum Beispiel durch die folgende Gleichung definiert: Y = m (x) oder y = Minimalgleitwinkel (Abstand zur Start-/Landebahn – Positionsunsicherheit K)
  • In dieser Gleichung definiert der Mindestgleitwinkel die Steigung der Linie und ist als Höhenanstieg im Verhältnis zum Abstand zur gewählten Start-/Landebahn bereitgestellt. Wie oben erklärt, beträgt ein typischer Minimalgleitwinkel zum Beispiel 2°. Ein Gleitwinkel von 2° entspricht ungefähr 200 Fuß Höhe pro 1 Seemeile Abstand von der gewählten Start-Landebahn. Somit ist der Gleitwinkel in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen der Minimalgleitwinkel 2° beträgt, in der obigen Gleichung als 200 Fuß/Seemeile ausgedrückt.
  • Basierend auf der obigen Gleichung der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle kann der Prozessor die Minimalhöhe bestimmen, die von der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle im gegenwärtigen Abstand zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn gefordert ist, (siehe Block 72). (Siehe Schritt 130). Im Speziellen empfängt der Prozessor die gegenwärtige Entfernung 74 zwischen der gewählten Start-/Landebahn und dem Flugzeug. Unter Verwendung dieser Entfernung und der berechneten Positionsunsicherheit bestimmt der Prozessor die Minimalhöhe 76, die durch die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle definiert ist. Die Minimalhöhe 76 stellt die Minimalhöhe in der gegenwärtigen Entfernung des Flugzeugs von der gewählten Start-/Landebahn dar, die das Flugzeug über der gewählten Start-/Landebahn bleiben muss, um sich über der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zu befinden. Höhen in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn, die geringer sind, als diese Minimalhöhe, liegen unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle.
  • Wie mit der obigen Gleichung gezeigt, verwendet der Prozessor die gegenwärtige Entfernung zwischen der gewählten Start-/Landebahn und dem Flugzeug, um die Minimalhöhe zu bestimmen, die das Flugzeug in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn einhalten sollte. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Entfernung zwischen der gewählten Start-/Landebahn und dem Flugzeug ein Koordinatenabstand definiert durch die Koordinatenpositionen der gewählten Start-/Landebahn und des Flugzeugs. Bei einigen Ausführungsformen ist die vom Prozessor der vorliegenden Erfindung verwendete Distanz jedoch ein korrigierter Distanzwert. Im Gegensatz zu einer Koordinatendistanz ist der korrigierte Distanzwert ein berechneter Wert, der die Höhe des Flugzeugs in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn angibt. Die Bestimmung des Wertes der korrigierten Distanz zur Start-/Landebahn ist in US-Patentschrift 6,477,449 ausführlich beschrieben.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Prozessor die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle mit einem zweiten Begrenzer 98 beschränken. Speziell bei einigen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, die Höhe des Flugzeugs in Bezug auf die Höhe der gewählten Start-/Landebahn nur zu überwachen, wenn sich das Flugzeug sehr nahe bei der gewählten Start-/Landebahn befindet. Zum Beispiel ist es üblicherweise vorteilhaft der Flugbesatzung einen Alarm bezüglich der Höhe des Flugzeugs in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn zu liefern, wenn sich das Flugzeug innerhalb eines festgelegten Bereichs in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn, zum Beispiel innerhalb von 5 Seemeilen, befindet. In größerer Entfernung jedoch, zum Beispiel 12 Seemeilen, ist das Flugzeug weit genug von der gewählten Start-/Landebahn entfernt, so dass Alarme unerwünscht sein könnten. Somit beschränkt der Prozessor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Maximalwert der Minimalhöhe 76.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschränkt der Prozessor zum Beispiel die Minimalhöhenwerte 76 zum Höhenwert der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle an einer vorbestimmten äußeren Grenze, zum Beispiel 5 Seemeilen von der gewählten Start-/Landebahn. Ist zum Beispiel die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle durch einen Gleitwinkel von 2° definiert, beschränkt der Prozessor die Minimalhöhe 76 auf einen Wert im Bereich zwischen 900 und 1000 Fuß, (d.h. (4 nm + K) × 200 Fuß/nm) an der äußeren Grenze von (4 nm + K) von der Start-/Landebahn).
  • Nachdem der Prozessor der vorliegenden Erfindung die Minimalhöhe 76 bestimmt hat, bestimmt der Prozessor als nächstes, ob das Flugzeug eine Höhe in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn aufweist, die zumindest so groß ist wie die Minimalhöhe 76. Um zu bestimmen, ob die Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn größer ist, als die Minimalhöhe 76, vergleicht der Prozessor die Minimalhöhe 76, die von der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle gefordert wird, mit der gegenwärtigen Höhe des Flugzeugs in Bezug auf die Höhe der gewählten Start-/Landebahn. Im Speziellen empfängt der Prozessor die Höhe 78 des Flugzeugs und subtrahiert von dieser Höhe die Höhe 80 der gewählten Start-/Landebahn mittels eines Summators 82, um die Höhe 84 des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn zu liefern. (Siehe Schritt 140). Über einen Vergleicher 86 vergleicht der Prozessor die Höhe 84 des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn mit der Minimalhöhe 76, die durch die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle definiert ist. (Siehe Schritt 150). Ist die Höhe des Flugzeugs in Bezug auf die Höhe des Flugzeugs geringer als die Minimalhöhe, stellt der Prozessor fest, dass sich das Flugzeug unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle befindet. In diesem Fall liefert der Prozessor der Flugbesatzung durch den Anzeiger 88 eine diesbezügliche Anzeige. (Siehe Schritt 160). Der Prozessor kann zum Beispiel eine akustische Warnung durch den Warnungsgenerator 42 und/oder eine optische Warnung durch die Anzeige 44 erzeugen. Somit wird die Flugbesatzung darauf aufmerksam gemacht, dass sich das Flugzeug unter dem Minimalgleitwinkel, der durch die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle definiert ist, befindet, und kann entsprechend reagieren, um das Flugzeug auf eine Höhe über der Hülle zu bringen.
  • Wie oben erklärt subtrahiert der Prozessor der vorliegenden Erfindung die Höhe 80 der gewählten Start-/Landebahn von der Höhe des Flugzeugs 78. Die Höhe der gewählten Start-/Landebahn ist üblicherweise in der Datenbank der Speichereinrichtung 40 zusammen mit anderen Information betreffend die gewählte Start-/Landebahn, wie zum Beispiel Koordinatenposition, Start-/Landebahnpositionsunsicherheit, etc. gespeichert. In diesem Fall greift der Prozessor der vorliegenden Erfindung auf die Datenbank der Speichereinrichtung zu und ruft die Höhe der gewählten Start-/Landebahn ab.
  • Wie ebenfalls oben erklärt, empfängt der Prozessor die Höhe des Flugzeugs 78. In diesem Fall bezieht sich die Angabe der Höhe des Flugzeugs auf den Meeresspiegel. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann diese Höhe von einem Luftdruckfühler bereitgestellt sein. Aufgrund von Fehlern, die üblicherweise in Verbindung mit Luftdruckfühlern aufgrund von Kalibrierung und Temperaturdrift auftreten, ist die Höhe in einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine geometrische Höhe. Die geometrische Höhe ist eine berechnete Höhe auf Grundlage der GPS-Höhe, der Funkhöhe und der Terrain- und Start-/Landebahnhöhendaten. Die geometrische Höhe gleicht Fehler in der Höhenangabe, die von einem Luftdruckfühler geliefert wird, aus. Informationen betreffend die Berechnung der geometrischen Höhe sind ausführlich in US-Patentschrift Nr. 09/255,670 von Johnson und Muller mit dem Titel: „Method and Apparatus for Determining Altitude" (Verfahren und Vorrichtung zur Höhenbestimmung), eingebracht am 23. Februar 1999, bereitgestellt. Der Inhalt dieser Anmeldung ist hierin durch Verweis eingeschlossen.
  • Zusätzlich zum Bereitstellen von Alarmen an die Flugbesatzung bezüglich der Position des Flugzeugs in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn, kann der Prozessor in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch die Anzahl der Alarme beschränken, die der Flugbesatzung geliefert werden, um dadurch die Anzahl unerwünschter Alarme zu verringern. Wie oben angegeben kann der Prozessor insbesondere in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über den zweiten Begrenzer 98 den Maximalabstand von der gewählten Start-/Landebahn beschränken, für den der Prozessor Alarme betreffend die Position des Flugzeugs in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn liefert.
  • In einer anderen Ausführungsform kann der Prozessor die Anzahl unerwünschter Alarme, die ausgelöst werden, verringern, indem das Flugzeug länger als eine vorbestimmte Zeit unterhalb der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle bleiben muss, um einen Alarm auszulösen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt der Prozessor zum Beispiel keinen Alarm, bis das Flugzeug 0,8 Sekunden lang unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle geblieben ist. In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor eine längere oder kürzere vorbestimmte Zeitspanne erfordern, abhängig von der Ausführungsform und dem Flugzeug.
  • In einer anderen Ausführungsform kann der Prozessor der vorliegenden Erfindung die Anzahl der erzeugten Alarme beschränken, indem er entweder die angezeigte Höhe des Flugzeugs oder den Mindestwert, der von der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle geliefert wird, verändert. Speziell bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Prozessor, nachdem er einen Alarm ausgelöst hat, die angezeigte Höhe des Flugzeugs um ein gewähltes Maß erhöhen, bevor er die Höhe mit der Minimalhöhe von der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle vergleicht. In diesem Fall muss das Flugzeug um das erhöhte Maß an Höhe in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn verlieren, bevor der nächste Alarm ausgelöst wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Prozessor die von der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle angezeigte Minimalhöhe um ein gewähltes Maß verringern. Wie bei der vorherigen Ausführungsform wird das Flugzeug um das gewählte Maß an Höhe in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn verlieren, bevor der nächste Alarm ausgelöst wird.
  • 4, 5 und 6 bilden des Weiteren eine Ausführungsform ab, in der der Prozessor die angezeigte Höhe des Flugzeugs erhöht, um dadurch die Anzahl von Alarmen, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, zu verringern. Im Speziellen umfasst der Prozessor bei dieser Ausführungsform einen Zähler 92, der zählt, wie oft der Flugbesatzung des Flugzeugs während derselben Eindringung des Flugzeugs unter die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle ein Alarm vom Prozessor geliefert wird. (Siehe Schritt 170). Die vom Zähler angegebenen Zählungen werden an einen Untersetzer 94 geliefert, der dafür eingerichtet ist, die angezeigte Höhe 78 des Flugzeugs zu skalieren. Wesentlich ist, dass der Prozessor die angezeigte Höhe des Flugzeugs in Abhängigkeit der Häufigkeit, mit der der Prozessor zuvor einen Alarm geliefert hat, skaliert. (Siehe Schritt 180). In einer Ausführungsform zum Beispiel skaliert der Prozessor über den Untersetzer die angezeigte Höhe des Flugzeugs auf Grundlage der folgenden Gleichung: Höheskaliert = Höhe (1 + (Zähler × Skalierfaktor)) wobei Zähler = Anzahl von bereits ausgelösten Alarme Skalierfaktor = vorgewählter Skalierfaktor.
  • Zum Beispiel kann der Prozessor in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfordern, dass das Flugzeug um ein Maximum von 20 % seiner gegenwärtigen Höhe an Höhe verliert, bevor ein nächster Alarm ausgelöst wird. Bei dieser Ausführungsform wäre der Skalierfaktor 0,2. Wenn also die gegenwärtige Höhe des Flugzeugs 500 Fuß beträgt und der Prozessor nur einen vorhergehenden Alarm ausgelöst hat, so würde der Prozessor die Höhe des Flugzeugs wie folgt skalieren: Höheskaliert = Höhe (1 + (Zähler × Skalierfaktor) ) oder = 500 Fuß (1 + (1 × 0,2)) oder = 600 Fuß
  • Ähnliche Schritte würden verwendet werden, um die Minimalhöhe der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zu skalieren. Speziell bei dieser Ausführungsform wäre der Untersetzer 94 mit dem Ausgang des zweiten Begrenzers 98 verbunden. Der Prozessor würde über den Untersetzer den Minimalhöhenwert 76 um das vorgewählte Ausmaß herunterskalieren, so dass das Flugzeug im vorgewählten Ausmaß an Höhe verlieren müsste, damit der Prozessor den nächsten Alarm erzeugt. Im Speziellen würde der Prozessor den Minimalhöhenwert 76 mit der folgenden Gleichung skalieren: Höheskaliert = Höhe (1 + (Zähler × Skalierfaktor) ) wobei Zähler = Anzahl von bereits ausgelösten Alarme Skalierfaktor = vorgewählter Skalierfaktor.
  • Wie in 5 gezeigt kann der Prozessor den Zähler 96 zurückstellen, (siehe Schritt 190), wenn das Flugzeug in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn bis zu einer Höhe über der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle an Höhe gewinnt. (Siehe Schritt 150).
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Prozessor der vorliegenden Erfindung sowohl eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle als auch eine Terrainabstandsgrundwerthülle erzeugen. Speziell bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt der Prozessor die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle wie oben beschrieben. Zusätzlich dazu erzeugt der Prozessor der vorliegenden Erfindung auch eine Terrainabstandsgrundwerthülle gleich der Terrainabstandsgrundwerthülle, die in 1 und 2 abgebildet ist. Wie bereits erklärt, ist die Terrainabstandsgrundwerthülle eine Abstandshülle, die Minimalhöhen, die ein Flugzeug über dem darunter liegenden Terrain einhalten sollte für verschiedene Distanzen zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn darstellt. Die Erzeugung der Terrainabstandsgrundwerthülle ist in US-Patentschrift Nr. 6,445,310 ausführlich beschrieben.
  • In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwacht der Prozessor sowohl die Höhe des Flugzeugs in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn als auch die Höhe des Flugzeugs in Bezug auf das Terrain, das unter dem Flugzeug liegt. Wenn das Flugzeug entweder unter die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle oder die Terrainabstandsgrundwerthülle absinkt, liefert der Prinzessor der Flugbesatzung einen Alarm, üblicherweise unterschiedliche Arten von Alarmen, wie oben beschrieben. Somit schafft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen, Verfahren und Computerprogrammprodukte zur Bestimmung, ob ein Flugzeug eine Höhe in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn einhält, die größer ist, als eine Minimallandehülle, während sie zugleich Alarme liefert, wenn das Flugzeug unter eine Minimalhöhe über darunter liegendem Terrain absinkt.
  • Zusätzlich zum Bereitstellen der Vorrichtungen und Verfahren stellt die vorliegende Erfindung auch Computerprogrammprodukte zum Definieren einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zur Verwendung in einem Bodennähewarnsystem bereit. Die Computerprogrammprodukte weisen ein für Computer lesbares Speichermedium auf, das für Computer lesbare Programmcodemittel aufweist, die im Medium enthalten sind. Unter Bezugnahme auf 4 kann das für Computer lesbare Speichermedium ein Abschnitt der Speichervorrichtung 40 sein, und der Prozessor 46 der vorliegenden Erfindung kann die für Computer lesbaren Programmcodemittel umsetzen, um eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zu definieren, wie in den verschiedenen Ausführungsformen oben beschrieben.
  • Das für Computer lesbare Programmcodemittel umfasst ein erstes Computerbefehlsmittel zum Definieren einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um die gewählte Start-/Landebahn, die verschiedene vorgewählte Höhen über der gewählten Start-/Landebahn in jeweiligen Abständen von der gewählten Start-/Landebahn darstellt. Im Speziellen definiert das erste Computerbefehlsmittel eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle, die eine Minimallandehülle oder einen Gleitwinkel darstellt, die ein Flugzeug in Bezug auf die gewählte Start-/Landebahn aufweisen kann. Das für Computer lesbare Programmcodemittel umfasst des Weiteren ein zweites Computerbefehlsmittel zum Vergleichen der Position des Flugzeugs mit der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle und ein drittes Computerbefehlsmittel, das auf das zweite Computerbefehlsmittel anspricht, zum Bereitstellen einer Anzeige, wenn das Flugzeug unterhalb der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle positioniert ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vergleicht das zweite Computerbefehlsmittel eine Distanz zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn mit der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle und bestimmt eine vorgewählte Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn basierend auf der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle. Als nächstes vergleicht das zweite Computerbefehlsmittel die vorgewählte Höhe mit der Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn und liefert eine Anzeige, falls die Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn nicht größer ist, als die vorgewählte Höhe.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das für Computer lesbare Programmcodemittel des Weiteren ein fünftes Computerbefehlsmittel zum Definieren einer Terrainabstandsgrundwerthülle um die gewählte Start-/Landebahn, die verschiedene vorgewählte Minimalhöhen des Flugzeugs über dem unter einer gegenwärtigen Position des Flugzeugs liegenden Terrain für verschiedene Entfernungen zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn darstellt. In dieser Ausführungsform vergleicht das zweite Computerbefehlsmittel die Höhe des Flugzeugs über dem Terrain, das unter der gegenwärtigen Position des Flugzeugs liegt, mit der Minimalhöhe, die von der Terrainabstandsgrundwerthülle für den jeweiligen Abstand zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn angezeigt wird. Des Weiteren liefert das dritte Computerbefehlsmittel eine Anzeige, dass sich das Flugzeug unter der Terrainabstandsgrundwerthülle befindet, wenn die Höhe des Flugzeugs über dem Terrain nicht größer als die Minimalhöhe ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das für Computer lesbare Programmcodemittel des Weiteren ein sechstes Computerbefehlsmittel zum Erzeugen eines Bodennähewarnungsalarms, wenn sich das Flugzeug für mehr als die vorbestimmte Zeit entweder unterhalb der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle oder unterhalb der Terrainabstandsgrundwerthülle, oder unterhalb dieser beiden Hüllen befindet.
  • In dieser Hinsicht sind 4, 5 und 6 Blockdiagramm-, Flussdiagramm- und Steuerflussabbildungen der Verfahren, Systeme und Programmprodukte gemäß der Erfindung. Es versteht sich, dass jeder Block oder Schritt der Bockdiagramm-, Flussdiagramm- und Steuerflussabbildungen und Kombinationen von Blöcken in den Bockdiagramm-, Flussdiagramm- und Steuerflussabbildungen durch Computerprogrammbefehle ausgeführt werden können. Diese Computerprogrammbefehle können in einen Computer oder eine sonstige programmierbare Vorrichtung geladen werden, so dass die auf dem Computer oder der sonstigen programmierbaren Vorrichtung ausgeführten Befehle Mittel zum Ausführen der Funktionen, die in einem oder mehreren Blöcken oder Schritten des Blockdiagramms, des Flussdiagramms oder des Steuerflusses angegeben sind, erzeugen. Diese Computerprogrammbefehle können auch in einem für Computer lesbaren Speicher gespeichert sein, der einen Computer oder eine sonstige programmierbare Vorrichtung so steuert, dass diese auf bestimmte Weise arbeitet, so dass die Befehle, die im für Computer lesbaren Speicher gespeichert sind, ein Erzeugnis herstellen, das Befehlsmittel umfasst, welche die in einem oder mehreren Blöcken oder Schritten des Blockdiagramms, des Flussdiagramms oder des Steuerflusses angegebenen Funktionen durchführen. Die Computerprogrammbefehle können auch auf einen Computer oder eine sonstige programmierbare Vorrichtung geladen werden, um die Ausführung einer Serie von Arbeitsschritten auf dem Computer oder der sonstigen programmierbaren Vorrichtung zu bewirken, um einen durch Computer ausgeführten Vorgang zu erzeugen, so dass die Befehle, die auf dem Computer oder der sonstigen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Schritte zum Durchführen der Funktionen, die in einem oder mehreren Blöcken oder Schritten des Blockdiagramms, des Flussdiagramms oder des Steuerflusses angegeben sind, bereitstellen. Dementsprechend unterstützen Blöcke oder Schritte der Blockdiagramm-, Flussdiagramm- oder Steuerflussabbildungen Kombinationen von Mitteln zum Ausführen der angegebenen Funktionen, Kombinationen von Schritten zum Ausführen der angegebenen Funktionen und Programmbefehlsmittel zum Ausführen der angegebenen Funktionen. Es versteht sich des Weiteren, dass jeder Block oder Schritt des Blockdiagramms, des Flussdiagramms oder der Steuerflussabbildung und Kombinationen von Blöcken oder Schritten in den Blockdiagramm-, Flussdiagramm- oder Steuerflussabbildungen durch hardwareorientierte Sondercomputersysteme, welche die angegebenen Funktionen oder Schritte durchführen, oder Kombinationen von Sonderhardware und Computerbefehlen ausgeführt werden können.

Claims (26)

  1. Vorrichtung zur Verwendung in einem Bodennähewarnsystem (26) zur Bestimmung, ob sich ein Flugzeug (8, 50) in bezug auf eine gewählte Start-/Landebahn (12) an einer gewünschten Position befindet, wobei die Vorrichtung durch folgendes gekennzeichnet ist: einen Prozessor (46) zum Konstruieren einer Start-/ Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle (48, 60) um die gewählte Start-/Landebahn, die mehrere verschiedene Minimalhöhen (76) relativ zu der Elevation der gewählten Start-/Landebahn, bestimmt als Funktion von Distanzen (74) von der gewählten Start-/Landebahn, darstellt, wobei die Minimalhöhen über der Start-/Landebahn auf der Start-/Landebahn null, um sie herum höher und mit zunehmender Distanz von ihr nicht abnehmend sind, wobei der Prozessor die Position des Flugzeugs mit der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle vergleicht und der Prozessor, wenn das Flugzeug unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle positioniert ist, eine Anzeige (90) dessen liefert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (46) eine Distanz (74) zwischen dem Flugzeug (8, 50) und der gewählten Start-/Landebahn (12) mit der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle (48, 60) vergleicht und auf der Grundlage der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle eine Minimalhöhe (76) des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn bestimmt, wobei der Prozessor die Minimalhöhe mit der Höhe (84) des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn vergleicht und wobei der Prozessor, wenn die Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn nicht größer als die Minimalhöhe ist, eine Anzeige (90) dessen liefert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (46) die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle (48, 60) abhängig von mindestens zwei Grenzen definiert und wobei der Prozessor mindestens eine der Grenzen auf der Grundlage eines Start-/Landebahnpositionsqualitätsfaktors (66), eines Höhendatenqualitätsfaktors (68) und/oder eines Flugzeugpositionsqualitätsfaktors (64) definiert.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Prozessor (46) eine innere Grenze (62) der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle (48, 60) an einer inneren Position in der Nähe der gewählten Start-/Landebahn (12) definiert, indem er den Start-/Landebahnpositionsqualitätsfaktor (66), den Höhendatenqualitätsfaktor (68) und den Flugzeugpositionsqualitätsfaktor (64) summiert, und wobei der Prozessor eine äußere Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle an einer äußeren Position definiert, indem er den Start-/Landebahnpositionsqualitätsfaktor, den Höhendatenqualitätsfaktor, den Flugzeugpositionsqualitätsfaktor und eine vorbestimmte äußere Distanz, die eine vorbestimmte Distanz von der gewählten Start-/Landebahn darstellt, summiert.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Prozessor (46) weiterhin die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle (48, 60) so definiert, daß sie an der inneren Grenze (62) eine vorgewählte Innergrenzenhöhe und an der äußeren Grenze eine vorgewählte Äußergrenzenhöhe aufweist, um dadurch eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle (48, 60) zu definieren, die eine Steigung aufweist, die durch die Inner- und die Äußergrenzenhöhe und die innere und die äußere Position definiert wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin mit einer Speichereinrichtung (40), die elektrisch mit dem Prozessor (46) kommuniziert, wobei die Speichereinrichtung eine Datenbank enthält, die Positions- und Elevationsdaten (80) für mindestens eine gewählte Start-/Landebahn (12) enthält, und wobei der Prozessor die Höhe (78) des Flugzeugs (8, 50) über der gewählten Start-/Landebahn bestimmt, indem er auf die gewählte Start-/ Landebahn betreffende Elevationsdaten aus der Speichereinrichtung zugreift und die Elevation der gewählten Start-/Landebahn von der Höhe des Flugzeugs subtrahiert.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Höhe (78) des Flugzeugs (8, 50) eine berechnete geometrische Höhe ist, die die Höhe des Flugzeugs über dem Meeresspiegel darstellt, und wobei der Prozessor (46) die die gewählte Start-/Landebahn (12) betreffenden Elevationsdaten (80) von der geometrischen Höhe des gewählten Flugzeugs subtrahiert.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (46) weiterhin um die gewählte Start-/Landebahn (12) herum eine Terrainabstandsgrundwerthülle (10) definiert, die verschiedene vorgewählte Minimalhöhen des Flugzeugs (8, 50) über Terrain (18), das sich unter einer aktuellen Position des Flugzeugs befindet, für verschiedene Distanzen (74) zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn darstellt, wobei der Prozessor die Höhe des Flugzeugs über dem Terrain unter der aktuellen Position des Flugzeugs mit der für die Distanz zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn durch die Terrainabstandsgrundwerthülle angegebenen Minimalhöhe vergleicht, und wobei der Prozessor, wenn die Höhe des Flugzeugs über dem Terrain nicht größer als die Minimalhöhe ist, wodurch angezeigt wird, daß sich das Flugzeug unter der Terrainabstandsgrundwerthülle befindet, eine Anzeige dessen liefert.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Prozessor, (46), wenn er bestimmt, daß sich das Flugzeug (8, 50) länger als eine vorbestimmte Zeit unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle (48, 60) und/oder der Terrainabstandsgrundwerthülle (10) befindet, einen Bodennähealarm erzeugt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Prozessor, (46), wenn er bestimmt, daß sich das Flugzeug (8, 50) länger als eine vorbestimmte Zeit unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle (48, 60) befindet, einen Höhenwert, der die Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn angibt, um einen gewählten Betrag erhöht, so daß das Flugzeug seine Höhe um den gewählten Betrag vermindern muß, bevor der Prozessor einen nächsten Bodennähealarm erzeugt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Prozessor, (46), wenn er bestimmt, daß sich das Flugzeug (8, 50) länger als eine vorbestimmte Zeit unter der Terrainabstandsgrundwerthülle (10) befindet, einen Höhenwert, der die Höhe des Flugzeugs angibt, um einen gewählten Betrag erhöht, so daß das Flugzeug seine Höhe um den gewählten Betrag vermindern muß, bevor der Prozessor einen nächsten Bodennähealarm erzeugt.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Speichereinrichtung (40), die elektrisch mit dem Prozessor (46) kommuniziert, wobei die Speichereinrichtung eine Datenbank enthält, die Minimalhöhen (76) enthält, die ein Flugzeug relativ zu der Elevation der gewählten Start-/Landebahn (12), bestimmt als Funktion von Distanzen (74) von der gewählten Start-/Landebahn, aufrechterhalten sollte, und wobei der Prozessor auf die Speichereinrichtung zugreift und die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle (48, 60) auf der Grundlage der in der Speichereinrichtung gespeicherten Minimalhöhen definiert.
  13. Verfahren zur Verwendung in einem Bodennähewarnsystem zur Bestimmung, ob sich ein Flugzeug in bezug auf eine gewählte Start-/Landebahn an einer gewünschten Position befindet, wobei das Verfahren die folgenden Schritten eines Prozessors umfaßt: Konstruieren einer Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle um die gewählte Start-/Landebahn, die verschiedene vorgewählte Höhen über der gewählten Start-/Landebahn als Funktion von Distanzen von der gewählten Start-/Landebahn, darstellt, wobei die Minimalhöhen über der Start-/Landebahn auf der Start-/Landebahn null, um sie herum höher und mit zunehmender Distanz von ihr nicht abnehmend sind, Vergleichen der Position des Flugzeugs mit der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle; und Liefern einer Anzeige, wenn das Flugzeug unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle positioniert ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Vergleichsschritt die folgenden Schritte eines Prozessors umfaßt: Vergleichen einer Distanz zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn mit der Start-/ Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle; Bestimmen einer vorgewählten Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn auf der Grundlage der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle; Vergleichen der vorgewählten Höhe mit der Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn; und Liefern einer Anzeige, wenn die Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn nicht größer als die vorgewählte Höhe ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Definierens das Definieren der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle abhängig von mindestens zwei Grenzen umfaßt und wobei der Schritt des Definierens mindestens eine der Grenzen auf der Grundlage eines Start-/Landebahnpositionsqualitätsfaktors, eines Höhendatenqualitätsfaktors und/oder eines Flugzeugpositionsqualitätsfaktors definiert.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Definierens die folgenden Schritte umfaßt: Summieren des Start-/Landebahnpositionsqualitätsfaktors, des Höhendatenqualitätsfaktors und des Flugzeugpositionsqualitätsfaktors, um eine innere Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle an einer inneren Position in der Nähe der gewählten Start-/Landebahn zu definieren; und Summieren des Start-/Landebahnpositionsqualitätsfaktors, des Höhendatenqualitätsfaktors, des Flugzeugpositionsqualitätsfaktors und einer vorbestimmten äußeren Distanz, die eine vorbestimmte Distanz von der gewählten Start-/Landebahn darstellt, um eine äußere Grenze der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle an einer zweiten Position zu definieren.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Definierens weiterhin nach den Summierschritten den Schritt umfaßt, die Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle so zu definieren, daß sie an der inneren Grenze eine vorgewählte Innergrenzenhöhe und an der äußeren Grenze eine vorgewählte Äußergrenzenhöhe aufweist, um dadurch eine Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle zu definieren, die eine Steigung aufweist, die durch die Inner- und die Äußergrenzenhöhe und die innere und die äußere Position definiert wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin mit dem Schritt des Speicherns einer Datenbank, die Positions- und Elevationsdaten für mindestens eine gewählte Start-/Landebahn enthält, und wobei der Schritt des Bestimmens die folgenden Schritte umfaßt Zugreifen auf die gewählte Start-/Landebahn betreffende Elevationsdaten, die in dem Speicherschritt gespeichert wurden; und Subtrahieren der Elevation der gewählten Start-/Landebahn von der Höhe des Flugzeugs.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Höhe des Flugzeugs eine berechnete geometrische Höhe ist, die die Höhe des Flugzeugs über dem Meeresspiegel darstellt, und wobei der Schritt des Subtrahierens die die gewählte Start-/Landebahn betreffenden gespeicherten Elevationsdaten von der geometrischen Höhe des gewählten Flugzeugs subtrahiert.
  20. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfaßt: Definieren einer Terrainabstandsgrundwerthülle um die gewählte Start-/Landebahn herum, die verschiedene vorgewählte Minimalhöhen des Flugzeugs über Terrain, das sich unter einer aktuellen Position des Flugzeugs befindet, für verschiedene Distanzen zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn darstellt; Vergleichen der Höhe des Flugzeugs über dem Terrain unter der aktuellen Position des Flugzeugs mit der für die Distanz zwischen dem Flugzeug und der gewählten Start-/Landebahn durch die Terrainabstandsgrundwerthülle angegebenen Minimalhöhe; und Liefern einer Anzeige, daß sich das Flugzeug unter der Terrainabstandsgrundwerthülle befindet, wenn die Höhe des Flugzeugs über dem Terrain nicht größer als die Minimalhöhe ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, weiterhin mit dem Schritt des Erzeugens eines Bodennähewarnalarms, wenn sich das Flugzeug länger als eine vorbestimmte Zeit unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle und/oder der Terrainabstandsgrundwerthülle befindet.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Verfahren, wenn sich das Flugzeug länger als eine vorbestimmte Zeit unter der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle befindet, weiterhin den folgenden Schritt umfaßt: Erhöhen eines Höhenwerts, der die Höhe des Flugzeugs über der gewählten Start-/Landebahn angibt, um einen gewählten Betrag, so daß das Flugzeug seine Höhe um den gewählten Betrag vermindern muß, bevor der Erzeugungsschritt einen nächsten Bodennähealarm erzeugt.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Verfahren, wenn sich das Flugzeug länger als eine vorbestimmte Zeit unter der Terrainabstandsgrundwerthülle befindet, weiterhin den folgenden Schritt umfaßt: Erhöhen eines Höhenwerts, der die Höhe des Flugzeugs angibt, um einen gewählten Betrag, so daß das Flugzeug seine Höhe um den gewählten Betrag vermindern muß, bevor der Erzeugungsschritt einen nächsten Bodennähealarm erzeugt.
  24. Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin mit dem Schritt des Speicherns einer Datenbank, die vorgewählte Höhen enthält, die ein Flugzeug über einer gewählten Start-/Landebahn in jeweiligen Distanzen von der gewählten Start-/Landebahn aufrechterhalten sollte, und wobei der Schritt des Definierens das Definieren der Start-/Landebahnfeldabstandsgrundwerthülle auf der Grundlage der in dem Speicherschritt gespeicherten vorgewählten Höhen in jeweiligen Distanzen umfaßt.
  25. Direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers ladbares Computerprogrammprodukt mit Softwarecodeteilen zur Durchführung der Schritte eines beliebigen der Ansprüche 13 bis 24, wenn das Produkt auf einem Computer laufengelassen wird.
  26. Computerprogrammsoftware mit Softwarecodeteilen zur Durchführung der Schritte eines beliebigen der Ansprüche 13 bis 24, wenn das Produkt auf einem Computer laufengelassen wird.
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