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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Bereitstellung einer Flugbahn eines Flugzeugs, insbesondere
eines militärischen
Transportflugzeuges, sowie ein automatisches Führungssystem mit einer solchen
Vorrichtung.
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Die
Durchschrift
US 5,406,491 zeigt
ein Navigationssystem, das dem Benutzer alternative Flugbahnen zu
der gerade aktiven Flugbahn präsentiert.
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Gemäß der Erfindung
ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass:
- a)
definiert wird eine Hauptflugbahn, der das Flugzeug folgt, und wenigstens
eine optionale Flugbahn, die von der Hauptflugbahn abweicht, die wenigstens
einen gemeinsamen Punkt mit der Hauptflugbahn aufweist und der das
Flugzeug folgen kann, wenn sie aktiviert ist;
- b) automatisch ein Entscheidungspunkt bestimmt wird, der die
letzte Position des Flugzeugs entlang der Hauptflugbahn angibt,
an welcher die optionale Flugbahn noch aktiviert werden kann, um
zu ermöglichen,
dass das Flugzeug dieser folgt;
- c) automatisch der Entscheidungspunkt dem Piloten des Flugzeugs
präsentiert
wird; und
- d) der Pilot wenigstens in Abhängigkeit von dieser Präsentation
die optionale Flugbahn aktivieren kann.
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So
kennt der Pilot des Flugzeugs aufgrund der Erfindung den letzten
Punkt (Entscheidungspunkt), an welchem er die optionale Flugbahn
noch aktivieren kann, um das Flugzeug dieser folgen zu lassen. Bis
zu diesem Entscheidungspunkt präsentieren
sich dem Piloten somit zwei Alternativen, die ihm ermöglichen:
- – der
anfänglichen
Hauptbewegungsbahn weiterhin zu folgen, was keine spezielle Aktion
(oder Aktivierung) seinerseits erfordert;
- – die
optionale Bewegungsbahn zu aktivieren, um dieser zu folgen.
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Gemäß der Erfindung
wird, um den Entscheidungspunkt zu bestimmen:
- – ausgehend
von dem gemeinsamen Punkt nacheinander für jeden Punkt entlang der Hauptflugbahn
in Flugrichtung des Flugzeugs verifiziert, ob dieser Punkt auch
zu der optionalen Flugbahn gehört;
und
- – sobald
der Punkt nicht mehr zu der optionalen Flugbahn gehört, der
vorher gehende
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Punkt
berücksichtigt,
der noch zu der optionalen Flugbahn gehörte, und dieser vorher gehende Punkt
als Entscheidungspunkt angesehen.
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Es
sei angemerkt, dass sich die vorliegende Erfindung auf jede Art
von Flugbahn anwenden lässt (was
die optionalen Hauptflugbahnen betrifft). Insbesondere ist sie anzuwenden:
- – auf
eine zweidimensionale Flugbahn. In diesem Fall wird in vorteilhafter
Weise in einer Querebene verifiziert, ob ein Punkt der Hauptflugbahn
auch zu der optionalen Flugbahn gehört, um die vorgenannte bevorzugte
Ausführungsform
durchzuführen;
und
- – auf
eine dreideimensionale Flugbahn. In diesem Fall wird in vorteilhafter
Weise im ganzen Raum verifiziert, ob ein Punkt der Hauptflugbahn
auch zu der optionalen Flugbahn gehört, um die vorgenannte bevorzugte
Ausführungsform
durchzuführen.
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In
einer speziellen Ausführungsform
wird, wenn am Schritt d) der Pilot die optionale Flugbahn aktiviert,
die dann die neue Flugbahn wird, der das Flugzeug folgt, die anfängliche
Hauptflugbahn, der das Flugzeug folgte, in eine neue optionale Flugbahn transformiert.
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Auf
diese Weise kann der Pilot wahlfrei die Hauptroute und die optionale
Route austauschen und dies jederzeit bis zum Entscheidungspunkt.
Dies ermöglicht
insbesondere, nach einer irrtümlichen
Aktivierung zurückzukommen.
Natürlich
wird jenseits des Entscheidungspunktes nur die aus der Hauptflugbahn
und der optionalen Flugbahn gewählte Flugbahn
beibehalten.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Bereitstellung
einer Flugbahn für
ein Flugzeug.
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Gemäß der Erfindung
ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass diese umfasst:
- – erste
Mittel, um zu definieren eine Hauptflugbahn, der das Flugzeug folgt,
und einer optionalen Flugbahn, die von der Hauptflugbahn abweicht, die
wenigstens einen gemeinsamen Punkt mit der Hauptflugbahn aufweist
und der das Flugzeug folgen kann, wenn sie aktiviert ist;
- – zweite
Mittel, um automatisch einen Entscheidungspunkt zu bestimmen, der
die letzte Position des Flugzeugs entlang der Hauptflugbahn angibt, an
welcher die optionale Flugbahn noch aktiviert werden kann, um zu
ermöglichen,
dass das Flugzeug dieser folgt;
- – dritte
Mittel, um automatisch den Entscheidungspunkt einem Piloten des
Flugzeugs zu präsentieren;
und
- – vierte
betätigbare
Mittel, die einem Piloten ermöglichen,
die optionale Flugbahn zu aktivieren.
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Ferner
können
die dritten Mittel in vorteilhafter Weise einen Bildschirm in Kopfhöhe und/oder
einen Bildschirm unterhalb der Kopfhöhe umfassen.
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Ferner
umfassen in einer bevorzugten Ausführungsform die vierten Mittel
interaktive Steuerelemente. Die bevorzugte Ausführungsform ermöglicht eine
vereinfachte Aktivierung und nutzt moderne interaktive Steuerelemente,
die sehr leistungsfähig sind.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein automatisches Führungssystem
eines Flugzeugs in der Bauweise mit:
- – einer
Gruppe von Informationsquellen;
- – einer
Hilfs-Informationsquelle, die eine Flugbahn bereitstellen kann;
- – einer
Zentraleinheit, um automatisch Steuerbefehle des Flugzeugs mit Hilfe
von Informationen, die sie von der Gruppe von Informationsquellen erhält, und
eine von der Hilfs-Informationsquelle bereit gestellte Flugbahn
zu bestimmen; und
- – Betätigungselementen
der Steuerglieder des Flugzeugs, an welchen die durch die Zentraleinheit
bestimmten Steuerbefehle automatisch angewendet werden.
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Gemäß der Erfindung
ist das automatische Führungssystem
dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Informationsquelle eine Vorrichtung
der vorgenannten Bauweise umfasst, um dem Flugzeug eine Flugbahn
bereit zu stellen.
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Die
Figuren der beigefügten
Zeichnung werden verständlich
machen, wie die Erfindung durchgeführt werden kann. In diesen
Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen ähnliche Elemente.
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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2 zeigt
schematisch eine Anzeige gemäß einer
ersten Ausführungsform.
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3 zeigt
eine grafische Darstellung in Bezug auf eine zweite Ausführungsform.
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4 zeigt
schematisch eine Anzeige gemäß der zweiten
Ausführungsform
aus 3.
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5 ist
das Blockdiagramm eines Führungssystems
gemäß der Erfindung.
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Die
Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung
und schematisch in 1 dargestellt, ist dazu bestimmt, einem
Flugzeug A, insbesondere einem militärischen Transportflugzeug,
eine Flugbahn bereit zu stellen.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die Vorrichtung 1, die sich an Bord eines Flugzeugs
A befindet:
- – übliche Mittel 2, um
eine Hauptflugbahn TP zu definieren, der das Flugzeug A folgt, wie
dies zum Beispiel unten mit Bezug auf 5 näher ausgeführt ist,
und eine optionale Flugbahn TO, die wenigstens einen gemeinsamen
Punkt (im Allgemeinen ein ganzes gemeinsames Teilstück TC) mit der
Hauptflugbahn TP aufweist und der das Flugzeug A folgen kann, wenn
sie aktiviert ist;
- – Mittel 3,
die durch eine Verbindung 4 mit den Mitteln 2 verbunden
sind und die in der Lage sind, automatisch einen Entscheidungspunkt 5 zu
bestimmten, der die letzte Position des Flugzeugs A entlang der
Flugbahn TP anzeigt, der dieses folgt, an welchem die optionale
Flugbahn TO noch aktiviert werden kann (wie unten ausgeführt wird),
um dem Flugzeug A zu ermöglichen,
dann dieser optionalen Flugbahn TO zu folgen (anstelle der Hauptflugbahn
TP zu folgen);
- – Anzeigemittel 6,
die durch eine Verbindung 7 mit den Mitteln 3 verbunden
sind und die in der Lage sind, automatisch den Entscheidungspunkt 5 auf einen
Bildschirm 8, wie unten ausgeführt wird, einem Piloten des
Flugzeugs A zu präsentieren; und
- – übliche Mittel 9,
die durch eine Leitung 10 mit den Mitteln 3 verbunden
sind, die betätigbar
sind und die einem Piloten ermöglichen,
die optionale Flugbahn TO zu aktivieren. Infolge einer solchen Aktivierung
berücksichtigt
das Flugzeug A in üblicher
Weise die optionale Flugbahn TO (anstelle der Hauptflugbahn TP),
insbesondere hinsichtlich seiner Führung und/oder hinsichtlich
der Vorausberechnungen (Überflugzeit,
verfügbarer
Brennstoff, Geschwindigkeit ...).
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Die
Mittel 3 können
auch den Entscheidungspunkt 5 an weiteren, nicht dargestellten
Nutzereinrichtungen bereitstellen, zum Beispiel mit Hilfe einer
Verbindung 11.
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Ferner
kann gemäß der Erfindung
der Bildschirm 8 ein Schirm in Kopfhöhe sein, zum Beispiel in der
Bauart HUD ("Head
Up Display" auf
Englisch), oder ein Navigationsschirm sein, zum Beispiel des Typs
ND ("Navigation
Display" in Englisch),
wie dies in den 2 und 4 dargestellt
ist.
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Ein
solcher Navigationsschirm ND zeigt die Situation des Flugzeugs A
(seitlicher Flugplan) in einer horizontalen Ebene und umfasst:
- – ein
Symbol 12, welches die aktuelle Position des Flugzeugs
A darstellt;
- – eine
Spur 13, welche die Hauptflugbahn TP in der horizontalen
Ebene zeigt, das heißt,
die Hauptroute, der das Flugzeug A folgt;
- – eine übliche Winkeleinteilung 14;
und
- – eine übliche Entfernungseinteilung 15.
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Gemäß der Erfindung
zeigen die Anzeigemittel 6 ferner auf diesem Navigationsschirm
ND an:
- – eine
Spur 16, welche die optionale Flugbahn TO zeigt; und
- – ein
Kennzeichen 17, welches die Position des Entscheidungspunktes 5 darstellt.
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Auf
diese Weise kennt der Pilot des Flugzeugs A aufgrund der Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung
den letzten Punkt (Entscheidungspunkt 5, der durch das
Kennzeichen 17 auf dem Bildschirm 8 lokalisiert
ist), an welchem er noch die optionale Flugbahn TO aktivieren kann,
um dem Flugzeug A zu ermöglichen,
dieser zu folgen. Bis zu diesem Entscheidungspunkt 5 präsentieren
sich dem Piloten somit zwei Alternativen. Er kann nämlich:
- – der
Hauptflugbahn TP weiterhin folgen, indem er keine spezifische Aktion
zu diesem Zweck durchführt;
- – das
Flugzeug A der optionalen Flugbahn TO folgen lassen, indem er diese
optionale Flugbahn TO mit Hilfe der Mittel 9 aktiviert.
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In
einer speziellen Ausführungsform
kann der Pilot, wenn er die optionale Flugbahn TO aktiviert, die
dann zu der neuen Flugbahn wird, der das Flugzeug A folgt, ferner
(zum Beispiel auch mit Hilfe der Mittel 9) die Hauptbewegungsbahn
TP, der das Flugzeug A anfänglich
folgte, zur neuen optionalen Bewegungsbahn transformieren.
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Auf
diese Weise kann der Pilot (wahlfrei) die Hauptroute TP und die
optionale Route TO austauschen und dies jederzeit bis zum Entscheidungspunkt 5.
Dies ermöglicht
insbesondere, nach einer irrtümlichen
Aktivierung wieder zurück
zu gelangen. Natürlich
wird jenseits des Entscheidungspunktes 5 nur die aus der
Hauptflugbahn TP und der optionalen Flugbahn TO gewählte Flugbahn
beibehalten.
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Wie
aus den 2 und 4 zu ersehen
ist, entspricht der Entscheidungspunkt dem Divergenzpunkt der beiden
Flugbahnen TP und TO, welche den ganzen Abschnitt TC gemeinsam haben,
der vom Ursprung bis zum Entscheidungspunkt 5 verläuft.
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Um
den Entscheidungspunkt 5 zu bestimmen, führen die
Mittel 2 die folgenden Operationen aus:
- – ausgehend
von dem gemeinsamen Punkt (im vorliegenden Fall der Ausgangspunkt
des Fluges oder, wenn das Flugzeug A seinen Flug bereits begonnen
hat, der Punkt in Bezug zu der aktuellen Position des Flugzeugs
A, der durch das Symbol 12 dargestellt ist) verifizieren
sie nacheinander für
jeden Punkt (zum Beispiel jeden Punkt der Route) entlang der Hauptflugbahn
TP in Richtung des Fluges des Flugzeugs A, ob dieser Punkt auch
zu der optionalen Flugbahn TO gehört; und
- – sobald
ein Punkt nicht mehr zu der optionalen Flugbahn TO gehört, berücksichtigen
sie den vorher gehenden Punkt, der noch zu der optionalen Flugbahn
TO gehörte,
und sie sehen diesen vorher gehenden Punkt als Entscheidungspunkt 5 an.
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Diese
Situation ist für
eine zweidimensionale Flugbahn in 2 dargestellt,
in welcher zudem ein spezieller Routenpunkt 18 (dargestellt
durch ein Symbol 22) auf der optionalen Flugbahn TO wiedergegeben
ist.
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Es
ist bekannt, dass es, wenn die zwei Flugbahnen (Hauptflugbahn TP
und optionale Flugbahn TO) dreidimensionale Flugbahnen sind, passieren kann,
dass diese beiden Flugbahnen TO und TP in der vertikalen Ebene divergieren,
wie das in 3 dargestellt ist, bevor sie
in der Querebene divergieren, wie das auf dem entsprechenden Navigationsschirm 8 dargestellt
ist, der in 4 wiedergegeben wird. Dieses
Beispiel basiert auf der zweidimensionalen Flugbahn, die in 2 dargestellt
ist.
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Die 3 zeigt
die vertikalen Profile der beiden Flugbahnen TO und TP, nämlich die Überlagerung
der vertikalen Schnitte entlang der beiden korrespondierenden Routen.
Die beiden Routen verlaufen durch eine Punkt 19 (entsprechend
dem Entscheidungspunkt 5 des zweiten dimensionalen Beispiels aus 2)
in der Querebene, aber in unterschiedlichen Höhen. In diesem Beispiel entspricht
der Entscheidungspunkt 5 dem Divergenzpunkt in der vertikalen
Ebene, der flugaufwärts
des Punktes 19 liegt (in Flugrichtung), wie dies in 4 dargestellt
ist. Dieser Punkt 19 ist auch durch ein Symbol 22 auf dem
Bildschirm 8 dargestellt.
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In
diesem dreidimensionalen Beispiel bestimmen die Mittel 2 den
Entscheidungspunkt 5 für die
Durchführung
eines ähnlichen
Verfahrens, wie des vorher für
eine zweidimensionale Flugbahn genannten.
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Natürlich können ebenso
die Flugbahnen TO und TP sowie der Entscheidungspunkt 5 des
letzten Beispiels auf einem üblichen
Bildschirm präsentiert werden,
der dreidimensionale Flugbahnen zeigt.
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Im Übrigen bilden
in einer besonderen Ausführungsform
die Betätigungselemente 9 einen
Teil einer Steuereinheit 20 mit einem interaktiven Bildschirm.
Es kann sich dabei um einen spezifischen Schirm oder einen Bildschirm 8 handeln,
wobei die Anzeigemittel 6 dann über eine Verbindung 21 mit den
Mitteln 9 verbunden sind, wie dies in 1 dargestellt
ist.
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Ein
solcher interaktiver Schirm 8 ist zum Beispiel in bekannter
Bauweise aus Flüssigkristallen LCD
("Liquid Crystal
Display" auf Englisch).
Ein solcher interaktiver Schirm umfasst Objekte (Bereiche, alphanumerische
Werte, ...), die auf das Vorhandensein eines Cursors ansprechen.
Die Elemente 9 umfassen dann Steuermittel für den Cursor
(nicht speziell dargestellt), die es ermöglichen, den Cursor in der
Weise zu verschieben, dass dieser auf ein ansprechbares Objekt gebracht
wird, um dieses zu bezeichnen. Wenn ein solches ansprechbares Objekt bezeichnet
wird, wird es nutzbar gemacht, insbesondere durch eine Veränderung
seiner Erscheinung, wie beispielsweise einer Änderung der Farbe oder einer
Hervorhebung. Die Ausführung
einer mit einem ansprechbaren Objekt verbundenen Funktion wird durch
die Validierung dieses vorher bezeichneten ansprechbaren Objekts
ausgelöst.
Infolgedessen umfassen die Steuerelemente für den Cursor zum Beispiel:
- – ein
betätigbares
Verschiebemittel, vorzugsweise in Form einer Steuerkugel oder einer
sphärischen
Maus, die den Cursor auf dem Bildschirm 8 so verschieben,
dass dieser ein ansprechbares Objekt bezeichnet; und
- – ein
betätigbares
Validierungsmittel, zum Beispiel eine Taste, die ein ansprechbares
Objekt validieren kann, das durch den Cursor bezeichnet wird, derart,
dass die Funktion ausgeführt
wird, die mit dem ansprechbaren Objekt verbunden ist.
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Im
vorliegenden Fall umfasst der Bildschirm 8 wenigstens ein
ansprechbares Objekt mit Bezug zum Entscheidungspunkt 5.
Die Auswahl dieses ansprechbaren Objekts (Bezeichnung und Validierung) gibt
einen Zugriff auf ein Menu, dass die an diesem Entscheidungspunkt 5 möglichen
Aktionen auflistet. Dieses Menu ist in Abhängigkeit von den Eigenschaften
des Entscheidungspunktes 5 kontextualisiert. Insbesondere
wird für
den Entscheidungspunkt 5 ein Befehl "Aktivieren der optionalen Flugbahn" verfügbar gemacht.
Die Steuereinrichtung für
den Cursor ermöglicht
somit, diese Steuerung durch Bezeichnung und Validierung dieses
ansprechbaren Objekts zu aktivieren.
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Diese
bevorzugte Ausführungsform,
die eine einfachere Aktivierung ermöglicht, benutzt moderne und
sehr leistungsfähige
interaktive Steuerelemente.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung Teil eines
automatischen Führungssystems
SG, das sich an Bord befindet und schematisch in 5 dargestellt
ist. Das automatische Führungssystem
SG, welches das Flugzeug A automatisch einer Flugbahn folgen lässt, insbesondere
einer Hauptflugbahn TP, umfasst üblicherweise:
- – eine
Gruppe 24 von Informationsquellen;
- – eine
Hilfs-Informationsquelle 23, die eine Flugbahn für das Flugzeug
A liefern kann;
- – eine
Zentraleinheit 25, die durch eine Leitung 26A mit
der Gruppe 24 und durch eine Leitung 26B mit der
Hilfs-Informationsquelle 23 verbunden ist und die zur Aufgabe
hat, mit Hilfe der von der Gruppe 24 von Informationsquellen
erhaltenen Informationen und einer durch die Hilfs-Informationsquelle 23 gelieferten
gegenwärtigen
Flugbahn automatisch Steuerbefehle für das Flugzeug A zu bestimmen,
welche diesem ermöglichen,
der laufenden Flugbahn zu folgen; und
- – Betätigungselemente 27 für Steuerglieder 28 (Steuerfläche, ...)
des Flugzeugs A, an welchen durch eine Verbindung 29 die
durch die Zentraleinheit 25 bestimmten Steuerbefehle automatisch angewendet
werden.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die Hilfs-Informationsquelle 23 die vorgenannte
Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung,
um eine laufende Flugbahn (nämlich
entweder eine Hauptflugbahn TP oder eine optionale Flugbahn TO nach
deren Aktivierung) zu liefern, wobei die Verbindung 26B eine
Verbindung 11 in 1 umfassen
kann (oder dieser entspricht).