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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Verfahren zur Anzeige von kartographischen
Informationen auf dem Bildschirm eines Luftfahrzeugs.
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Die
angezeigten kartographischen Informationen ermöglichen es dem Piloten eines
Luftfahrzeugs einerseits, zu wissen an welchem Ort er sich befindet,
und andererseits die Umgebung des Orts zu kennen, an dem er sich
befindet. Wenn nicht anders angegeben, bezieht sich im ganzen nachfolgenden Text
der Begriff "Pilot" entweder auf den
Piloten des Luftfahrzeugs, wenn er es ist, der den Anzeigebildschirm
der kartographischen Informationen betrachtet, oder auf jede andere
Bedienungsperson an Bord des Luftfahrzeugs, die damit beauftragt
ist, den Anzeigebildschirm der kartographischen Informationen zu
betrachten. Die angezeigten kartographischen Informationen ermöglichen
es dem Piloten des Luftfahrzeugs, seiner permanenten Bemühung zu
entsprechen, die darin besteht, immer über die Mittel zur Beherrschung
seiner Umgebung zu verfügen.
Um den Piloten bei der Beherrschung seiner Umgebung korrekt zu unterstützen, ist
der ergonomische Charakter der angezeigten kartographischen Informationen
wichtig, da er es dem Piloten erlaubt, mit minimalem Einsatz über ein
Maximum an Informationen zu verfügen,
wodurch die Qualität
der Luftfahrzeugführung
bei konstanten materiellen und menschlichen Ressourcen unter Berücksichtigung
der Sicherheitsvorschriften verbessert werden kann. Die Druckschriften "Developing the next
generation cockpit display system" von Read B C et Al (Proceedings of
the IEEE 1996 National Aerospace and Electronics Conference (NAECON),
Dayton, 20.–23.
Mai 1996 – Proceedings
of the IEEE National Aerospace and Electronics Conference (NAECON),
New York, IEEE, US, Vol.1, 20. Mai 1996, Seiten 411–415, XP000868776 ISBN:
0-7803-3307-1) und "Comanche
modular controls and displays system" von Nerius K.J. (14th Digital
Avionics Systems Conference (DASC), Cambridge, 5.–9. Nov.
1995, Digital Avionics Systems Conference (DASC), New York, N.Y.:IEEE,
US, Vol. CONF. 14, 5. November 1995, Seiten 281–286, XP000753652 ISBN: 0-7803-3051-X)
bilden den nächstliegenden
Stand der Technik auf dem Gebiet der Erfindung.
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Um
die Ergonomie der angezeigten kartographischen Informationen zu
verbessern, schlägt die
Erfindung die Anzeige von drei Fenstern vor, die je einen Aspekt
des Geländes
einer Szene darstellen und miteinander korreliert sind. Die verschiedenen dargestellten
Aspekte werden so gewählt,
dass ihre gleichzeitige und korrelierte Anzeige auf einem Bildschirm
es dem Piloten erlaubt, mit einem Blick alle für ihn wichtigen kartographischen
Informationen zu erfassen, um eine klare und vollständige Vorstellung von
dem von ihm überflogenen
Gelände
oder von dem Gelände,
das er überfliegen
will, zu haben, und dies sogar im Fall schlechter Sicht- oder Lichtbedingungen,
zum Beispiel im Fall von schlechten Witterungsverhältnissen
oder auch bei einem Nachtflug.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zur Anzeige von mehreren Fenstern auf einem Luftfahrzeug-Bildschirm
vorgesehen, die je einen einzelnen Aspekt des Geländes einer
vom Luftfahrzeug überflogenen
Szene darstellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine
gleichzeitige Anzeige von mindestens drei miteinander korrelierten
Fenstern enthalten kann, nämlich
eines Fensters 2D5, das eine von einer Geländeform-Information überlagert Draufsicht
darstellt, eines Fensters 3D, das eine dreidimensionale
Ansicht darstellt, eines Profilfensters, das eine Profilansicht
darstellt.
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Genauer
gesagt, wird erfindungsgemäß auch ein
Verfahren zur Anzeige von mehreren Fenstern auf einem Luftfahrzeug-Bildschirm
vorgesehen, die je ein kartographisches Bild enthalten, das einen einzelnen
Aspekt des Geländes
einer vom Luftfahrzeug überflogenen
Szene darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die
gleichzeitige Anzeige von mindestens drei Fenstern enthalten kann, nämlich eines
Fensters 2D5, dessen kartographisches Bild eine Draufsicht
auf das Gelände
darstellt, wobei die Draufsicht zweidimensional ist und von einer
für die
Geländeform
repräsentativen
Schattierung überlagert
wird, eines Fensters 3D, dessen kartographisches Bild eine
dreidimensionale Ansicht des Geländes
gemäß einer
privilegierten Richtung darstellt, eines Profilfensters, dessen
kartographisches Bild eine Profilansicht des Geländes darstellt, wobei die Ansicht
zweidimensional und für
die Geländeform
auf einem Band parallel zu einer privilegierten Achse repräsentativ
ist, und dass einerseits die Sichtpunktposition für die Ansichten
der drei Fenster gleich ist, und andererseits die Sichtpunktausrichtung
zumindest für
die Ansichten des Fensters 2D5 und des Profilfensters gleich
ist.
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Mit
Hilfe der nachfolgenden Beschreibung und der als Beispiel dienenden
beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung besser verstanden werden
und weitere Besonderheiten und Vorteile werden ersichtlich. Es zeigen:
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1 schematisch
ein Beispiel der Korrelation zwischen der Sicht 2D5 und
der Sicht 3D, wobei die Ausrichtung des Sichtpunkts für die Fenster 2D5 und 3D unterschiedlich
ist;
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die 2 und 3 schematisch
bevorzugte Beispiele von Fensteranzeigen durch das erfindungsgemäße Verfahren;
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die 4 bis 7 schematisch
weitere Beispiele von Fensteranzeigen durch das erfindungsgemäße Verfahren;
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8 schematisch ein bevorzugtes Beispiel einer
Fensteranzeige durch das erfindungsgemäße Verfahren, das die relativen
Abmessungen der verschiedenen Fenster hervorhebt.
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Die
auf dem Bildschirm angezeigten kartographischen Informationen stellen
verschiedene Aspekte des vom Luftfahrzeug überflogenen Geländes dar.
Jeder der Aspekte ist in einem Fenster dargestellt, der Inhalt jedes
Fensters kann somit im allgemeinen Sinn des Begriffs "Karte" genannt werden. Der
Inhalt jedes Fensters entspricht einer hochwertigen digitalen Karte,
die das Äquivalent
der bekannten klassischen Papierkarten ist. Die für das Luftfahrzeug entwickelten
digitalen Karten sind zum Beispiel im Maßstab 1/250000e.
Manche zur Anzeige auf dem Bildschirm bestimmte kartographischen
Informationen, wie insbesondere die Planimetrie-Informationen, können an
Bord des Luftfahrzeugs in einem oder mehreren Speichern eines kartographischen Systems
entweder in Form von Bildern oder in Vektorform gespeichert werden.
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Das
die zur Anzeige auf dem Bildschirm bestimmten kartographischen Informationen
enthaltende kartographische System kann zum Beispiel mit einer oder
mehreren der anderen Vorrichtungen verbunden sein, die das Luftfahrzeug
vorteilhafterweise aufweisen kann, wie zum Beispiel ein Navigations- oder
Funknavigationssystem, ein Datenverbindungssystem ("datalink" in der englischen
Terminologie), eine Zieleinrichtung, ein Telemeter, eine Schnittstelle, die
eine Stimmsteuerung durch den Piloten ermöglicht.
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Die
meisten der zur Anzeige auf dem Bildschirm bestimmten kartographischen
Informationen sind auf die drei auf dem Bildschirm angezeigten und miteinander
korrelierten Fenster verteilt. Diese nachfolgend erläuterten
und beschriebenen drei Fenster werden Fenster 2D5, Fenster 3D und
Profilfenster genannt.
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Jedes
dieser Fenster stellt einen Aspekt des Geländes einer vom Luftfahrzeug überflogenen
oder vom Luftfahrzeug zu überfliegenden
Szene dar. In der nachfolgenden ausführlichen Erklärung der Fenster
wird das Gelände
aus Gründen
der Vereinfachung das Gelände
genannt.
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Das
Fenster 2D5 stellt eine Draufsicht auf das Gelände dar,
wobei die Draufsicht von einer Geländeform-Information überlagert wird, daher die Bezeichnung 2D5,
die als "zweieinhalb
Dimensionen" verstanden
werden kann, da das im Fenster 2D5 enthaltene kartographische
Bild für
den dargestellten Geländebereich
mehr Informationen als eine zweidimensionale Karte, aber weniger
Informationen als eine dreidimensionale Karte enthält. Vorzugsweise stellt
das kartographische Bild des Fensters 2D5 eine Draufsicht
auf das Gelände
dar, wobei die Ansicht zweidimensional ist und von einer für die Geländeform
repräsentativen
Schattierung überlagert
wird. Die Schattierung übermittelt
die Geländeform-Information in einer
für den
Piloten besser lesbaren Weise als die klassischen Höhenlinien.
Die Schattierung variiert vorzugsweise nur die Leuchtdichte der
verschiedenen im Fenster angezeigten Farbtöne. Das kartographische Bild
des Fensters 2D5 gibt dem Piloten die Möglichkeit zum Vorhersehen der
Geländeform und
möglicher
Bedrohungen für
das Luftfahrzeug, was das im Fenster 3D enthaltene kartographische Bild
nicht immer erlaubt.
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Das
Fenster 3D stellt eine dreidimensionale Ansicht des Geländes dar.
Vorzugsweise stellt das kartographische Bild des Fensters 3D eine
dreidimensionale Ansicht des Geländes
gemäß einer
privilegierten Achse dar. Das kartographische Bild des Fensters 3D stellt
dann einen Winkelsektor des kartographischen Bilds des Fensters 2D5 dar.
Wenn das kartographische Bild des Fensters 3D einen größeren Winkelsektor
als ein Winkel von 120 Grad darstellt, ist der Eindruck für den Piloten
nämlich unangenehm,
daher entspricht das kartographische Bild des Fensters 3D vorzugsweise
einem Winkelsektor des kartographischen Bilds des Fensters 2D5,
wobei die dreidimensionale Ansicht dann in einer privilegierten
Richtung verläuft,
die die innere Winkelhalbierende des Winkelsektors ist. Wenn diese
privilegierte Richtung dargestellt wäre, würde sie einer Geraden in der
Ebene des kartographischen Bilds des Fensters 2D5 entsprechen.
Je nachdem, ob das Sichtfeld von einem Hindernis, zum Beispiel einem Berg,
verdeckt wird oder nicht, ermöglicht
das kartographische Bild des Fensters 3D ein Vorhersehen durch
den Piloten oder auch nicht. Umgekehrt kann in einem sehr freien
Gelände
das kartographische Bild des Fensters 3D es dem Piloten
erlauben, weiter als das kartographischen Bild des Fensters 2D5 zu sehen.
Die dreidimensionale Ansicht ist sehr nützlich für den Piloten, da sie entweder
beim Steuern unter schlechten Sichtbedingungen, zum Beispiel bei
Witterungsverhältnissen
von der Art Nebel oder auch bei einem Nachtflug, eine kostbare Hilfe,
oder eine Wiederherstellung der tatsächlichen Bedingungen ist, wodurch
es dem Piloten ermöglicht
wird vorherzusehen, wie die verschlechterten Sichtbedingungen sein werden,
wenn er das Gelände
zu einem anderen, späteren
Moment überfliegen
wird.
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Das
Profilfenster stellt eine Profilansicht des Geländes dar. Vorzugsweise stellt
das kartographische Bild des Profilfensters eine Profilansicht des Geländes dar,
wobei diese Ansicht zweidimensional und für die Geländeform auf einem Band parallel
zu einer privilegierten Achse repräsentativ ist. Diese privilegierte
Achse, die sich in gleichem Abstand zu jedem der Enden des zu ihr
parallelen Bandes befindet, ist vorzugsweise eine Gerade parallel
zum Kurs des Luftfahrzeugs und verläuft durch die Position des Luftfahrzeugs.
Die Form des im Profilfenster dargestellten Geländes entspricht vorteilhafterweise
der Majorante auf die Breite des Bands, wobei die Breite orthogonal
zur privilegierten Achse ist. Aus Sicherheitsgründen ist es an jedem Punkt
der privilegierten Achse die Form des höchsten Punkts der Zone, die sich
zu beiden Seiten der privilegierten Achse befindet und die privilegierte
Achse einschließt,
die dem Piloten angezeigt wird. In anderen, weniger vorteilhaften
Ausführungsformen
ist die Profilansicht des Geländes
für das
Gelände
nur auf der privilegierten Achse, oder auch auf einer Einheit von
Achsen repräsentativ,
die zueinander parallel sind und die privilegierte Achse enthalten.
Diese Ausführungsformen sind
weniger vorteilhaft, da die Sicherheitsmargen für den Piloten weniger groß sind.
Das kartographische Bild des Profilfensters hat gegenüber den
häufig
für die
schnellen Luftfahrzeuge vom Typ Flugzeug verwendeten Radareinrichtungen
den Vorteil, unmerklich erhalten werden zu können, d.h. durch Mittel, die das
Vorhandensein des Luftfahrzeugs nicht den potentiellen Bedrohungen
preisgeben, was mit den Radarmitteln natürlich nicht der Fall ist. Das
kartographische Bild des Profilfensters stellt eine Art kurzfristiger Schnitt
des Geländes
dar.
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Das
das erfindungsgemäße Anzeigeverfahren
nutzende Luftfahrzeug ist vorzugsweise ein langsames Luftfahrzeug
vom Typ Hubschrauber. Das Luftfahrzeug kann aber auch ein schnelles
Luftfahrzeug vom Typ Flugzeug sein. Für den Hubschrauber wie auch
für das
Flugzeug ist der angezeigte kartographische Hintergrund ähnlich,
dagegen können
die zugeordneten Geräte
unterschiedlich sein. Zum Beispiel besitzt ein Flugzeug Radareinrichtungen
mit Geländefunktionen,
die das Vorhandensein des einen kurzfristigen Schnitt des Geländes darstellenden Profilfensters
weniger bedeutend machen.
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Im
Luftfahrzeug zeigt das erfindungsgemäße Anzeigeverfahren in den
drei oben beschriebenen Fenstern, d.h. dem Fenster 2D5,
dem Fenster 3D und dem Profilfenster, kartographische Informationen an.
Diese drei Fenster werden vorzugsweise auf einem einzigen spezifischen
Bildschirm angezeigt, der der Durchführung der Mission gewidmet
ist. Diese drei Fenster könnten
aber auch auf einem beliebigen oder auf beliebigen der klassischen
Bildschirme eines Luftfahrzeugs, zum Beispiel auf einem der Bildschirme
ND, PFD und MCDU (für "navigation display" bzw. "primary flight display" bzw. "multipurpose control
display unit" in
der englischen Fachterminologie), oder auch auf mehreren benachbarten
oder miteinander verbundenen Bildschirmen angezeigt werden. Der
der Durchführung
der Mission gewidmete Bildschirm ist vorzugsweise fast senkrecht,
d.h. nur leicht bezüglich
der Senkrechten geneigt, zum Beispiel um etwa zehn Grad, um die
Schwenkbewegungen des Kopfes des Piloten zu begrenzen und die Lichtreflexe durch
die Sonne zu vermeiden.
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Vorzugsweise
weist das erfindungsgemäße Anzeigeverfahren
mindestens zwei Betriebsmodi auf, nämlich einen Navigationsmodus,
bei dem die Sichtpunktposition im Fenster 2D5 bezüglich des Fensters 2D5 senkrecht
dezentriert ist, und bei dem die Sichtpunktausrichtung im Fenster 2D5 dem
Kurs des Luftfahrzeugs entspricht, sowie einen Verwaltungsmodus,
bei dem die Sichtpunktposition im Fenster 2D5 bezüglich des
Fensters 2D5 zentriert ist, und bei dem die Sichtpunktausrichtung
im Fenster 2D5 einer festen Richtung unabhängig vom
Kurs des Luftfahrzeugs entspricht, zum Beispiel die Nordrichtung.
Der Navigationsmodus ist ein "kurzfristiger" Modus, bei dem das
Gelände
der angezeigten Szene vom Luftfahrzeug überflogen wird oder bald vom
Luftfahrzeug überflogen
werden wird. Der Verwaltungsmodus ist ein "mittelfristiger" Modus, eine Art von "Vorspiel", bei dem der Pilot
oder eine andere Bedienungsperson die Landschaft vorab vorbeilaufen lässt, manchmal
deutlich ehe das Luftfahrzeug darüber hinweg fliegt. Vorzugsweise
können
die Fenster 2D5 und 3D entweder im Navigationsmodus
oder im Verwaltungsmodus verwendet werden, während das Profilfenster nur
im Navigationsmodus verwendet werden kann. Die Möglichkeit der gleichzeitigen
Anzeige der drei korrelierten Fenster ist für das erfindungsgemäße Anzeigeverfahren
also nur im Navigationsmodus erforderlich.
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Ein
wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Anzeigeverfahrens ist es,
dass es mindestens drei auf dem Bildschirm angezeigte Fenster gibt, nämlich die
Fenster 2D5, 3D und das Profilfenster. Ein weiteres
wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Anzeigeverfahrens ist es,
dass diese drei Fenster miteinander korreliert sind. Jedes dieser
ein kartographisches Bild darstellenden Fenster hat eine Sichtpunktposition
sowie eine Sichtpunktausrichtung. Bei einer Drehung des kartographischen
Bilds eines Fensters ist die Sichtpunktposition des Fensters der
Punkt, um den das kartographische Bild des Fensters dreht. Bei einer
Translationsverschiebung des kartographischen Bilds eines Fensters
ist die Sichtpunktausrichtung des Fensters die Richtung, in der
das kartographische Bild des Fensters translationsverschoben wird.
Da diese drei Fenster korreliert sind, gibt es eine festgelegte
Beziehung der drei entsprechenden Sichtpunktpositionen zueinander
sowie der drei entsprechenden Sichtpunktausrichtungen zueinander.
Die Fenster sind notwendigerweise in Höhe des Geländes, vorzugsweise in Höhe der Ziele korreliert.
Die Korrelation der Fenster in Höhe
der anderen dargestellten Objekte ist interessant, aber fakultativ.
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Vorzugsweise
ist die Sichtpunktposition für die
Ansichten der drei Fenster gleich, es ist die Position des Luftfahrzeugs
im Navigationsmodus. Vorzugsweise ist die Sichtpunktausrichtung
für die
Ansichten der Fenster 2D5 und Profilfenster gleich, es ist
der Kurs des Luftfahrzeugs im Navigationsmodus, während die Sichtpunktausrichtung
der Ansicht des Fensters 3D unterschiedlich sein kann,
aber sie wird dann vorzugsweise auf der Ansicht des Fensters 2D5 angezeigt,
zum Beispiel durch einen Winkelsektor, der auf die Ansicht 2D5 gezeichnet
ist und der den Winkelsektor darstellt, der von der dreidimensionalen Ansicht
des Fensters 3D umfasst wird.
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1 stellt
schematisch ein Beispiel der Korrelation zwischen der Ansicht 2D5 und
der Ansicht 3D dar, bei dem die Sichtpunktausrichtungen
für die Ansichten
der Fenster 2D5 und 3D nicht die gleichen sind.
Das dargestellte Fenster ist das Fenster 2D5. Der Modus
ist der Navigationsmodus. p1 ist die Position des Luftfahrzeugs,
x1 der Kurs des Luftfahrzeugs. Der Punkt p1 befindet sich im unteren
Bereich des Fensters 2D5, wie es das Vorhandensein des Abstands
d zeigt, wobei C ein Halbkreis der Punkte gleichen Abstands vom
Punkt p1 ist. Der Winkelsektor der dreidimensionalen Ansicht des
Fensters 3D ist im Fenster 2D5 durch den Sektor
s3D dargestellt. Die Achse x2 ist die Winkelhalbierende des Winkelsektors
s3D, sie stellt die Sichtpunktausrichtung im Fenster 3D dar.
Vorzugsweise ist aber die Sichtpunktausrichtung für die Ansichten
der drei Fenster gleich, d.h. die Fenster 2D5, 3D und
das Profilfenster; in diesem Fall wäre die Achse x1 die innere
Winkelhalbierende des Winkelsektors s3D und würde mit der Achse x2 zusammenfallen,
wobei die Achse x2 dann vorzugsweise senkrecht zur 1 läge.
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Es
sei die Ausrichtung des Bildschirms bezüglich des Nutzers bestimmt,
der den Bildschirm betrachtet, auf dem die kartographischen Informationen angezeigt
sind, und der meist der Pilot des Luftfahrzeugs ist. Das Fenster 2D5 ist
vorzugsweise entweder rechteckig mit großer senkrechter Abmessung, oder
quadratisch. Das Profilfenster ist vorzugsweise rechteckig mit großer senkrechter
Abmessung und befindet sich vorteilhafterweise gegenüber dem
und seitlich des Fensters 2D5. Das Fenster 3D ist
vorzugsweise rechteckig mit großer
waagrechter Abmessung und befindet sich vorteilhafterweise einerseits
gegenüber
dem Fenster 2D5 und andererseits über oder unter dem Fenster 2D5.
Der rechteckige Charakter mit großer senkrechter Abmessung aller oder
eines Teils der ein kartographisches Bild enthaltenden Fenster,
insbesondere des Fensters 2D5, des Fensters 3D und
des Profilfensters, ermöglicht
es im Navigationsmodus, die Ansicht des vor dem Luftfahrzeug befindlichen
Geländes
zu privilegieren, wodurch eine bessere Vorhersicht des Piloten ermöglicht wird.
Die Fenster befinden sich vorteilhafterweise einander gegenüber, sie
können
aber auch gegenseitige Überlappungen
aufweisen.
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Vorzugsweise
ist das Fenster 3D bezüglich der
waagrechten Abmessung des Bildschirms zentriert. Eine dezentrierte
dreidimensionale Ansicht des Fensters 3D kann in Betracht
gezogen werden, es wird aber davon abgeraten, da diese dezentrierte
Eigenschaft den Piloten ein wenig stört, wenn er den Bildschirm
betrachtet.
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Auf
jeder Seite der aus den kartographische Bilder enthaltenden und
unterschiedliche Aspekte des Geländes
darstellenden drei Fenstern bestehenden Einheit kann das Verfahren
vorteilhafterweise eines oder mehrere Mensch-Maschine-Schnittstellen-Fenster
anzeigen. Diese Mensch-Maschine-Schnittstellen-Fenster können auch
durch Knöpfe ersetzt
werden, die sich außerhalb
des Bildschirms befinden.
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Da
die Ausrichtung des Bildschirms bezüglich des Benutzers bestimmt
wird, ist die Sichtpunktposition in den Fenstern 2D5 und
Profilfenster vorzugsweise auf der gleichen Bildschirmhöhe. Außerdem sind
die Geraden, die je die Sichtpunktausrichtung in den Fenstern 2D5 und
Profilfenster darstellen, vorzugsweise auf dem Bildschirm parallel.
So kann der Pilot zwischen den Ansichten des Fensters 2D5 und
des Profilfensters eine direkte und augenblickliche Korrelation
herstellen. Von der Gesamtheit der nachfolgend beschriebenen 2 bis 7 erlaubt nur 5 diese
direkte und augenblickliche Korrelation nicht. Die relative Position
der in 5 dargestellten Fenster ist folglich weniger gut,
kann aber trotzdem in Betracht gezogen werden. Die die Sichtpunktausrichtung
in den Fenstern 2D5 und Profilfenster darstellenden Geraden
sind auf dem Bildschirm vorzugsweise senkrecht.
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Die 2 und 3 stellen
schematisch bevorzugte Beispiele der Anzeige von Fenstern durch das
erfindungsgemäße Verfahren
dar. Die 4 bis 7 stellen
schematisch weitere Beispiele der Anzeige von Fenstern durch das
erfindungsgemäße Verfahren
dar. In der Gesamtheit der 2 bis 7 sind
das Fenster 2D5, das Fenster 3D und das Profilfenster
dargestellt, wobei das Profilfenster mit PV bezeichnet wird, wenn
es senkrecht ist, oder mit PH, wenn es waagrecht ist. Die bevorzugte
oder nicht bevorzugte relative Anordnung der Gesamtheit dieser Fenster
wird in diesen 2 bis 7 hervorgehoben,
während
die bevorzugten relativen Abmessungen der verschiedenen Fenster
in 8 hervorgehoben werden. Aus Gründen der
Vereinfachung sind nur in manchen Figuren auch Fenster IHM dargestellt,
d.h. Mensch-Maschine-Schnittstellen-Fenster, obwohl alle in den 2 bis 7 dargestellten
Anordnungen sie enthalten können.
Die Sichtpunktpositionen in den Fenstern 2D5, 3D und
Profilfenster sind die Punkte p1 bzw. p2 bzw. p3, während die
Sichtpunktausrichtungen in den Fenstern 2D5, 3D und Profilfenster
die Achsen x1 bzw. x2 bzw. x3 sind. Die Achse x2 liegt senkrecht
zur Ebene der 2 bis 7, während der
Punkt p2 sich oberhalb der Ebene der 2 bis 7 befindet
und folglich nicht in diesen Figuren dargestellt ist. In der Gesamtheit
der 2 bis 7 sind die Sichtpunktpositionen
sowie die Sichtpunktausrichtungen in den Fenstern 2D5, 3D und Profilfenster
gleich. Zum Beispiel ergäbe
die Projektion des Punkts p2 auf das Fenster 2D5 den Punkt
p1, und die Projektion der Achse x3 auf das Fenster 3D ergäbe die Achse
x2. Da alle Anordnungen bezüglich
einer senkrechten Symmetrieachse symmetrische Anordnungen darstellen,
sind in den 2 bis 7 dargestellte
Anordnungen den Anordnungen gleich, zu denen sie symmetrisch sind, und
sind daher ausdrücklich
in der folgenden Beschreibung der 2 bis 7 enthalten.
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In 2 befindet
sich das Profilfenster PV links vom Fenster 2D5, während das
Fenster 3D sich unter dem Fenster 2D5 und unter
dem Profilfenster PV befindet. Zwei Fenster IHM befinden sich zu
beiden Seiten der aus den ein kartographisches Bild enthaltenden
Fenstern, d.h. den Fenstern 2D5, 3D und Profilfenster
PV, bestehenden Einheit.
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In 3 befindet
sich das Profilfenster PV links vom Fenster 2D5 und vom
Fenster 3D, während das
Fenster 3D sich unter dem Fenster 2D5 befindet. Ein
Fenster IHM befindet sich rechts von der aus den ein kartographisches
Bild enthaltenden Fenstern, d.h. den Fenstern 2D5, 3D und
Profilfenster PV, bestehenden Einheit. Ein weiteres Fenster IHM
befindet sich oben im Profilfenster PV sowie links vom Fenster 2D5.
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In 4 sind
das senkrechte Feld der Fenster, und folglich die Vorhersehfähigkeit
des Piloten, verbessert, aber zum Nachteil der globalen Ergonomie,
die bei Anordnungen optimal ist, wie sie in den 2 und 3 dargestellt
sind. Von links nach rechts folgen ein Fenster IHM, das Profilfenster
PV, das Fenster 2D5, das Fenster 3D, ein weiteres
Fenster IHM aufeinander.
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In 5 ist
das Profilfenster ein waagrechtes Profilfenster PH. Das Fenster 2D5 befindet
sich links vom Fenster 3D, während das Profilfenster PH
sich unter der aus den Fenstern 2D5 und 3D bestehenden Einheit
befindet. Diese Anordnung ist die schlechteste der in den 2 bis 7 dargestellten
Anordnungen, da sie keine direkte und augenblickliche Korrelation
zwischen den Ansichten der Fenster 2D5 und Profilfenster
PH durch den Piloten erlaubt.
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In 6 folgen
von links nach rechts das Profilfenster PV, das Fenster 2D5,
das Fenster 3D, ein weiteres PHLT genanntes Fenster aufeinander. Das
Fenster PHLT ist ein langfristiges waagrechtes Profilfenster, es
stellt eine waagrechte Schnittansicht des Geländes dar, wobei das Gelände auf
dem Bildschirm unbeweglich bleibt, während ein die Position des
Luftfahrzeugs darstellender Cursor sich im Fenster PHLT des Bildschirms
entsprechend der Bewegung des Luftfahrzeugs bewegt.
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In 7 befindet
sich das Profilfenster PV links vom Fenster 2D5, während das
Fenster 3D sich oberhalb des Fensters 2D5 und
unterhalb des Profilfensters PV befindet.
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Vorzugsweise
sind die drei Fenster miteinander verbunden, um im Wesentlichen
ein Quadrat mit der Seite a zu bilden, wobei das Fenster 2D5 im
Wesentlichen ein Rechteck großer
waagrechter Abmessung 5a/6 und kleiner senkrechter Abmessung 2a/3 bildet,
wobei das Profilfenster im Wesentlichen ein Rechteck mit den Abmessungen
2a/3 zu a/6 bildet, wobei das Fenster 3D im Wesentlichen
ein Rechteck mit den Abmessungen a zu a/3 bildet. Eine Anordnung
von Fenstern einer solchen Größe ist vorteilhaft,
da das Fenster 2D5 die größte Fläche besitzt, um eine große Anzahl
von kartographischen Informationen für eine große Geländeweite darstellen zu können, wobei
das Fenster 3D einen Winkelsektor aufweist, der im Richtungswinkel
wesentlich größer ist
als im Höhenwinkel,
was der Pilot bevorzugt, und wobei das Profilfenster nur die relativ
geringe Fläche einnimmt,
die zur Darstellung seiner wenig dichten kartographischen Information
notwendig ist: Das Verhältnis
zwischen der Dichte von angezeigten kartographischen Informationen
und der benutzten Bildschirmfläche
ist dann ziemlich optimiert. Ein Beispiel einer Anordnung von Fenstern
einer solchen Größe ist in 8 dargestellt.
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8 stellt schematisch ein bevorzugtes Beispiel
der Anzeige von Fenstern durch das erfindungsgemäße Verfahren dar, das die relativen
Abmessungen der verschiedenen Fenster hervorhebt. Die Gesamtheit
der Fenster 2D5, 3D und Profilfenster PV bilden
ein Quadrat mit der Seite a. Die Breite L1 des Profilfensters PV
ist a/6, während
seine Höhe H1
2a/3 ist. Die Breite L2 des Profilfensters PV ist 5a/6, während seine
Höhe H1
2a/3 ist. Die Breite L3 des Profilfensters PV ist a, während seine
Höhe H2 a/3
ist.
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Die
bevorzugte Form aller verwendeten Fenster ist vorzugsweise rechteckig
und quadratisch, da dies die üblichste
und ergonomischste Form für die
Darstellung von kartographischen Informationen ist. Es können aber
auch andere Formen in Betracht gezogen werden, so lange sie die
Vorstellung, die der Pilot sich bei Betrachtung der in den verschiedenen Fenstern
dargestellten kartographischen Bilder vom Gelände machen kann, nicht oder
nicht übermäßig stören.
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Wenn
das Gelände
gemäß dem Kurs
des Luftfahrzeugs ausgerichtet ist, d.h. im Navigationsmodus, ist
vorzugsweise einerseits die Beleuchtung der Ansicht 2D5 künstlich
und fest bezüglich
des Bildschirms, unabhängig
von den Ausrichtungsänderungen
des Luftfahrzeugs, und andererseits ist die Beleuchtung der Ansicht 3D realistisch
und bezüglich des
Bildschirms variabel, um den Verlauf des tatsächlichen Stands der Sonne in
Abhängigkeit
von den Ausrichtungsänderungen
des Luftfahrzeugs zu berücksichtigen.
Da die Ausrichtung des Bildschirms in Bezug auf den Benutzer bestimmt
wird, weist die Beleuchtung der Ansicht 2D5 vorteilhafterweise
eine Punktquelle auf, die sich oberhalb und links von der oberen
linken Ecke der Ansicht 2D5 befindet. Die Beleuchtung kann
auch optional eine weitere Quelle aufweisen, die diffus ist und
sich am Zenit der Ansicht 2D5 befindet. Diese bevorzugten,
aber optionalen Ausführungsformen
haben einen doppelten Vorteil. Einerseits läuft der Pilot nicht Gefahr,
die Vertiefungen und Erhöhungen
des überflogenen
Geländes
zu verwechseln, was leider der Fall sein kann, wenn die Beleuchtung
des Fensters 2D5 realistisch und variabel ist und das Luftfahrzeug
sich eher auf einem Südkurs
befindet, insbesondere im Fall der Ermüdung des Piloten. Andererseits
ist die realistische und variable Beleuchtung besser geeignet für die Ansicht
des Fensters 3D, da sie besser der realen Landschaft entspricht,
wie sie der Pilot bei korrekten Witterungsverhältnissen beim Blick aus dem
Cockpit des Luftfahrzeugs sehen kann.