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Hintergrund
der Erfindung
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Heutige
Flugzeuge machen intensiven Gebrauch von computererzeugten Anzeigen.
Im Vergleich mit früherer
Instrumentierung sind computererzeugte Anzeigen für Piloten
leichter zu verstehen und zu benutzen, ein Vorteil, der sich dann
als wichtig herausstellt, wenn es darum geht, schnelle Entscheidungen
zu treffen. Ein Abschnitt einer solchen Anzeige könnte eine
künstliche
Ansicht des Luftraums sein, durch den der Pilot auf einer in einfacher
Art zu verfolgenden Bahn fliegen muss. Solch eine Ansicht kann auf
der Basis von Daten des Flugplans generiert werden. Eine solche
Ansicht kann darüber
hinaus Informationen über
die Navigation enthalten, wie beispielsweise eine Kompass-Rose und
Informationen bezüglich
des aktuellen Flugzeugkurses und der Reiserichtung.
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Die
US-Patente mit den Nummern 5,420,582 und 5,798,713 offenbaren ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Anzeige von Flugleitinformationen
für ein
Flugzeug. Eine dreidimensionale Anzeige des Flugraums mit mindestens
einem Horizont und einem vorherbestimmten Flugweg des Flugzeugs
werden durch ein Bildreproduktionsmittel hervorgerufen. Der vorhergesagte
Flugpfad wird vorzugsweise als Reihe von Symbolen dargestellt, die
innerhalb des angezeigten Flugraums die vorhergesagte Position und
die vorhergesagte Flughöhe
des Flugszeugs im Bezug auf den Flugraum zu verschiedenen Zeitpunkten
annehmen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein System und ein Verfahren zur Anzeige
einer dreidimensionalen Abbildung eines Luftraums, die eine Reihe
von durchsichtigen, horizontal ausgerichteten "Pflastersteinen" umfasst, die den ausgewählten Flugpfad markieren,
indem sie wie Trittsteine liegend angeordnet sind. Zusätzlich umfasst
die Ansicht eine Reihe von vertikal ausgerichteten Rechtecken, sogenannten "Pforten", die den ausgewählten Flugpfad
einklammern. Eine oder mehrere der Pforten können eine bildliche Darstellung
der Richtung enthalten, auf der das Flugzeug durch die Pforten hindurchfliegen sollte.
In der Abbildung werden die Pforten und Pflastersteine aus dem Blickwinkel
einer aktuellen Flugzeugposition heraus dargestellt. Das System
kommt Kurswechseln durch das Erzeugen eines neuen Flugpfades entgegen,
wenn es dazu angewiesen wird. Der neue Flugpfad wird in einer Art
erzeugt, der eine kontinuierliche Führung des Piloten und ausreichende
Zeit für
den Piloten zum Einstellen des neuen Kurses sicherstellt.
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Demzufolge
werden gemäß eines
umfassenden Aspektes der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und
ein System zur Darstellung von Flugpfadinformationen für ein Flugzeug
in einer dreidimensionalen Luftraum-Anzeige geschaffen, worin Flugplandaten
empfangen werden, Leistungsdaten des Flugzeugs empfangen werden,
die Daten zum Bilden ausgewählter
Flugbahndaten verarbeitet werden, erste und zweite Symbole in Abhängigkeit
von den ausgewählten
Flugbahndaten erzeugt werden, wobei die ersten Symbole Grenzen um
die ausgewählte Flugbahn
zeigen, und die zweiten Symbole der ausgewählten Flugbahn folgen, und
die ersten und zweiten Symbole in einer dreidimensionalen Luftraum-Anzeige
angezeigt werden. Vorzugsweise werden die Symbole aus dem Gesichtspunkt
der momentanen Lage des Flugzeugs aktualisiert und dargestellt.
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Zur
weiteren Unterstützung
der Navigation kann die Anzeige in Übereinstimmung mit der Erfindung
(in Kombination oder von anderen Merkmalen der vorliegenden Erfindung
getrennt) eine Kompass-Rose enthalten, die den gegenwärtigen Kurs des
Flugzeugs und die Richtung des Flugs anzeigt. Die Kompass-Rose wird
von Daten erzeugt, die eine traditionelle zweidimensionale Ansicht
einer Kompass-Rose repräsentieren,
die unter Benutzung eines Grafikprozessors gedreht wird, um eine
dreidimensionale Ansicht der Kompass-Rose in einer Ebene darzustellen,
die näherungsweise
horizontal in der dreidimensionalen Luftraumabbildung liegt. Zusätzlich können auch
verschiedenartige Landmarken, wie Flughäfen und Navigationsleuchtfeuer,
wie auch geografische Bereichsgrenzen, in der Anzeige beinhaltet
sein.
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Die
vorstehend genannten und andere Merkmale der Erfindung werden nachfolgend
vollständig beschrieben
und insbesondere in den Ansprüchen hervorgehoben,
wobei die nachfolgende Beschreibung und die angehängten Zeichnungen
im Detail eine oder mehrere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung darlegen, um jedoch nur beispielhaft für einen oder ein paar verschiedene Wege
zu sein, nach denen die Prinzipien der Erfindung angewandt werden
können.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine bildliche Darstellung einer dreidimensionalen Luftraumabbildung,
wie sie sich unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ergibt.
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2 ist
eine schematische Darstellung eines zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
tauglichen Computersystems.
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3 ist
ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens der Erstellung
eines Flugpfades aus verschiedenen Eingangsparametern.
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4 ist
eine bildliche Darstellung einer dreidimensionalen Luftraumanzeige,
die eine Kompass-Rose enthält,
die aus dem Einsatz der vorliegenden Erfindung resultiert.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Eine
dynamische, dreidimensionale 10 (1)
des Luftraums wird in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zur Erleichterung der Führung bzw.
Steuerung eines Flugzeugs angezeigt. Die Abbildung beinhaltet in
drei Dimensionen eine Darstellung anstehender Abschnitte eines ausgewählten Flugpfades.
Hinter dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird der Flugpfad durch eine Reihe von Pforten 12a und 12b (vorzugsweise
in Form offener Rechtecke) überlagert auf
einem Hintergrund graphisch dargestellt, der die Erde 16 und
den Himmel 18 an einem künstlichen Horizont 20 zusammentreffend
darstellt. Jede Pforte 12 fasst ein Polygon (obgleich auch
andere Formen benutzt werden dürfen)
ein, das in einer vertikalen Ebene der dreidimensionalen Luftraumabbildung
zu liegen scheint, vergleichbar einem Fensterrahmen, durch den das
Flugzeug fliegen soll. Der Flugpfad wird ebenfalls durch eine Reihe
von Pflastersteinen 26a bis 26i dargestellt, die
vorzugsweise durch durchscheinende Polygone gebildet werden, die
dem Flugpfad folgen. Die Pflastersteine scheinen in einer horizontalen
Ebene der dreidimensionalen Luftraumabbildung wie Trittsteine in
den Himmel anzuliegen, die zu dem Horizont hin zu schwinden scheinen. Die
Pforten 12 und die Pflastersteine 26 werden durch
ein auf einem Computer aufgeführtes
Programm (2) erzeugt. Die Abbildung kann
15 bis 30 mal pro Sekunde aktualisiert werden, und so scheinen sich
die Pforten 12 und die Pflastersteine 26 während des
Fluges aus der Distanz anzunähern und
sich auf die Front des dreidimensionalen Luftraumbildes hinzu zu
bewegen, wobei der visuelle Eindruck des durch die Pforten und entlang
der Pflastersteine fliegenden Flugzeuges unter der Vorraussetzung
erzeugt wird, dass das Flugzeug in Übereinstimmung mit dem gewählten Flugplan
fliegt.
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Ein
System gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 2 dargestellt.
Das System umfasst einen Computer 52, eine Anordnung 54 für den Computer zum
Empfang von Flugleistungsdaten für
das Flugzeug, eine Anordnung 56 für die Verarbeitung von Daten
betreffend die Lage des Flugzeuges, Flughöhe und Flugrichtung, eine Anordnung 58 zur
Versorgung des Computers mit Flugplaninformationen und eine Anordnung 60 zur
Eingabe neuer Flugplaninformationen. Der Computer weist einen mit
ihm verbundenen Speicher 62 und einen Grafikprozessor 64 auf, der
eine Cockpit-Anzeige 66 steuert.
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Die
Cockpit-Anzeige 66 kann z. B. eine Kathodenstrahlröhre (CRT),
ein Flüssigkristall-Anzeigeschirm,
eine ebene Gasplasma-basierte Steuerpultanzeige oder ein anderes
geeignetes Anzeigemittel sein.
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Der
Speicher 62 kann sowohl flüchtige als auch nicht flüchtige Speicherkomponenten
enthalten. Flüchtige
Komponenten sind solche, die bei Verlust der Leistungsversorgung
die Datenwerte nicht erhalten. Nicht flüchtige Komponenten sind solche,
die bei Verlust der Leistungsversorgung die Daten erhalten. Dementsprechend
kann der Speicher 62 z. B. Schreib-/Lese-Speicher (RAM),
Festspeicher (ROM), Festplattenlaufwerke, über ein zugeordnetes Disketten-Laufwerk zugreifbare
Disketten, über
ein Kompakt-Disk-Laufwerk zugreifbare Kompakt-Disks (CD), über entsprechende
Bandlaufwerke zugreifbare magnetische Bänder und/oder andere Speicherkomponenten
oder eine Kombination von beliebigen zwei oder mehreren dieser Speicherkomponenten enthalten.
Zusätzlich
kann der RAM z. B. statische Schreib-/Lese-Speicher (SRAM), dynamische Schreib-/Lese-Speicher (DRAM)
oder magnetische Schreib-/Lese-Speicher (MRAM) oder andere derartige
Bauteile beinhalten. Der ROM kann beispielsweise einen programmierbaren
Festspeicher (PROM), einen löschbaren
programmierbaren Festspeicher (EPROM), einen elektrisch löschbaren
programmierbaren Festspeicher (EEPROM) oder andere derartige Speichermittel
umfassen.
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Wenn
sich ein Pilot für
einen Flug gemäß der vorliegenden
Erfindung vorbereitet, so kann er oder sie die Flugplaninformation 58 (2)
in den Computer 52 zur Verarbeitung eingeben. Der Flugplan
enthält üblicherweise
den Start-Flughafen oder -Standort, den Ziel-Flughafen oder -Standort
und Flugwegmarken, die die zu verfolgende Route und die festgesetzten
Höhenangaben
für jede
Teilflugstrecke festlegen. Die eingegebenen Informationen können darüber hinaus
detaillierte Abfluginformationen mit Startbahn-Zuweisungen und Abflug-Ablauf
enthalten.
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Der
Computer 52 (2) enthält einen Satz von Instruktionen,
die einen Flugpfad erzeugen. Diese Flugpfad-Instruktionen können aus
dem Speicher 62 in den Prozessor des Computers geladen
werden. Die Pfaderzeuger-Logik erzeugt, unter Berücksichtigung
eines jeweils involvierten Flugzeuges und seiner wie bei 54 unter
Nutzung konventioneller Gesichtspunkte angegebenen Flug-Charakteristika,
einen vorzugsweise kurvenförmig
verlaufenden, fliegbaren Pfad in drei Dimensionen, der mit dem Flugplan
in Einklang steht. Diese Pfadinformation wird in dem Speicher 56 (2)
gespeichert. Der Computer 52 tastet die Pfadinformation
in regelmäßigen Intervallen
ab und platziert Pforten 12 und Pflastersteine 26 entlang
des Pfades an den abgetasteten Stellen. Diese Information wird an
den Grafikprozessor 64 weitergeleitet, der das Bild eines
dreidimensionalen Luftraumes, z. B. 10 von 1,
zur Anzeige auf der Cockpit-Anzeige 66 erzeugt.
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Eine
Grenzbedingung der angezeigten Abbildung kann darin gestehen, dass
der Pfad keine Flugpfadinformationen unterhalb von 200 Fuß Flughöhe über Grund
(Flughöhe
AGL) enthält.
Diese Begrenzung kann eingeführt
werden, weil es bei einer solch niedrigen Flughöhe erstrebenswert ist, dass der
Pilot den Boden im Auge behält,
nicht die Cockpit-Anzeige. Andererseits kann der anfängliche
Pfad all die Kurven- und Höhenänderungen
vom Abheben bis zur Landung enthalten, die durch den Piloten eingegeben
wurden.
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Die
dreidimensionale Luftraumanzeige, die von den Pfad-Informationen
erzeugt wird, ist dynamisch und wird aktualisiert, wenn die Position
des Flugzeuges sich mit Bezug auf den Flugpfad ändert. Um Stördaten in
der angezeigten Abbildung zu reduzieren, kann jedoch eine andere
Grenzbedingung eingeführt
werden, die als eine "Volumenbegrenzung" bezeichnet wird.
Die Volumenbegrenzung erstreckt sich von unmittelbar vor dem Flugzeug
bis drei Meilen vor das Flugzeug. Pforten und Pflastersteine außerhalb
dieses Volumens werden vorzugsweise nicht dargestellt, da sie entweder
zu nahe sind, um für
einen Piloten von Wert zu sein, oder für gegenwärtige Abwägungen zu weit voraus liegen.
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Die
Anzeige von Pforten 12 und Pflastersteinen 26 insbesondere
in Verbindung mit einem Kommandogerät 68 (1)
wertvoll. Das Kommandogerät 68 ist
eine auf der Anzeige befindliche Abbildung, das die Lage wiedergibt,
an der sich das Flugzeug zu einem Moment ein bestimmtes Zeitintervall
in der Zukunft unter der Annahme befinden wird, dass an der Steuerung
keinerlei Änderungen
vorgenommen werden. Die Zeitlänge
vor dem Flugzeug ist eine wählbare
Zeit, die für
langsamere Flugzeuge kürzer
und für schnellere
Flugzeuge länger
ist. Für
Flugzeuge der gewöhnlichen
Luftfahrt kann das Kommandogerät ungefähr 5 bis
20 Sekunden dem Flugzeug voraus sein, wobei 12 Sekunden im Voraus
zu einer gegenwärtigen
Position einen besonders zufriedenstellenden Wert darstellt. Wenn
das Kommandogerät 68 in der
Anzeige eingefügt
ist, so kann der Pilot navigieren, indem er das Flugzeug so manövriert,
dass das Kommandogerät
innerhalb der Pforten 12 der durch die Pflastersteine 26 definierten
Straße
folgend liegt.
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Der
Flugpfad wird als eine Reihe von Pforten 12 und Pflastersteinen 26 angezeigt,
die in dem Himmel der dreidimensionalen Luftraum-Abbildung erscheinen.
Die Pforten 12 klammern den vorgesehenen Flugpfad ein;
bei niedrigeren Flughöhen
ist es für den
Flugplan typisch einen vertikalen Bereich von 150 Fuß oberhalb
und unterhalb der vorgegebenen Höhenangabe
und einen horizontalen Bereich von ungefähr 300 zu jeder Seite des vorgegebenen
Pfades festgelegt. Die 150 Fuß vertikale
Toleranz und 300 Fuß horizontale
Toleranz werden vergrößert, sobald
eine Reise-Flughöhe
erreicht worden ist. Diese Bandbreiten können jedoch gemäß jeder
Anforderung des Fluges, die von der Luftfahrtkontrolle oder von
dem Piloten eingeführt
wird, angepasst werden. Bei Annäherung
an eine Landung kann der durch die Pforten 12 und Pflastersteine 26 dargestellte
Flugpfad exakt der Weite der Landebahn angepasst werden.
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Die
Pforten 12 zeigen die äußeren Begrenzungen
des Flugpfades durch den Raum an, während die Pflastersteine den
Boden einer vertikalen Toleranzabweichung von dem Flugpfad nachzeichnen.
Bei frontaler Annäherung
an eine Pforte 12, zumindest in rechtem Winkel zu der Ebene
der Pforte, verläuft
der gewünschte
Flugpfad vorzugsweise durch die Mitte der Pforte oberhalb des Pflastersteins 26.
Wie vorstehend angedeutet kann die Größe der Pforten für verschiedene
Abschnitte des Flugplans eingestellt werden. Beispielsweise sind
die Pforten in den Start- und Landeabschnitten verhältnismäßig schmaler,
um die Notwendigkeit vorsichtigen Navigierens an diesen Punkten
des Fluges widerzuspiegeln. Sobald eine Reise-Flughöhe erreicht ist können die
Pforten jedoch geöffnet
werden, um mehr Abweichung von der Zentrallinie des Flugpfades zuzulassen.
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Die
Pforten 12 werden in der Anzeige zur Führung des Piloten positioniert.
Die Pforten 12 werden in der dreidimensionalen Abbildung
in einer Art dargestellt, die dem Piloten Informationen über das exakte
Verhalten und Schlingerbewegung des Flugzeuges bietet. Die Pforten 12 scheinen
höher am Himmel 18 als
der Bug 68 zu sein, wenn das Flugzeug zum Erreichen eines
vorgegebenen Flugpfades steigen sollte und tiefer im Himmel, wenn
das Flugzeug sinken sollte.
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Die
Pforten 12 und Pflastersteine 26 ändern auch
ihre Form, um auf Änderungen
in der Richtung des Flugpfades hinzuweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform
erscheinen die Pforten 12 als Rechtecke, wenn der Flugpfad
senkrecht zu der scheinbaren Ebene der Pforten steht. Je nach dem, wo
sich das Flugzeug hin drehen sollte, bewegt sich die Abfolge jedoch
zur Rechten oder Linken (wie es entsprechend zweckmäßig ist)
und kann zusätzlich
in Parallelogramme zum Anzeigen eines für das Flugzeug erforderlichen
Rollwinkels verzerrt werden. Z. B. zeigen die Pforten 12a und 12b von 1 eine
anstehende Rechtsdrehung. Diese Pforten 12a und 12b haben
vertikale Seiten, ihre oberen und unteren Ecken sind jedoch unter
Bezug auf den künstlichen Horizont 20 abgeschrägt, um dem
Piloten anzuzeigen, dass das Flugzeug in eine Schräglage zu
bringen ist, um eine Kurve zu durchfliegen. In ähnlicher Weise werden die Pflastersteine,
wie Pflasterstein 26e, zu Trapezen zugespitzt, um eine
Kurve darzustellen.
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Das
System platziert die Pforten 12 und Pflastersteine 26 vorzugsweise
so, dass ein konstantes Zeitintervall zwischen jedem in Bezug auf
die Geschwindigkeit des Flugzeugs über dem Boden auftritt. Die
Pforten 12 und Pflastersteine 26 können beispielsweise
fünf Sekunden
auseinanderliegen, was für
ein mit 264 Fuß pro
Sekunde fliegendes Flugzeug bedeutet, dass die Pforten und Pflastersteine
räumlich
1320 Fuß auseinanderliegen. Üblicherweise
ist das System ausgelegt, zwei Pflastersteine 26 für jede Pforte 12 zu
erzeugen, so dass die Pflastersteine in diesem Beispiel alle 2,5
Sekunden vorüberziehen würden. Wenn
die Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs sich ändert, ändert sich auch das Intervall
zwischen den Pforten und Pflastersteinen, so dass es scheint, als
würden
die Pflastersteine 26 mit derselben Frequenz vorüberziehen,
in diesem Beispiel alle 2,5 Sekunden. Durch Experimentieren ist
herausgefunden worden, dass der Pilot eine zufriedenstellende Empfindung
von Fortbewegung erfährt,
wenn die Pflastersteine 26 in der Abbildung alle 1 bis
5 Sekunden vorbeizugehen scheinen. Wenn die Pflastersteine häufiger vorüberziehen,
werden sie für
den Piloten zu einer ablenkenden Unschärfe, und wenn sie zu selten
auftreten, erhält
der Pilot keinen ausreichenden Eindruck der Fortbewegung von der
Betrachtung der Anzeige.
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Wenn
das Flugzeug von seinem Flugplan abirrt durch Abfallen unterhalb
der sichtbaren Höhenangabe
der Pflastersteine 26, zumindest unter die gewählte vertikale
Fehlergrenze (in dem Beispiel 150 Fuß), dann verschwinden die Pflastersteine
von dem Schirm. Dies ist ein sichtbarer Hinweis für den Piloten dafür, dass
er steigen sollte. Wenn das Flugzeug eine ausreichende Flughöhe zurückgewinnt,
so erscheinen die Pflastersteine wieder auf dem Schirm.
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Einer
oder mehrere der Pforten 12 können eine Angabe der Richtung
enthalten, in der das Flugzeug durch die Pforte fliegen soll. Für gewöhnlich besteht
nicht viel Bedarf an dieser Information, weil beim Fliegen von einer
Pforte zu der nächsten,
beginnend mit dem Abheben führt
normalerweise zu einem Flug in die richtige Richtung. Dennoch ist
es hin zu wieder, insbesondere wenn der Pilot eine unerwartete Drehung
vollzogen hat und nun nach solch einer unerwarteten Abweichung auf
den Flugpfad zurückkehrt,
nicht sofort erkenntlich, welche Richtung einzuschlagen ist. Die
Anzeige an der Pforte der geplanten Richtung kann dem Piloten beim
Vermeiden eines fehlgerichteten Fluges unterstützen. Aus diesem Grund können einige
oder alle der Pforten 12 einen oberen Querbalken 70 (4)
haben, der einen Pfeil 72 enthält, der in die bestimmungsgemäße Flugrichtung
zeigt. Selbstverständlich
gibt es andere Formen, die diesem Zweck genauso dienlich sind. Der
Querbalken 70, der das obere Ende der Pforte markiert, kann
vollständig
zugunsten der die Vorderecken des Pfeils 72 markierenden
Linien entfernt sein, oder andere Pfeile oder ähnliches können sichtbar gemacht werden,
um sich in eine vorgegebene Richtung auszudehnen, entweder wie ein
Pflasterstein in den Raum fließend,
oder an eine Pforte angehängt.
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Wenn
sich die Position des Flugzeugs ändert,
so wird seine neue Position durch konventionelle Anordnungen 80,
sowie von GBS-Daten und/oder von einem Trägheits-Navigationssystem bestimmt, und
diese Information wird an den Computer 52 übermittelt.
Der Computer berechnet die Änderungen
der Position im Vergleich zu der vorangehenden Position und den
Flugpfad. Die sich ergebene Information wird an einen Grafikprozessor
weitergeleitet, der eine neue dreidimensionale Anzeige produziert,
die die Pforten 12 und die Pflastersteine 26 in
ihrer neuen Position in Bezug auf das Flugzeug zeigt. Während sich
das Flugzeug vorwärts
bewegt, werden neue Pforten und Pflastersteine angezeigt, die erst
in der sichtbaren Distanz erscheinen und sich dann auf den Vordergrund
der dreidimensionalen Luftraum-Abbildung
zubewegen, während
sich das Flugzeug entlang des Flugpfades vorwärts bewegt.
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Der
Flugpfad-Erzeuger kann den Flugpfad wie benötigt während des Fluges oder sogar
davor erzeugen. Wenn z. B. die Abfluginformation zu der Zeit, zu
der der anfängliche
Pfad erzeugt wird, nicht verfügbar
ist, so kann diese Information später zugefügt und der Pfad wieder berechnet
werden, um diese Information vor dem Abheben einzufügen. Während des
Fluges kann der Pilot aus dem einen oder anderen Grund den Kurs
wechseln. Er oder sie können das
zum Ausweichen von Wetterfronten oder aufgrund einer Anweisung der
Luftverkehrskontrolle tun. Ferner kann der Pfad aufgrund der Zufügung von
Ankunfts- und/oder Annäherungsinformationen
aktualisiert werden. Ein Pilot muss zum Zeitpunkt des Abhebens keine
zugeordnete Startbahn haben, oder die vorgesehene Startbahn oder
Annäherungs-Flugplan kann
während
des Zeitpunktes der anfänglichen
Vorbereitung und der Zeit der Annäherung an den Bestimmungsort
geändert
werden. In diesem Fall wird neue Information in den Computer bei 60 eingegeben und
ein neuer Pfad wird erzeugt. In einer solchen Situation nimmt das
System als seinen "Startpunkt" nicht den Flughafen
des ursprünglichen
Abfluges, sondern den gegenwärtigen
Betriebszustand des Flugzeuges (aktueller Standort und Ausrichtung), den
er von der Eingabe-Anordnung 56 erhält. Das System erzeugt dann
einen neuen Pfad, der den gegenwärtigen
Ort mit dem angestrebten Endpunkt verbindet. Wann immer der Pfad
aktualisiert wird, so schafft das Programm einen neuen Pfad mit
einem ersten Segment, das beispielsweise eine 5 bis 30 Sekunden
lang andauernde Fortsetzung des gegenwärtigen Flugpfades darstellt.
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Die
Länge dieses
Fortsetzungspfades hängt von
einer Anzahl von Variablen ab. Die Zeit sollte ausreichend lang
dafür sein,
dass der Computer einen neuen Flugpfad erzeugen kann, und damit
der Grafikprozessor die notwendigen Pforten und Pflastersteine erzeugen
kann. Er sollte darüber
hinaus nach der Aktualisierung der Anzeige Zeit für den Piloten
zum Reagieren lassen, und es sollten Flugleistungsdaten eines jeweiligen
Flugzeugs berücksichtigt
werden, da der Flugpfad den Piloten nicht dazu veranlassen sollte,
Manöver
durchzuführen,
die das Flugzeug nicht komfortabel ausführen kann. Dieses Anfangssegment
stellt sicher, dass das System all diese Aspekte berücksichtigt.
Experimente haben gezeigt, dass eine Verzögerung von 5 bis 30 Sekunden
vor jeder Kursänderung
benötigt
wird und generell ausreichend ist in Abhängigkeit vom Flugzeug und seiner
Geschwindigkeit.
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Das
System gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
es einem Piloten einen dreidimensionalen Plan einer angeforderten
Kursänderung
zu sehen, bevor diese ausgeführt
wird. Wenn eine Kursänderung
notwendig wird, kann der Pilot die neuen Instruktionen in den Computer
des Systems eingeben. Das System projiziert dann umgehend die gewünschte Kursänderung
auf die Luftraum-Anzeige in einer charakteristischen Form, beispielsweise
als eine Serie von kleinen rechteckigen Pforten 80 (4).
Der Pilot kann dann den neuen geplanten Kurs auf der Anzeige sehen,
und es bietet sich ihm die Möglichkeit,
die geplante Kursänderung
zu übernehmen.
Der Pilot könnte
beispielsweise die vorgeschlagene Kursänderung ablehnen, falls diese
in Luftraum führt,
der verboten ist oder zu riskanten Zuständen führt. Dieses ist insbesondere
hilfreich, wenn die Anzeige auch Informationen über die umgebende Geographie,
Hindernisse und/oder Wetter enthält.
Falls eine vorgeschlagene Änderung
durch eine zustimmende Eingabe durch den Piloten nicht übernommen
wird, so entfernt das System den vorgeschlagenen Kurs unter Beibehaltung
nur des zuvor existierenden Flugpfades. Falls der Pilot den neuen Kurs übernimmt,
werden die kleinen Kästen
durch Pforten und Pflastersteine zum Führen des Weges ersetzt. Während der
provisorische Kurs als eine Serie von kleinen Rechtecken 80 erscheinend
beschrieben wird, ist offensichtlich, dass andere Darstellungsformen
möglich
sind: eine zugespitzte durchgezogene Linie einer markanten Farbe
könnte
verwendet werden, ein Linienpaar, das sich einander annähert, aber
parallel in der dreidimensionalen Luftraum-Abbildung erscheint,
könnte
verwendet werden, sowie geschlossene geometrische Figuren, wie Dreiecke, Halbmonde
etc.. Es wird bevorzugt, dass sie wenigstens unterscheidungsfähig sind
und dem Piloten erlauben, sofort die vorgeschlagene Änderung
in der Darstellung des dreidimensionalen Luftraums, durch den das
Flugzeug fliegt, zu sehen.
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Die
vorliegende Erfindung sieht weiterhin eine Kompass-Rose 82 vor
(4), die als Teil der dreidimensionalen Luftraum-Anzeige
angezeigt wird. Die Kompass-Rose 82 wird durch die Bereitstellung von
Flugrichtungsinformationen an den Computer zusammen mit Informationen
erzeugt, die eine konventionelle, zweidimensionale Kompass-Rose
beschreiben. Diese Kompass-Rose 82 bekommt eine Dicke übertragen,
und diese Information wird dann zum Grafikprozessor 64 weitergeleitet,
der die Abbildung so rotiert, dass die Kompass-Rose näherungsweise
in der Ebene des Bodens der dreidimensionalen Luftraum-Anzeige zu
liegen scheint.
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Zusätzlich können verschiedenartige
Landmarken in der Luftraum-Abbildung zum Erscheinen gebracht werden.
Diese Landmarken können
zur Navigation genutzte Navigationsleuchtfeuer 88, Flughafenlandebahnen,
politische Grenzlinien und ähnliches
umfassen. Die Präsenz
von diesen Landmarken kann dem Piloten bei der Auswahl seines Kurses und
dessen Verfolgung behilflich sein. Weiter kann die vorliegende Erfindung
in Verbindung mit einer künstlichen
Anzeige des Geländes unterhalb
des Flugzeuges verwendet werden. Diese Anzeige kann in Übereinstimmung
mit dem in einer kürzlich
eingereichten und mit "System
und Methode zur künstlichen
Fluganzeige" betitelten
US Patentanmeldung, deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Verweis hierin
aufgenommen wird, beschriebenen Verfahren gestaltet sein.
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Wenngleich
die Logik 90 (3) der vorliegenden Erfindung
in Software oder Quelltext verkörpert
ist, der auf Mehrzweck-Hardware ausgeführt wird, wie vorstehend ausgeführt, kann
die Logik 90 (3) als eine Alternative ebenso
auf zweckbestimmter Hardware oder einer Kombination von Software/Mehrzweck-Hardware und zweckgebundene Hardware
verkörpert
sein. Die Logik 90 (3) kann als
ein Schaltkreis oder Automat, der jede beliebige oder eine Kombination
einer Anzahl von Technologien anwendet, implementiert sein, wenn
sie auf einer zweckbestimmten Hardware ausgeführt wird. Diese Technologien
können
diskrete Logikschaltkreise mit logischen Gattern zur Implementierung
verschiedenartiger logischer Funktionen basierend auf einer Anwendung
von einem oder mehreren Datensignalen, applikationsspezifischen
integrierten Schaltkreisen mit entsprechenden logischen Gattern,
programmierbaren Gate Arrays (PGA), Feldprogrammierbaren Gate Arrays
(FPGA) oder anderen Komponenten etc. enthalten, sie sind aber nicht
hierauf beschränkt.
Derartige Technologien sind generell bei Fachleuten gut bekannt
und werden dementsprechend hier nicht im Detail beschrieben.
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Das
Blockdiagramm und/oder Signalflussdiagramm von 2 zeigt
die Architektur, Funktionalität
und den Ablauf einer Implementierung der Logik 90 (3).
Wenn als Software verkörpert,
so kann jeder Block ein Modul, Segment oder einen Abschnitt von
Programmtext repräsentieren,
der Programminstruktionen zum Implementieren der speziellen logischen
Funktion(en) umfasst. Die Programmanweisungen können in der Form von Quellcode
verkörpert sein,
der visuell lesbare Anweisungen, geschrieben in einer Programmiersprache
umfasst, oder Maschinencode, der numerischen Instruktionen umfasst,
die durch ein passendes Ausführungssystem,
wie ein Prozessor in einem Computersystem oder anderem System, erkennbar
sind. Der Maschinencode kann von dem Quelltext etc. umgewandelt
worden sein.
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Jeder
Block kann einen Schaltkreis oder eine Anzahl von miteinander verbundenen
Schaltkreisen zur Ausbildung spezifischer logischer Funktion(en) repräsentieren,
wenn er in der Hardware verkörpert ist.
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Wenngleich
das Blockdiagramm und/oder Flussdiagramm von 3 eine spezifische
Abfolge der Durchführung
zeigt, ist es selbstverständlich, dass
die Abfolge der Ausführung
von dem hier Dargestellten abweichen kann. Z. B. kann die Abfolge der
Ausführung
von zwei oder mehreren Blocks in Bezug auf die dargestellte Abfolge
vertauscht sein. Ebenso können
zwei oder mehrere Blocks in der in 3 dargestellten
Abfolge gleichzeitig oder in teilweiser Gleichzeitigkeit ausgeführt werden.
Zusätzlich könnte eine
beliebige Zahl von Zählern,
Statusvariablen, Warnsignalen oder Nachrichten dem hierin beschriebenen
logischen Fluss zugefügt
werden zum Zweck erhöhter
Nützlichkeit,
Abrechnung, Leistungsmessung oder Bereitstellung von Hilfen bei
der Fehlerbeseitigung etc. Es ist selbstverständlich, dass alle solche Abweichungen
im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen. Außerdem sind das Blockdiagramm
und/oder Signalflussdiagramm von 3 vergleichsweise
selbsterklärend
und werden vom Fachmann in dem Umfang verstanden, dass Software
und/oder Hardware von einem Fachmann geschaffen werden können, um
diverse logische Funktionen auszuführen, wie hierin beschrieben.
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Außerdem kann,
wo die Logik 90 (3) Software
oder Programmtext umfasst, sie in jedem Computer-lesbaren Medium
zur Benutzung durch oder in Verbindung mit Instruktionen ausführenden Systemen,
wie beispielsweise einem Prozessor in einem Computersystem oder
anderen Systemen verkörpert
sein. In diesem Sinne kann die Logik z. B. Angaben enthalten, die
Instruktionen enthalten und Meldungen, die von einem Computer-lesbaren
Medium abgerufen und durch ein Instruktionsausführendes System ausgeführt werden.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann unter einem "Computer-lesbaren
Medium" jede Art
von Medium verstanden werden, die die Logik 90 (3)
enthalten, speichern oder beinhalten kann zur Verwendung durch oder
in Verbindung mit dem Instruktions-ausführenden System. Das Computer-lesbare
Medium kann jede beliebige einer Vielzahl physikalischer Medien
umfassen, so wie beispielsweise elektronische, magnetische, optische,
elektromagnetische, Infrarot- oder halbleitende Medien. Weiter Beispiele
für geeignete
Computer-lesbare Medien würden
magnetische Bänder,
magnetische Disketten, magnetische Festplatten, Laufwerke oder Kompakt-Disks
umfassen, ohne hierauf beschränkt
zu sein. Ferner kann das Computer-lesbare Medium einen Schreib-/Lese-Speicher
(RAM) enthalten, beispielsweise einen statischen Schreib-/Lese-Speicher (SRAM)
und dynamische Schreib-/Lese-Speicher (DRAM) oder magnetische Schreib-/Lese-Speicher
(MRAM). Zusätzlich
kann das Computerlesbare Medium ein Festspeicher (ROM), ein programmierbarer
Festspeicher (PROM), ein löschbarer
programmierbarer Festspeicher (EPROM), ein elektrisch löschbarer
programmierbarer Festspeicher (EEPROM), oder andere Arten von Speichermitteln
umfassen.