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Diese
Erfindung betrifft ein Avioniksystem und eine Bodenstation zum Führen eines
Flugzeugs, das von seiner Flugroute abgewichen ist, sowie Alarmübertragungen.
Im Besonderen betrifft sie ein System zum Behandeln von Vorfällen bei
Abweichungen von den genehmigten Flugrouten und von der voreingestellten
Höhe oder
der Flugfläche
oder der räumlichen
Grenzen sowie die automatische Übertragung
der Situation an Bord in Echtzeit zu Bodenkontrollstationen, wenn
möglicherweise
gefährliche
Vorfälle
eintreten.
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Hintergrund
der Technik
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Wenn
ein Flugzeug von der Flugroute abweicht, kann es zu besonders schweren
Vorfällen kommen,
einschließlich
des Verlustes von Leben. Diese Situation wurde herkömmlich so
behandelt, dass das Flugzeug mit Fluginstrumenten ausgerüstet war,
die den Piloten die Situation in Echtzeit anzeigen und zum Boden
die Sicherheitskodes übertragen konnten,
die von den Piloten eingegeben wurden. Durch die Unzulänglichkeit
dieser Einrichtungen, wenn komplizierte Situationen behandelt werden
sollen, ermöglicht
das oben erwähnte
Avioniksystem und die Bodenstation, dass ein ziviles Flugzeug vorübergehend
unabhängig
vom Piloten arbeitet, um die Zivilbevölkerung zu schützen. Dieses
System ermöglicht,
dass das Flugzeug automatisch auf Abweichungen von den genehmigten
Flugrouten und von der voreingestellten Höhe oder der Flugfläche oder
den räumlichen
Grenzen reagiert, wobei es die genaue Situation an Bord in Echtzeit
zu Bodenkontrollstationen übermitteln
kann, wenn möglicherweise
gefährliche
Vorfälle
eintreten, wie etwa Pilotenfehler, bestimmte Wetterzustände, Funktionsstörungen,
chaotische Zustände,
Flugzeugentführungen
usw.
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US 5714948 offenbart ein
satellitengestütztes
Luftverkehr-Kontrollsystem
mit einer Flugzeugeinheit in einem Flugzeug, die Informationen über die Flugzeugkennung,
GPS-Daten, Informationen über den
Zustand des Flugzeugs sowie einen funkgetasteten Kode zur Flugsicherungsstelle
aussendet, damit die Flugsicherung das Flugzeug leiten und das Flugzeug
erkennen kann, wobei über
Sprechfunk kommuniziert wird. Das Flugsicherungssystem und ein Flugüberwachungssystem,
das GPS verwendet, können
in einem Flugzeug in der Luft und am Boden verwendet werden. Es
kann für
Schiffe, Boote, Kraftfahrzeuge, Züge oder Eisenbahnen sowie Flugzeuge verwendet
werden. Dieses System berücksichtigt
jedoch keine Aktionen von Terroristen oder Flugzeugentführungen
in selbstmörderischer
Absicht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der
Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Avioniksystem
und eine Bodenstation zum Führen
eines Flugzeugs, das vom Kurs abgewichen ist, sowie Alarmübertragungen
zu liefern, wobei das System im Alarmfall den Kurs des Flugzeugs
aktiv steuern und die Situation an Bord zu den Bodenstationen übermitteln
kann, wodurch die Sicherheit in der Luft, die Sicherheit des Flugzeugs, die
Sicherheit der Fluggäste
und der Menschen in Wohngebieten wirksam verbessert wird.
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Ein
anderer Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein System zu liefern,
das in Flugzeugen leicht eingebaut und in Übereinstimmung mit den Vorschriften
im kommerziellen Luftverkehr verwendet werden kann.
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Diese
sowie andere Gegenstände,
die aus der nun folgenden Beschreibung ersichtlich werden, betreffen
gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der Erfindung ein Avioniksystem zum Führen eines
Flugzeugs, das vom Kurs abgewichen ist, und eine Alarmübertragung
gemäß den Merkmalen
von Anspruch 1 sowie in Übereinstimmung
mit einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ein Verfahren zum Führen eines
Flugzeugs, das vom Kurs abgewichen ist, gemäß Anspruch 9.
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Die
oben erwähnten
Funktionen werden von einer Avionikvorrichtung (die für den Flugverkehr
zertifiziert ist) ausgeführt
und dienen dazu, um die tägliche
Flugsicherheit zu verbessern und die Sicherheit der Fluggäste und
der Zivilbevölkerung
zu erhöhen. Das
Ausführen
der Lösung
gemäß jenen
Zielen, die diese Erfindung verfolgt, bietet beträchtliche
Vorteile: eine maximal mögliche
Sicherheit für
die Fluggäste; eine
Ermittlung von Alarmen in Echtzeit und geeignete Reaktionen; entsprechende
Handlungen in Notfällen;
eine automatische Ermittlung von Vorfällen, unabhängig vom Eingreifen von Menschen;
eine betriebssichere Verarbeitung von Alarmsignalen und eine sichere
Kommunikation mit den Bodenkontrollstationen; genormte Schnittstellen,
um den Einbau in die größtmögliche Anzahl
von Flugzeugen zu ermöglichen.
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Die
oben erwähnten
Funktionen und Ziele werden mit Hilfe eines Systems erreicht, das
aus verschiedenen Bauelementen besteht: einer Avionikvorrichtung,
die "Kollisionsverhütungs"- und "Alarm"-Funktionen ausführt; geeignete
Sensoren und Sender an Bord; eine Bodenkontrollstation, die aus
Rechnersystemen aufgebaut ist. Die Vorrichtung wird in ein bestimmtes
geschütztes
Gehäuse
des Flugzeugs eingebaut; auf sie kann nicht zugegriffen werden und
sie kann vom Cockpit aus nicht außer Betrieb gesetzt werden.
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Die
erste Funktion "Kollisionsverhütung" wird in der Vorrichtung
ausgeführt
und greift unabhängig von
den Ursachen vorübergehend
und unabhängig vom
Piloten ein, sobald das Flugzeug von der voreingestellten Flugroute
abweicht. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn das
Flugzeug in unerlaubte Richtungen fliegt oder unter die Höhen/Flugflächen sinkt,
die von den Vorschriften der Flugsicherung genehmigt werden. Die
zweite Funktion "Alarm" wird ebenfalls in
der Vorrichtung ausgeführt,
wobei mit ihr die oben erwähnten
Bodenkontrollstationen alle notwendigen Informationen vom Flugzeug
(beispielsweise Daten über
den Kurs und Bilder) empfangen können,
um geeignete Beurteilungen durchführen zu können, wenn mögliche gefährliche
Vorfälle eintreten.
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Weitere
Vorteile der Erfindung werden aus der nun folgenden ausführlichen
Beschreibung einer bestimmten Ausführungsform anhand eines nicht einschränkenden
Beispiels und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich,
in denen zeigt:
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1 und 2 die
vereinfachte Darstellung eines Flugzeugs, das das System der Erfindung verwendet;
und
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3 die
vereinfachte Darstellung einer Landebahn, wobei die Grenzen für Flugzeuge
im Landeanflug und Angaben über
die Umgebung dargestellt sind, die das System der Erfindung betreffen.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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1 zeigt
ein Flugzeug, das das System der Erfindung verwendet. Die genehmigte
Flugroute ist oben dargestellt, wobei die zulässigen Grenzen für die Flugroute
ebenfalls gezeigt werden. Wenn das Flugzeug unter diese Grenzen
sinkt, greift das System vorübergehend
automatisch ein, indem es veranlasst, dass das Flugzeug über diese
Höhengrenze steigt,
wobei es die Bodenkontrollstationen über den Alarm-Zustand informiert
(2).
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3 zeigt
die vereinfachte Darstellung der Landebahn eines Flughafens. Die
virtuellen Kegel bestimmen die räumlichen
Grenzen, in denen sich das Flugzeug befinden muss. Wenn das Flugzeug unter
diese Grenzen sinkt, greift das System vorübergehend automatisch ein und
veranlasst, dass das Flugzeug auf eine festgelegte Grenzhöhe steigt,
wobei das System die Bodenkontrollstationen über den Alarm-Zustand informiert.
Um die Sicherheit zu maximieren, berücksichtigt das System passend
die Orografie des Geländes,
Bauwerke, in der Nähe
befindliche Flugzeuge, die Zonen für Fehlanflüge sowie die genehmigten Warteschleifen.
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Erfindungsgemäß besteht
das System aus einer Avionikvorrichtung, die an Bord von Flugzeugen
im kommerziellen Flugverkehr und in der allgemeinen Luftfahrt eingebaut
ist, aus mehreren Sensoren und Sendern, die sich an geeigneten Stellen
im Flugzeug befinden, sowie aus Verbindungen zwischen diesen Sensoren
und der Avionikvorrichtung. Das System tauscht Informationen mit
den Bodenkontrollstationen aus, die im Besonderen so aufgebaut sind,
dass sie die vom Flugzeug gesendeten Daten verarbeiten und eine
sichere Kommunikation mit der Avionikvorrichtung durchführen können.
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Die
Avionikvorrichtung enthält
eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), die alle Daten mit der erforderlichen
Geschwindigkeit verarbeiten kann, eine eigene Software und elektronische
Bauteile. Die Avionikvorrichtung besitzt Speichereinrichtungen,
die Daten der weltweiten Flugrouten und die entsprechende Grenzen,
die Lage der Flughäfen
auf der ganzen Welt und die entsprechenden Grenzen sowie irgendwelche
andere erforderliche Daten speichern können. Die Avionikvorrichtung
verfügt
weiters über
Eingangs- und Ausgangs-Schnittstellen, mit denen die erforderlichen
Informationen und Daten zwischen dem Flugzeug, in der Nähe befindlichen
Flugzeugen und den Bodenstationen ausgetauscht werden können.
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Die "Kollisionsverhütungs-Funktion", bei der es sich
um eine Funktion handelt, die von der Avionikvorrichtung ausgeführt wird,
wird nicht nur dazu verwendet, um Kollisionen zu verhindern, wenn
das Flugzeug fliegt, sondern auch bei der Landung und beim Start.
Wenn die Einheit die Flugroute des Flugzeugs steuert, arbeitet sie
mit den weltweit genehmigten minimalen Reiseflughöhen und
Flugflächen, den
sogenannten "Grenzen", die jeden Bereich
der Erde bedecken, immer in Übereinstimmung
mit allen Vorschriften der Zivilluftfahrt, einschließlich denen der
ICAO. Hier sei ein nicht einschränkendes
Beispiel angeführt:
wenn das Flugzeug von seinem Kurs abgewichen ist oder unter diese
Grenzen sinkt (siehe 1), greift die Einheit vorübergehend
automatisch über
entsprechende Verbindungen mit der Einheit selbst, in den Autopiloten
und in das Navigationssystem ein.
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Während des
Starts und der Landung arbeitet die Einheit so, dass sie virtuelle
Kegel erzeugt, die den Luftraum begrenzen, wobei sie die Orografie
des Geländes,
fliegende Hindernisse und Hindernisse am Boden sowie alle anderen
interessanten Daten berücksichtigt
(wie dies vereinfacht 3 zeigt). Diese Daten sind für jeden
Bereich der Erde in der Speichereinheit des Systems so gespeichert,
wie dies erforderlich ist. Die "Kollisionsverhütungs-Funktion" wird in zwei Schritten
ausgeführt:
im ersten Schritt, dem sogenannten "Überwachungs-Schritt" vergleicht die Einheit
laufend die Position des Flugzeugs mit voreingestellten und gespeicherten genehmigten Grenzen.
Die Einheit empfängt
fortlaufend Daten über
ihre Schnittstelle mit dem Navigationssystem des Flugzeugs und dessen
Sensoren. Die Grenzen hängen
von den Flugbereichen, von den anzuwendenden Vorschriften, von den
Bauwerken, von den Hindernissen sowie von vielen anderen Faktoren
ab. Beispielsweise enthalten die gespeicherten Daten die Koordinaten
aller Flughäfen
auf der Welt sowie alle Lande- und Start-Vorgänge, die in Übereinstimmung
mit den ICAO-Vorschriften aufgestellt wurden. Alle erforderlichen
Informationen werden in Echtzeit auf dem letzten Stand gehalten,
so dass irgendwelche Änderungen
der oben erwähnten
Parameter berücksichtigt
werden, wenn sie von Berechtigten oder von Gesellschaften der Luftfahrt
geändert
werden, wobei dies durch geeignete automatische Update-Vorgänge erfolgt,
die dadurch ausgeführt
werden, dass die Einheit mit den Bodenkontrollstationen über Datenverbindungen
(Verbindungen, die bei der Alarm-Funktion beschrieben werden) verbunden wird.
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Im
zweiten Schritt, dem sogenannten "Steuer-Schritt" greift die Einheit, wenn das Flugzeug
von den genehmigten Grenzen abweicht, über die oben erwähnten Schnittstellen
automatisch in den Autopiloten ein, um das Flugzeug in seine Raumposition
zu bringen.
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Die
bevorzugte Version des Systems zum Führen eines Flugzeugs, das von
seinem Kurs abgewichen ist, ist wie folgt aufgebaut: beim Überwachungs-Schritt
kann das Flugzeug auf Höhen
oder Flugflächen
fliegen, die höher
als die voreingestellte Grenze sind (aufgestellt durch die ICAO-Vorschriften für unterschiedliche
Flugrouten), um einer direkten Steuerung durch den Piloten unterworfen
zu sein, wobei auch Änderungen
der Flugroute oberhalb der Grenzhöhe oder der Flugfläche zulässig sind
(ein Alarm erfolgt nur bei großen Änderungen
der Flugroute). Der Übergang
in den Steuerzustand tritt nur dann ein, wenn das Flugzeug seinen
Kurs verlässt, um
in unerlaubte Richtungen zu fliegen oder unter die voreingestellte
Grenze zu sinken. In diesem Fall übernimmt die Einheit vorübergehend
die Steuerung des Flugzeugs mit der Kollisionsverhütungs-Funktion,
damit das Flugzeug auf die voreingestellte Grenze steigen kann.
Wenn die Sicherheitsgrenzen wieder hergestellt wurden, gibt das
System die Steuerung wieder an den Piloten ab.
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Die
bevorzugte Version der Kollisionsverhütungs-Funktion während der
Landung und des Starts arbeitet wie folgt: für jeden Flughafen sind über die Software
zwei virtuelle Kegel (einer in der Landerichtung und einer in der
Startrichtung) in Übereinstimmung
mit den Vorgängen
beim Fehlanflug, bei einer Instrumentenlandung, sowie virtuelle
Warteschleifen für
die betreffenden Landebahnen vorgesehen. Wenn sich das Flugzeug
in der Lande- oder Start-Phase befindet, kann die Einheit auch dem
Autopiloten Befehle erteilen und vorübergehend die Steuerung des
Flugzeugs übernehmen,
um es in eine vorgegebenen Position in einer sicheren Höhe zu steuern.
Beispielsweise kann dies in folgenden Fällen der Fall sein:
- – wenn
das Flugzeug während
des Landeanflugs im Landekegel plötzlich unterhalb der Grenzen des
Kegels fliegt (es wird ein Alarm erzeugt, wenn es aus dem Kegel
oberhalb der Grenzen fliegt);
- – wenn
das Flugzeug mit einer Geschwindigkeit fliegt, die so betrachtet
wird, dass sie mit dem Vorgang bei einer Landung oder einem Fehlanflug unvereinbar
ist;
- – wenn
das Flugzeug während
des Steigflugs oder nach dem Flug über die Startbahn plötzlich unterhalb
der Kegelgrenzen fliegt (ein Alarm wird erzeugt, wenn es aus dem
Kegel oberhalb der Grenzen fliegt). Die Kollisionsverhütungs-Funktion kann dauernd
die optimale Flugbahn für
den Steigflug und die Geschwindigkeit berechnen, um einen Aufprall
am Boden oder auf ein Hindernis zu verhindern. Dies wird unter Verwendung
der eigenen Geschwindigkeit und Position sowie der Geschwindigkeit
und Position von anderen Flugzeugen, von Schutzzonen, der Orografie
des Geländes,
der künstlichen
Hindernisse in der Nähe
der Flughäfen
sowie anderen benötigten
Informationen erreicht, die an Bord, beispielsweise über die oben
erwähnten
Schnittstellen, zur Verfügung
stehen.
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Zusätzlich sind
in der Einheit andere Schnittstellen vorgesehen: Schnittstellen
mit Sensoren, um Reihensignale zu empfangen, um eine unabhängige, derzeitige
Position automatisch zu berechnen, Schnittstellen mit dem Navigationssystem,
um die Signale über
die derzeitige Position zu erhalten, die von anderen Einrichtungen
bereits berechnet wurden, um die Genauigkeit dieser Daten zu überprüfen.
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Das
Kollisionsverhütungs-System
kann wahlweise gedoppelt sein, um das System noch betriebssicherer
zu machen.
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Mit
der zweiten Hauptfunktion, die von der Avionikvorrichtung ausgeführt wird,
der sogenannte "Alarm-Funktion", kann eine Kommunikation
zwischen dem Flugzeug und den Bodenkontrollstationen oder einem
anderen Flugzeug hergestellt werden. Die "Alarm-Funktion" wird ebenfalls in zwei Schritten ausgeführt.
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Der
erste Schritt, der sogenannte "Überwachungs-Schritt" besteht darin, dass
Informationen über
die Situation an Bord des Flugzeugs gesammelt und in der Speichereinheit
gespeichert werden. Diese Informationen werden nicht automatisch
zu den Bodenkontrollstationen übertragen.
Im zweiten Schritt, dem sogenannten "Alarm-Schritt", der im Alarmfall aktiviert wird, sendet
die Einheit jene Informationen, die an Bord des Flugzeugs erzeugt
wurden, an die Bodenkontrollstationen für eine geeignete Beurteilung.
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Um
diese Alarm-Funktion auszuführen,
müssen
zusätzlich
zur oben beschriebenen Avionikeinheit an Bord zusätzliche
Einrichtungen installiert werden, beispielsweise Miniatur-Überwachungskameras, Miniatursender,
die von der Flugzeugbesatzung getragen werden können, Schalter, Systeme zum Verriegeln
des Cockpits, bestimmte Schnittstellen sowie geeignete Kommunikationssysteme.
Passende Bodenkontrollsysteme vervollständigen das System. Andere Einrichtungen
können
ebenfalls angeschlossen werden, wenn dies von den Vorschriften oder
von den Vorgaben der Fluggesellschaft gefordert wird.
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Eine
bevorzugte Beschreibung des Vorgangs, der von der Avionikeinheit
ausgeführt
wird, um die Alarm-Funktion zu erfüllen, erfolgt später. Beim Überwachungs-Schritt
besitzt die Avionikeinheit eine "Überwachungs"-Rolle, wobei sie
fortlaufend mit den Videokameras und den Sensoren an Bord des Flugzeugs
kommuniziert. Sie zeichnet die Bilder und die erforderlichen Informationen
in vorgegebenen Zeitintervallen auf und speichert die Informationen
und die Daten über
eine vorgegebene Zeitspanne. Bei diesem Schritt vergleicht die Einheit über Schnittstellen
mit der Kollisionsverhütungs-Funktion fortlaufend
die Position des Flugzeugs mit dem im Flugplan erwarteten Kurs.
Weiters prüft
die Einheit fortlaufend automatisch ihre Funktionen. Das System geht
in den Voralarm-Zustand, wenn von den Sensoren oder der Flugzeugbesatzung
eine Flugzeugentführung
oder ein Terrorakt festgestellt werden, wenn eine beträchtliche
Abweichung vom Flugplan erfolgt, oder wenn die Kegelzonen nicht
berücksichtigt
werden. In diesem Zustand wird an die nächstliegende Bodenkontrollstation
eine Anfrage über
die Richtigkeit gesandt. Wenn diese nicht innerhalb des vorgegebenen
Zeitintervalls bestätigt
wird, geht die Einheit vom Überwachungs-Zustand
automatisch in den Alarm-Zustand. Sie geht direkt in den Alarm-Zustand, wenn
das Flugzeug unterhalb der oben erwähnten Fluggrenzen fliegt.
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Im
Alarm-Zustand sendet die Einheit fortlaufend die Navigationsdaten
des Flugzeugs sowie andere Daten (beispielsweise Bilder) zu den
Bodenkontrollstationen und empfängt
Nachrichten für
die Flugzeugbesatzung und die Fluggäste. Sowohl im Überwachungs-
als auch im Alarm-Zustand arbeitet die Einheit unabhängig vom
Piloten, wobei sie im Falle von bestätigten Terroraktionen automatisch
irgendwelche notwendigen Daten zu den Bodenkontrollstationen überträgt. Es werden
geeignete Maßnahmen getroffen,
so dass dann, wenn die Instrumente an Bord oder die Verkabelung
mechanisch beschädigt werden,
die Einheit nicht betroffen ist.
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Die
Einheit besitzt Schnittstellen mit den Systemen an Bord und mit
dem Kommunikationssystem des Flugzeugs, um alle notwendigen Daten
mit den Bodenkontrollstationen zu kommunizieren.
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Das
System enthält
eine Anzahl von Miniatur-Überwachungskameras,
die in Abhängigkeit
von der Größe des Flugzeugs
an geeigneten Stellen angebracht und mit der Alarmeinheit verkabelt
sind. Während
des Überwachungs-Zustands senden die Videokameras
automatisch ein Signal, wenn sie außer Betrieb gesetzt, beschädigt oder
abgedeckt werden. Die Videokameras übertragen die Bilder fortlaufend
sowohl in das Cockpit als auch zur Einheit. Das System enthält mehrere
Sensoren, die mit der Alarmeinheit geeignet verbunden sind, die
im Flugzeug an geeigneten Stellen installiert ist, die von der Größe des Flugzeugs
abhängen.
Bevorzugte Sensoren sind "ferngesteuerte", von der Besatzung
getragene Miniatursender, die mit Schaltern betätigt werden können. Dabei
handelt es sich um "ferngesteuerte" Schalter für Herzfrequenzmesser
für die
Piloten und Schalter an Bord, die von der Flugzeugbesatzung betätigt werden
können.
Die Flugzeugbesatzung kann die Sensoren händisch aktivieren, die im Falle
einer Flugzeugentführung
oder eines Terrorakts zur Avionikeinheit verschiedene Impulse aussenden.
Diese Sender sind mit Schaltern versehen und verfügen über bestimmte
Schutzeinrichtungen, um sie vor Fehlalarmen zu schützen. Weiters
sind Schalter an Stellen angeordnet, die auch den Fluggästen zugänglich sind.
Wahlweise kann die Einheit im Alarmfall den Zugang zum Cockpit automatischen
verriegeln.
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Das
System wird mit geeigneten Bodenkontrollstationen vervollständigt. Vorzugsweise
empfangen diese keine Informationen während des Überwachungs-Zustands der Einheit.
Im Voralarm-Zustand, oder dann, wenn der Alarm-Zustand bestätigt wird, empfangen
die Bodenkontrollstationen vom betreffenden Flugzeug, das in ihrem
Bereich fliegt, sowohl die vor dem Alarmfall registrierten Informationen
als auch Echtzeit-Informationen vom Flugzeug. Die Bodenkontrollstationen
führen
folgendes bevorzugtes Verfahren aus: Liefern der empfangenen Informationen
an die zuständigen
Behörden;
fortlaufende Prüfung über die
Richtigkeit der Flugparameter der Flugzeuge unter ihrer Steuerung,
wenn sich diese im Voralarm-Zustand und im Alarm-Zustand befinden;
fortlaufende Prüfung
der Situation an Bord des Flugzeugs während einer Flugzeugentführung und
unverzügliche
Weitergabe der benötigten
Informationen. Eine passende Anzahl von Bodenkontrollstationen ist für eine richtige
Arbeitsweise des Systems dort angeordnet, wo von nationalen Behörden angenommen wird,
dass dies notwendig ist. Diese Stationen weisen zumindest folgende
Systeme auf: entsprechend leistungsfähige Rechner mit Spezifikationen,
die für
die auszuführenden
Funktionen geeignet sind, ein Sprechfunk-System, ein Dekodier- und Kodier-System,
ein audiovisuelles Datenkommunikations-System. Die Flugzeug/Boden/Flugzeug-Übertragung der Informationen
erfolgt vorzugsweise über
eine Datenverbindung, die Tondaten, Radardaten und Videosignale
verarbeiten kann, sowie über
ein Dekodier- und Kodier-System, das einen hohen Widerstand gegen Störeinflüsse besitzt.
Die übertragenen
Daten werden in einem geeigneten Datenformat auf passenden Übertragungsfrequenzen
und mit entsprechenden Schwingungsformen gesendet. Es werden Verfahren mit
gespreiztem Spektrum (Frequenzsprung- oder Direktsequenz-Verfahren) überlegt,
um die Qualität, die
Sicherheit und die Betriebssicherheit der Übertragung zu verbessern und
Störungen
mit anderen Funkübertragungen
zu vermeiden.
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Um
mögliche
Kollisionen mit anderen Flugzeugen in der Kollisionsverhütungs-Funktion
(oder im Alarm-Zustand) zu vermeiden, wenn der Autopilot das Flugzeug
zur voreingestellten Raumposition auf einer bestimmten Höhe oder
Flugfläche
bringt, ist das System mit der Position eines in der Nähe befindlichen
Flugzeugs versehen. Um dies auszuführen, kann die Einheit beispielsweise
Informationen empfangen, die von Systemen der allgemeinen Luftfahrt kommen,
beispielsweise vom Automatic Dependent Surveillance (ADS) System,
das die Position des Flugzeugs über
eine Funkverbindung übertragen oder
Daten empfangen kann, die vom Bodenradar abgetastet wurden, wobei
diese Daten zum betreffenden Flugzeug auf die geeignetste Weise übertragen
werden (beispielsweise über
die oben erwähnte Bodenkontrollstation).
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Um
die Verbindungsfähigkeit
zu vergrößern und
die Anzahl von Bodenkontrollstationen zu minimieren, kann das System
auch über
eine eigene satellitengestützte
breitbandige Datenverbindung arbeiten. Dadurch kann das Flugzeug überwacht
werden, wenn es über
dem offenen Meer fliegt, und die Übertragung von Bildern hinsichtlich
der Geschwindigkeit und der Größe verbessert
werden, die sehr gering sein können,
wenn ein Funkfrequenzbereich verwendet wird.
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Wahlweise
können
in der Einheit geeignete Maßnahmen
getroffen werden, um die Bilder an Bord elektronisch zu scannen
(um beispielsweise das Vorhandensein von Feuerwaffen automatisch
abzutasten). Wahlweise können
an Bord Detektoren für
Narkose- oder Giftgase
installiert werden.
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Weiters
sieht das System eine Funktion zum Behandeln von Notfällen vor.
Dies betrifft sowohl die Möglichkeit,
dass das System mit Waffengewalt außer Betrieb gesetzt wird, als
auch die Notwendigkeit für
den Piloten, in kritischen Phasen eines tatsächlichen Notfalls sofort eingreifen
zu können.
Um das erste Ziel zu erreichen, arbeitet das System immer automatisch
und kann vom Piloten nicht außer
Betrieb gesetzt werden. Im Alarmfall sendet das System Nachrichten,
einschließlich
von Abschaltkodes. Die Verwendung von sicheren Funkfrequenzbereichen garantiert
eine sichere Verbindung mit den Bodenkontrollstationen und ermöglicht es
dem Flugzeug, wenn der Alarmfall ausgelöst wurde, automatisch standardisierte
Nachrichten auszusenden, mit denen die zuständigen Behörden von der Situation an Bord informiert
werden, und irgendwelche Abschaltsignale vom Boden zu empfangen.
Dazu ist es möglich,
die Abschaltung des gesamten Systems von einer Bodenkontrollstation
oder von einem anderen Flugzeug zu bestätigen, nachdem die empfangenen
Nachrichten überprüft wurden
(beispielsweise Bilder). Dies schließt die Gefahr aus, dass das
System zufällig, von
Terroristen, die "Fachleute" auf dem Gebiet der Telekommunikation
sind, oder unter Androhung von Waffengewalt herunter gefahren werden
kann.
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Um
das zweite Ziel zu erreichen, ist es notwendig, das System über die
Avionikeinheit automatisch außer
Betrieb zu setzen. Es muss eine Liste von möglichen technischen oder betriebsmäßigen oder baulichen
schweren Notfällen
(beispielsweise ein Triebwerkschaden) vorbereitet werden, die in
der Einheit gespeichert werden. Es müssen Auslesesignale von der
Einheit über
eigene Schnittstellen mit den Systemen an Bord empfangen werden
können. Wenn
diese Notfälle
eintreten, reagiert eine eigene Software sofort, wobei sie die gesamte
Steuerung an den Piloten übergibt.
Daraufhin beginnt die Einheit eine Kommunikation mit der Bodenstation, wobei
sie die gespeicherten Daten sowie Echtzeit-Daten aussendet und um
eine Bestätigung
für den
Abschaltkode bittet. Wenn die Bestätigung erfolgt, wird die Einheit
automatisch abgeschaltet.
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Mit
Hilfe der oben beschriebenen Merkmale und Funktionen liefert das
System der Erfindung eine Echtzeit-Information über die Situation an Bord des Flugzeugs
und ermöglicht
dem Flugzeug das Fliegen unterhalb der Grenzhöhe oder der Flugfläche nur beim
Start und bei der Landung, wobei verhindert wird, dass das Flugzeug
auf irgendeinen Punkt der Erde sinkt, wenn kein Notfall an Bord
eingetreten ist. Damit ist das System in der Lage, ein Flugzeug,
das vom Kurs abgekommen ist, zu führen, die Flugsicherheit zu
erhöhen
und über
eine sichere Kommunikation dem Boden die Situation an Bord in Echtzeit
zu liefern. Zusätzlich
erhöht
das System die tägliche
Flugsicherheit, da es eine automatische Funktion liefert, die verhindert,
dass das Flugzeug auch im Falle eines Fehlers unter die Minimalhöhe sinkt,
die durch die Vorschriften festgelegt ist, wodurch mögliche Unfälle durch
menschliche und/oder Umwelteinflüsse verhindert
werden.
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Mit
Hilfe der Schnittstellen mit den Systemen an Bord kann das System
wahlweise das Flugzeug zu einer autonomen Landung bringen, wobei
dies von der Ausrüstung
des Flugzeugs und des Flughafens abhängt.