DE60314545T2 - Verkürzte warteschleifenausgangsbahn für ein flugzeug - Google Patents

Verkürzte warteschleifenausgangsbahn für ein flugzeug Download PDF

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    • G08G5/025Navigation or guidance aids

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein verkürzte Warteschleifen für Flugzeuge und insbesondere die Bereitstellung von Flugbahninformationen für den Ausstritt aus einer Flugzeug-Flugwarteschleife auf eine verkürzte, aber zulässige Weise.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Es ist üblich, daß Flugleitungen von Flugzeugen fordern, daß sie eine umlaufende Warteschleife aufrechterhalten (siehe z.B. US-B1-6167627 ). In der Luftfahrt wohlbekannte Bestimmungen sehen vor, daß ein Pilot auf eine vorgeschriebene Weise in eine umlaufende Warteschleife eintritt, sie fliegt und aus ihr austritt. Diese sollen sicherstellen, daß Kollisionen in der Luft vermieden werden. 1 zeigt eine herkömmliche umlaufende Flugbahn-Warteschleife 10 gemäß dem Stand der Technik. Die Warteschleife 10 wird durch einen festen Punkt (FP) 12 mit Koordinaten X, Y, Z identifiziert, wobei K = Breitengrad oder äquivalentes Maß, Y = Längengrad oder äquivalentes Maß und Z = Höhe ist. FP 12 repräsentiert somit einen Punkt im Raum, der gemäß Regeln der FAA (Federal Aviation Administration) eine bestimmte Position für eine Warteschleife mit dem Kompaßorientierungsvektor 13 und der Distanz (oder Zeit bei Geschwindigkeit) 21 zwischen Wendepunkten 20, 24 (und 28, 12) definiert. Die Richtung 15 wird als "abgehend" und die Richtung 17 als "ankommend" bezeichnet. FP 12 wird auch als der erste Wendepunkt (TP1) bezeichnet. Die Distanz 21 (oder Zeit) ist der Abstand zwischen dem zweiten Wendepunkt (TP2) 20 und dem dritten Wendepunkt (TP3) 24 auf dem abgehenden Abschnitt 22 und die äquivalente Distanz 21' zwischen dem vierten Wendepunkt (TP4) 28 und dem festen Punkt (FP) 12 auf dem ankommenden Abschnitt 30. (TP2) 20 und (TP3) 24 auf dem abgehenden Abschnitt 22 liegen symmetrisch mit Bezug auf (TP1) 12 und (TP4) 28 auf dem ankommenden Abschnitt 30. Die Gesamtwarteschleifenlänge 23 ist die Summe der Distanz 21, 21' plus dem Durchmesser 19. Der Warteschleifenperimeter ist die Distanz 21, 21' plus die Summe der Bogenlängen der Wendungen 18 und 26.
  • Häufig werden Warteschleifendistanzen über Zeit bei einer gegebenen Geschwindigkeit definiert. "Distanz" und "Zeit" werden somit hier austauschbar verwendet, um Abstände zwischen Punkten im Raum auszudrücken, wobei es sich versteht, daß "Zeit" Zeit bei einer bekannten Geschwindigkeit bedeutet. Es wird erwartet, daß das Flugzeug in einer spezifizierten Zeit einen Umlauf um die Warteschleife abschließt. Ähnlich ergibt sich der Wendedurchmesser 19 gewöhnlich aus einer Wendung mit "Standardgeschwindigkeit" und besitzt somit einen vorhersehbaren Durchmesser und eine vorhersehbare Bogenlänge, es können aber andere Arten von Wendungen verwendet werden, deren Durchmesser und Bogenlänge von den Flugzeugeigenschaften abhängen. Solche Dinge sind in der Technik wohlbekannt. Im vorliegenden Gebrauch sollen die Wörter "Wendung" und "Standardgeschwindigkeitswendung" eine beliebige Art von Wendung einschließen.
  • In dem Beispiel von 1 tritt das Flugzeug 14 auf der Eintrittsbahn 16, die durch FP 12 verläuft, in die Warteschleife 10 ein. Dies wird als Eintritt des Typs II bezeichnet, weil es in dem Winkel 27 auftritt, der durch die Linie 11 und den Basisvektor 13 gebildet wird, oder äquivalent, wie hier gezeigt, zwischen der Linie 11 und dem ankommenden Abschnitt 30. Der Winkel 27 beträgt 110 Grad, und der Komplementärwinkel 25 beträgt 70 Grad in bezug auf den Vektor 13. Wenn die Eintrittsbahn in dem Winkel 25 liegt, wird sie als Eintritt des Typs I bezeichnet. Warteschleifeneintritte der Bestimmungen müssen innerhalb der Winkel 25 oder 27 liegen.
  • Während das Flugzeug 14 durch FP, (TP1) 12 fliegt, rollt es auf die erste Wendung 18 in Richtung (TP2). Wenn das Flugzeug 14 an dem zweiten Wendepunkt (TP2) 20 die erste Wendung 18 abschließt, rollt es hinaus auf den abgehenden Abschnitt 22 parallel zu dem Warteschleifenvektor 13. Das Flugzeug 14 fliegt weiter auf dem abgehenden Abschnitt 22 zu dem dritten Punkt (TP3) 24 und führt dort die zweite Wendung 26 aus, die zu dem vierten Wendepunkt (TP4) 28 führt, an dem es wieder auf den ankommenden Abschnitt 30 zurück in Richtung FP 12 rollt, der auch der erste Wendepunkt (TP1) ist. Die durch 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 12 gezeigte Sequenz wird wiederholt, so lange das Flugzeug 14 in der Warteschleife 10 bleibt. Wenn die örtliche Flugleitung (STC – Air Traffic Control) das Flugzeug 14 aus der Warteschleife 10 freigibt, flog das Flugzeug 14 in der Vergangenheit zu FP 12 und wendete auf die Ausgangsbahn 32 von FP 12 aus in Richtung des Wegpunkts 34 und seines nächsten Ziels, wie zum Beispiel der örtlichen Flughafen-Landeschleife oder eines anderen durch die ATC bestimmten Orts.
  • Nahezu alle großen Flugzeuge besitzen eine flugtechnische Anlage mit einem Flugverwaltungssystem (FMS) zur Navigation und anderen Funktionen und einen Autopiloten, der das Flugzeug tatsächlich unter der Anleitung des FMS fliegt. Auf der Basis von durch die Crew entweder durch manuelle Eingabe oder aus Computerdateien bereitgestellten Navigations- und Zielinformationen bestimmt das FMS den optimalen Kurs und die optimale Richtung, um verschiedene Wendungen auszuführen und designierte Wegpunkte zu durchfliegen, und der Autopilot (AP) gibt elektronische und/oder hydraulische Befehle an Flugflächenstellglieder aus, um das Flugzeug auf den durch das FMS bereitgestellten Kurs zu lenken. Das FMS verwendet eine Kombination von Crew-Eingaben, gespeicherten Informationen und Flugzeugpositionsdaten von GPS (oder Äquivalenten), um Lenkbefehle für den AP zu erzeugen. Mittel und Verfahren zu diesem Zweck sind in der Technik wohlbekannt. Solche Systeme sind im Handel erhältlich.
  • Häufig wird die Warteschleife 10 per Autopilot geflogen. Das Flugzeug wird durch das Flugverwaltungssystem (FMS) angeleitet, das die derzeitige Position des Flugzeugs und die Warteschleifenflugbahn verfolgt. In dem Speicher des FMS sind Informationen über die Flugeigenschaften des Flugzeugs gespeichert, wie zum Beispiel seine sichere Wendegeschwindigkeit und sicherer Durchmesser, sichere Anstiegs- und Abstiegsgeschwindigkeit und so weiter. Im allgemeinen werden auch der Flugzeug-Flugplan und Informationen über viele Warteschleifen in dem FMS gespeichert, oder auf Computer-Speicherdatenträgern, auf die das FMS zugreifen kann.
  • Nachdem das FMS bei FP 12 mit "Hold" angewiesen wurde, wird es jeden der sukzessiven Wendepunkte 12, 20, 24, 28 nachschlagen oder berechnen und gibt dem Autopiloten Anweisungen, die erforderlichen Manöver zum Eintritt in die Warteschleife 10 auszuführen und das Flugzeug in der Warteschleife 10 zu halten, bis eine Anweisung "Exit Hold" (hier abgekürzt als "EH") empfangen wird. Wenn der Pilot oder Navigator die Schaltfläche oder den Befehl "Exit Hold" umschaltet oder betätigt, gibt das FMS automatisch Anweisungen an den Autopiloten aus, das Flugzeug durch FP 12 auf die Bahn 32 in Richtung des neuen Wegpunkts 34 und seines nächsten Ziels zu lenken. Mittel und Verfahren zur Bestimmung von Flugzeugposition und zur Durchführung solcher Berechnungen und Manöver sind in der Technik wohl bekannt. Wenn als Alternative der AP nicht verwendet wird und der Pilot das Flugzeug aktiv fliegt, kann das FMS dem Piloten Informationen darüber geben, wann ein gegebener Wendepunkt erreicht ist, und die erforderliche Kursänderung, das heißt, das FMS kann den Piloten innerhalb der Warteschleife anleiten und ihn informieren, wann und wie zu verlassen ist.
  • In der Vergangenheit erforderte die FAA, daß Flugzeug 14 beim Eintritt in die Warteschleife 10 und beim Austritt aus ihr durch FP 12 fliegt und daß es innerhalb der Winkel 25, 27 eintritt und auf der Bahn 32 austritt. Dies hat den Nachteil, daß, wenn sich das Flugzeug zum Beispiel auf Wendung 1 18 befindet, wenn die Warteschleifenabgangs- oder -Austrittsnachricht von der ATC erhalten wird und dem FMS der Befehl "Exit Hold" (EH) gegeben wird, das Flugzeug immer noch die gesamte Sequenz 18, 20, 22, 24, 26, 28, 20 zurück zu FP 12 fliegen muß, bevor es aus der Warteschleife 10 austreten kann. Auch wenn sich das Flugzeug auf dem ankommenden Abschnitt 30 befindet, kann ferner die Einschränkung, auf der Bahn 32 durch FP 12 auszutreten, zusätzliche Distanz und Zeit erfordern. Zusätzlich kann die Einschränkung, daß der Eintritt in die Warteschleife 32 durch FP 12 erfolgen muß, auch zusätzliche Zeit und Flugdistanz erfordern. Diese Einschränkungen verschwenden alle Zeit und Kraftstoff. Die FAA hat diese Anforderungen nun für bestimmte Arten von Warteschleifen, die zum Beispiel als die Typen HA oder HM bezeichnet werden, gelockert.
  • Folglich werden ein verbessertes Mittel und Verfahren benötigt, damit das Flugzeug-FMS eine Ausgangsschleife unter Verwendung der geringsten Zeit und Distanz bestimmen kann, abhängig davon, wo in der Warteschleife sich das Flugzeug befindet, wenn der Befehl "Exit Hold" (EH) gegeben wird, und vereinbar mit der Flugsicherheit. Zusätzlich müssen verschiedene Eintrittsbahnen und Umstände berücksichtigt werden. Weiterhin ist es wünschenswert, daß die Leistungskenngrößen des Flugzeugs berücksichtigt werden. Weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorliegenden Abschnitt über den allgemeinen Stand der Technik deutlich.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird ein Programmverfahren zum Steuern oder Anleiten eines Flugzeugs auf einer zulässigen verkürzten Warteschleifenausgangsbahn von seiner aktuellen Position (CP) in einer Warteschleife zum Erreichen eines zulässigen Ausgangspunkts (EP) von der Warteschleife bereitgestellt. Die Warteschleife umfaßt einen ankommenden und abgehenden Abschnitt, eine nahe Wendung, die von einem ersten Wendepunkt (TP1) an einem Einwärtsende des ankommenden Abschnitts zu einem zweiten Wendepunkt (TP2) an einem Einwärtsende des abgehenden Abschnitts führt, und eine ferne Wendung, die von einem dritten Wendepunkt (TP3) an einem Auswärtsende des abgehenden Abschnitts zu einem vierten Wendepunkt (TP4) an einem Auswärtsende des ankommenden Abschnitts führt, und wobei der (EP) auf dem ankommenden Abschnitt liegt und ein symmetrischer Punkt (SP) gegenüber und symmetrisch zu dem (EP) auf dem abgehenden Abschnitt liegt.
  • Wenn ein "Exit Hold" auftritt, bestimmt ein Flugverwaltungssystem (FMS) vorzugsweise auf dem Flugzeug, auf welchem Warteschleifensegment A, B oder C sich das Flugzeug gerade befindet, ob das Segment A zwischen (TP3) und dem (EP) liegt, das Segment B zwischen dem (EP) und dem (SP) liegt und das Segment C zwischen dem (SP) und (TP3) liegt. Wenn sich das Flugzeug gerade auf Segment A befindet, leitet das FMS das Flugzeug entlang der Warteschleife, um den (EP) zu erreichen. Wenn sich das Flugzeug auf Segment B befindet, leitet das FMS das Flugzeug auf der Warteschleife zu dem (SP) und leitet am (SP) eine Wendung in Richtung des ankommenden Abschnitts ein, um im wesentlichen den (EP) direkt zu erreichen. Wenn sich das Flugzeug auf Segment C befindet, bestimmt das FMS die kürzeste Distanz D entlang der Warteschleife von dem (SP) zu dem (CP), leitet eine Wendung zu dem ankommenden Abschnitt an, dann ein Ausrollen auf dem ankommenden Abschnitt und dann einen weiteren Flug um die reziproke Distanz-D, um den (EP) zu erreichen. Am (EP) leitet das FMS eine Wendung zu der gewünschten Abflugbahn an. Bei der bevorzugten Ausführungsform inkrementiert oder dekrementiert das FMS die zu oder von den Wendungen geflogenen Distanzen, um die Flugleitansprechverzögerung zu kompensieren, so daß das Flugzeug an den gewünschten Wegpunkten ankommt. Wenn ein Flugzeug in die Warteschleife eintritt, kann das eintretende Flugzeug auf einer Verlängerung des abgehenden Abschnitts auf den Vektor des abgehenden Abschnitts hinausrollen. Diese Verlängerung wird für die Zwecke der Bestimmung einer verkürzten Ausgangsbahn als Teil von Segment B betrachtet.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform werden vor der Bestimmung, auf welchem Segment sich das Flugzeug befindet, die folgenden Schritte ausgeführt: Bestimmen, ob sich das Flugzeug auf einer Eintrittsbahn in die Warteschleife oder bereits in der Warteschleife befindet; und wenn es sich auf einer Eintrittsbahn befindet, dann Bestimmen eines ersten tangentialen Punkts, an dem die Eintrittsbahn einen ersten Kreis tangential schneidet, wobei der erste Kreis an einem zweiten tangentialen Punkt zu dem abgehenden Abschnitt tangential ist; dann an dem ersten tangentialen Punkt, Anleiten einer Wendung auf den ersten Kreis in Richtung des abgehenden Abschnitts; und an dem zweiten tangentialen Punkt, Anleiten eines Rollout auf eine Bahn, die auf dem abgehenden Abschnitt der Warteschleife liegt oder sich von diesem erstreckt, um das Flugzeug dadurch in die Warteschleife zu bringen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform bestimmt das Verfahren, wenn das Flugzeug in die Warteschleife eintritt, ob die Eintrittsbahn eine Eintrittsbahn des Typs I oder Typs II ist, und berechnet Kreisschnitttangentialpunkte und Kreis-Rollout-Tangentialpunkte entsprechend den Eintritten des Typs I oder Typs II, um das Flugzeug somit auf dem angehenden Abschnitt in die Warteschleife zu bringen.
  • Es wird eine Vorrichtung zum Anleiten eines Flugzeugs entlang eines verkürzten Austritts aus einer Warteschleife bereitgestellt, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: einen Prozessor, einen an den Prozessor angekoppelten Speicher, eine an den Prozeß zum Ankoppeln vom Bediener empfangenen Befehlen an den Prozessor angekoppelte Anzeige- und Befehlseinheit und zum Anzeigen vorgeschlagener Kursänderungen, die durch den Prozessor oder einen an den Prozessor angekoppelten Autopiloten erzeugt werden, um als Reaktion auf Anleitungen von dem Prozessor Flugzeugsteueroberflächen zu betätigen, um so Kursänderungen zu produzieren, oder beiden; ein im Speicher verankertes und durch den Prozessor ausgeführtes Programmverfahren zum Wiedergeben vorgeschlagener Kursänderungen auf der Anzeige oder zum Anleiten des Autopiloten, das Flugzeug zu wenden, oder beides, als Reaktion auf einen vom Benutzer empfangenen Befehl "Exit Hold", wobei das Programmverfahren wie hier zuvor angeführt beschaffen ist.
  • Außerdem wird ein Programmprodukt bereitgestellt, wobei das Programmprodukt ein Programmverfahren zur Bereitstellung einer zulässig verkürzten Warteschleifenausgangsbahn für ein Flugzeug umfaßt, wobei das Programmverfahren von oben angeführter Beschaffenheit ist, und ein das Programmverfahren tragendes Signalträgermedium.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigen:
  • 1 ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer Flugbahn-Warteschleife für ein Flugzeug gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 ein 1 ähnliches vereinfachtes schematisches Diagramm einer Flugbahn-Warteschleife für ein Flugzeug, aber gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein 1 ähnliches vereinfachtes schematisches Diagramm einer Flugbahn-Warteschleife für ein Flugzeug, aber gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und für eine andere Eingangsbahn;
  • 4 ein 1 ähnliches vereinfachtes schematisches Diagramm einer Flugbahn-Warteschleife für ein Flugzeug, aber gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine zusätzliche Eingangsbahn;
  • 5 ein vereinfachtes Flußdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 6 ein vereinfachtes Flußdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
  • 7 ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Flugverwaltungssystems zum Ausführen des Verfahrens von 56.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung ist lediglich von beispielhafter Beschaffenheit und soll die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Erfindung nicht einschränken. Ferner besteht keine Absicht, durch irgendeine in dem vorausgehenden Abschnitt über den Stand der Technik dargelegte Theorie oder die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung eingeschränkt zu werden. Der leichteren Erläuterung halber sind alle hier dargestellten Warteschleifen links umlaufende Warteschleifen, obwohl dies lediglich der Zweckmäßigkeit halber erfolgt und keine Einschränkung darstellen soll. Für Fachleute ist erkennbar, daß die vorliegende Erfindung für nach rechts und nach links wendende, Achter-, umlaufende und andere Arten von Warteschleifen gilt. Distanzen zwischen verschiedenen Punkten auf der Warteschleife (HP) werden auf der Warteschleife gemessen, da sie Distanzen repräsentieren, die das Flugzeug überqueren sollte. Distanzen zwischen den Mitten verschiedener zu der Warteschleife tangentialer Kreise werden in einer zu der Hauptachse der Warteschleife parallelen Richtung gemessen.
  • Im vorliegenden Gebrauch sollen die Wörter "Anleiten" oder "Anleitung" oder äquivalent in Verbindung mit Ausgaben des FMS, wie zum Beispiel (aber ohne Einschränkung) in "eine Wendung anleiten" oder "Anleitung einer Wendung", sowohl Befehle für eine Kursänderung (oder keine Kursänderung), die vom Autopiloten aus gegeben werden, als auch Kursänderungsanweisungen oder -vorschlage umfassen, die dem Piloten auf einer Navigationsanzeige im Cockpit dargestellt werden, oder eine beliebige Kombination davon. Weiterhin werden die Wörter "Ausgangspunkt" und "Abflugpunkt" (abgekürzt "EP") mit Bezug auf den Wegpunkt, an dem eine Wendung aus der Warteschleife heraus erfolgt, austauschbar verwendet. Im vorliegenden Gebrauch bedeuten die Wörter "symmetrisch" oder "symmetrischer Punkt" oder "Symmetriepunkt" (abgekürzt als "SP") entsprechende Positionen auf entgegengesetzten Abschnitten der Warteschleife. Somit sind (TP1) 12 und (TP2) 20 symmetrisch wie auch (TP3) 24 und (TP4) 28. Ähnlich ist in 24 der Punkt 48' auf dem abgehenden Abschnitt 22 in einer Distanz 49' von (TP2) 20 symmetrisch zu dem Ausgangspunkt 48 auf dem ankommenden Abschnitt 30 in der Distanz 49 von (TP1), und der Punkt 58 auf dem abgehenden Abschnitt 22 in der Distanz 55' von (TP2) 20 ist symmetrisch zu dem Punkt 58' auf dem ankommenden Abschnitt 30 in der Distanz 55' von (TP1) und umgekehrt. In 2-4 werden symmetrische Positionen und äquivalente Distanzen mit Apostrophen bezeichnet. Verweise auf ein als FMS abgekürztes Flugverwaltungssystem in Verbindung mit 26 sollen sich auf das System 200 von 7 beziehen. Die Abkürzung "CP" steht für "aktuelle Position".
  • 2 ist ein 1 ähnliches vereinfachtes schematisches Diagramm einer Flugbahn-Warteschleife 40, aber gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Flugzeug 44 tritt auf der Bahn 46 durch den festen Punkt (FP) 12, der auch als der erste Wendepunkt (TP1) bezeichnet wird, in die Warteschleife 40 ein. In dieser Konfiguration sagt man, daß das Flugzeug 44 auf einem Einflug des Direkttyps II (DT2E) aktiv ist. Solange sich das Flugzeug 44 in der Warteschleife 40 befindet, folgt es der Bahn: (TP1, FP) 12, Wendung 18 (FP2) 20, abgehender Abschnitt 22, (TP3) 24, Wendung 26, (TP4) 28 und ankommender Abschnitt 30 zurück zu (TP1, FP) 12. Unter den modifizierten FAA-Regeln kann das Flugzeug 44 über den Abflug- oder Ausgangspunkt 48 in der Offsetdistanz 49 von FP 12 im wesentlichen an einer beliebigen Stelle auf dem ankommenden Abschnitt 30 aus der Warteschleife 40 austreten. Die Position des Abflugpunkts 48 und der Betrag der Offsetdistanz 49 hängen von der Ausgangsbahn 54 und/oder dem Wegpunkt 50 und dem Wenderadius des Flugzeugs ab.
  • Wie hier erläutert werden wird, kann das Flugzeug 44 abhängig davon, wo sich das Flugzeug 44 befindet, wenn das "Exit Hold" (EH) auftritt, auf die Wendung 56, 52 oder 26 ausrollen, um den Abflugpunkt 48 zu erreichen. In 2 ist das Flugzeug 44 gezeigt, das eine verkürzte Ausgangsbahn am Punkt 58 beginnt, um an dem symmetrischen Punkt 58' in der Distanz 59 von dem Abflug- oder Ausgangspunkt 48 anzukommen. Dies geschieht jedoch lediglich zur Veranschaulichung. Es sind mehrere Fälle zu betrachten.
  • Als erstes betrachte man die Situation, in der sich das Flugzeug 44 in dem Warteschleifensegment A befindet, das heißt, mindestens bei (TP3) 24 im Eintritt in die zweite Wendung 19 oder auf dem ankommenden Abschnitt 30 und vor dem Abflugpunkt 48. In dieser Situation ist keine verkürzte Ausgangsbahn möglich, und das Flugzeug 44 wird auf seiner regulären Warteschleifenbahn geleitet, bis es den Ausgangspunkt 48 erreicht, an dem es sich durch den Wegpunkt 50 auf die Ausgangsbahn 58 wendet.
  • Als zweites betrachte man die Situation, in der "Exit Hold" (EH) auftritt, während sich das Flugzeug 44 in dem Warteschleifensegment B befindet, das heißt entweder nach dem Abflugpunkt 48 auf dem ankommenden Abschnitt 30 im Anflug an FP 12 oder auf einer Wendung 18 oder auf dem abgehenden Abschnitt 22 vor dem Erreichen des symmetrischen Punkts 48' in der Distanz 49' von (TP2) 20. Die Distanz 49' ist im wesentlichen gleich der Offsetdistanz 49. Die verkürzte Ausgangsbahn 56, 54 kann mit Ursprung an dem symmetrischen Punkt 48' verwendet werden. Das Flugzeug 44 schließt die Wendung 18 ab, fliegt durch (TP2) 20 und weiter auf dem abgehenden Abschnitt 22 im wesentlichen um die Distanz 49'. Wenn das Flugzeug 44 die Position 48' in der Distanz 49' von (TP2) 20 erreicht, wird die Wendung 56 ausgeführt, um das Flugzeug 44 direkt zu dem Abflugpunkt 48 in der Distanz 49 von FP 12 zu bringen. Diese ist die minimale Fugdistanz und -zeit, um das Flugzeug 44 zu dem Abflug- oder Ausgangspunkt 48 zu bringen.
  • An dem Abflug- oder Ausgangspunkt 48 leitet die FMS eine Wendung durch den Wegpunkt 50 auf die Ausgangsbahn 54 an. Die Abflug- oder Ausgangspunkt-Offsetdistanz 49 kann abhängig von der gewünschten Flugbahn 54 und der Position des Wegpunkts 50 und von einem etwaigen weiteren Ziel variieren. Bei gegebener Position des Wegpunkts 50 oder der Ausgangsbahn 54 wird dann die Abflug- oder Ausgangspunkt-Offsetdistanz 49 aus den Flugzeugkenngrößen und der Geschwindigkeit bestimmt, wodurch wiederum die vordere Distanz bestimmt wird, die erforderlich ist, damit das Flugzeug 44 durch eine Standardgeschwindigibeitswendung (oder eine andere Wendung) von dem Punkt 48 zu dem Punkt 50 und auf die Bahn 54 gebracht wird. Die Abflugdistanz wird um zweimal die Distanz 51 verkürzt, das heißt zweimal die Differenz der Distanz 21, 21' weniger der Distanz 49, 49' (oder äquivalente Zeit). Für Fachleute ist erkennbar, daß die Distanzpaare 21, 21'; 49, 49'; 55, 55'; 57, 57' im wesentlichen innerhalb der normalen Flugbahnfehler gleich sind und daß die Wegpunkte 12, 20; 24, 28; 48, 48' und 58, 58' im wesentlichen symmetrische Positionen auf der Warteschleife einnehmen (wieder innerhalb normaler Flugbahnpositionsfehler). Dies gilt auch für analoge Distanzen und symmetrische Wegpunkte in nachfolgenden Figuren.
  • Drittens betrachte man die Situation, in der sich das Flugzeug 44 auf dem Warteschleifensegment C befindet, das heißt auswärts an einem bestimmten Punkt auf dem Segment 22 zwischen dem symmetrischen Punkt 48' und (TP3) 24, wie zum Beispiel an dem Punkt 58. Wenn "Exit Hold" (EH) auftritt, während sich das Flugzeug 44 in dieser Position befindet, kann die verkürzte Ausgangsbahn (52, 54) verwendet werden. Das FMS bestimmt, wo (oder wann) die Wendung 52 zu beginnen ist, so daß das Flugzeug 44 an der Position 58' in der Distanz 59 von dem Abflugpunkt 48 enden wird. Die Position 58' befindet sich im wesentlichen in der Distanz 55' von FP 12, wobei die Distanz 55' größer als die Offsetdistanz 49 von dem Abflugpunkt 48 zu dem festen Punkt 12 ist. Somit leitet das FMS-System die Wendung 52 in der Distanz 55, 55' von (FP, TP1) 12 und (TP2) 20 ein, um das Flugzeug 44 an die Position 58' zu bringen. An der Position 58' rollt das Flugzeug 44 hinaus auf den ankommenden Abschnitt 30 und dann weiter zu dem Abflug- oder Ausgangspunkt 48. Die Ausgangsdistanz (oder -zeit) wird im Vergleich zum Stand der Technik um zweimal die Distanz 57 verkürzt, das heißt um zweimal die Differenz der Distanz 21, 21' weniger der Distanz 55, 55' (oder äquivalente Zeiten). Wie nachfolgend erläutert werden wird, enthalten die Distanz 55, 55' eine etwaige Kompensation, die erforderlich ist, um die Ansprech- oder Verzögerungszeit des konkreten Flugzeugs zu berücksichtigen.
  • Für Fachleute ist erkennbar, daß das Flugzeug eine endliche Zeit (oder Distanz) braucht, um auf Piloten- oder Autopilotenaktionen anzusprechen. Das FMS berücksichtigt dies, indem ein Befehl oder eine Indikation einer Kursänderung ausreichend im voraus ausgegeben wird, so daß die Flugzeugkursänderung tatsächlich an dem gewünschten Wendepunkt erfolgt. Wenn somit hiermit Wendungen oder andere Manöver erwähnt werden, die in bestimmten Distanzen von verschiedenen Punkten oder Positionen auftreten, sollen solche Distanzen ein jegliches Inkrement oder Dekrement enthalten, das erforderlich ist, um die Verzögerung des Ansprechens des Flugzeugs zu kompensieren. Gewöhnlich kann dies automatisch durch das FMS erzielt werden.
  • 3 ist ein 1 ähnliches vereinfachtes schematisches Diagramm der Flugbahn-Warteschleife 60 für das Flugzeug 64, aber gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine andere Eingangsbahn 62, die nicht durch FP 12 verläuft. Die Eingangsbahn 62 ist eine Eingangsbahn des Typs I. Wie erläutert werden wird, kann das Flugzeug 64, sobald es sich in der Warteschleife 60 befindet, abhängig davon, wo sich das Flugzeug 64 befindet, wenn "Exit Hold" (EH) auftritt, auf die Wendung 56, 52 oder 26 rollen, um den Abflug- oder Ausgangspunkt 48 zu erreichen. In 3 ist das Flugzeug 64 gezeigt, das eine verkürzte Ausgangsbahn an dem Punkt 48' symmetrisch zu dem Abflugpunkt 48 beginnt, dies erfolgt jedoch lediglich zur Veranschaulichung.
  • Der Kreis 63 mit Durchmesser 19 und Mitte 65 ist tangential zu der Verlängerung 74 des abgehenden Abschnitts 22 an dem Tangentialpunkt 2 mit der Abkürzung (TAN2). (TAN2) befindet sich in 3 an dem Punkt 72. Die Mitte des Kreises 63 befindet sich in der ankommenden Distanz 67 von FP 12. Dies wird als der "abgehende Tangentialwendekreis" bezeichnet. Das FMS bestimmt die Position 66, an der (oder wann) die Flugbahn 62 zu dem Kreis 63 tangential wird. Dies wird als der Tangentialpunkt 1 bezeichnet und als TANZ abgekürzt. Bei (TANZ) 66 leitet das FMS eine Wendung auf den Kreis 63 an, um zu bewirken, daß das Flugzeug 64 die Wendung 70 ausführt, um an (TAN2) 72 anzukommen, wo es auf den abgehenden Abschnitt 74, 22 hinausrollt. Das Flugzeug 64 folgt dann der Sequenz (TP3) 24, Wendung 26, (TP4) 28, ankommender Abschnitt 30, (TP1, FP) 12, Wendung 18, (TP2) 20, abgehender Abschnitt 22 usw., um die Warteschleife 60 aufrechtzuerhalten. Wenn "Exit Hold" (EH) empfangen wird, müssen abhängig von der Position des Flugzeugs 64 in der Warteschleife 60 mehrere Fälle betrachtet werden.
  • Als erstes betrachte man die Situation, in der sich das Flugzeug 64 in dem Warteschleifensegment A befindet, das heißt mindestens nach (TP3) 24 auf der zweiten Wendung 62 oder dem ankommenden Abschnitt 30, aber vor dem Abflugpunkt 48. Wenn in dieser Situation "Exit Hold" (EH) auftritt, ist keine verkürzte Ausgangsbahn möglich, und das Flugzeug 64 wird auf seiner regulären Warteschleifenbahn geleitet (Wendung 26, (TP4), ankommender Abschnitt 30 usw.), bis es den Ausgangspunkt 48 erreicht, an dem es durch den Wegpunkt 50 auf die Ausgangsbahn 54 wendet.
  • Zweitens betrachte man die Situation, in der "Exit Hold" (EH) auftritt, während sich das Flugzeug 64 in dem Warteschleifensegment B befindet, das heißt nach dem Abflug- oder Ausgangspunkt 48 auf dem ankommenden Abschnitt 30 im Anflug an FP 12 oder auf der Wendung 8 oder dem abgehenden Abschnitt 22, aber vor dem symmetrischen Punkt 48' gegenüber dem Abflugpunkt 48. Es kann die verkürzte Ausgangsbahn 56, 54 verwendet werden und wird auf dieselbe Weise wie beim Flugzeug 44 für den zweiten Fall (Segment B) in Verbindung mit 2 oben beschrieben bestimmt. Die gesparte Distanz beträgt zweimal die Distanz 51 oder äquivalente Zeit. Wie bereits zuvor in bezug auf Distanzen zu einem Wendepunkt angemerkt wurde, berücksichtigt die Distanz 51 ein etwaiges Inkrement oder Dekrement, das notwendig ist, um die Steueransprechverzögerung des Flugzeugs zu berücksichtigen.
  • Drittens betrachten man die Situation, in der sich das Flugzeug 64 in dem Segment C der Warteschleife 60 abgehend an einer bestimmten Stelle auf dem Segment 22 zwischen (TP2) 20 und (TP3) 24 befindet. Wenn "Exit Hold" (EH) auftritt, während sich das Flugzeug 64 in dem Segment C befindet, wie zum Beispiel an dem Punkt 58 in der Distanz 55 von dem Ausgangspunkt (TP2) 20, kann die verkürzte Ausgangsbahn 52, 54 auf dieselbe Weise und unter den selben Bedingungen wie für das Flugzeug 44 in dem oben in Verbindung mit 2 beschriebenen Fall 3 im Segment C verwendet werden. Die gesparte Distanz beträgt zweimal die Distanz 57 oder äquivalente Zeit. Wie bereits zuvor in bezug auf Distanzen zu einem Wendepunkt erwähnt wurde, berücksichtigt die Distanz 55 ein etwaiges Inkrement oder Dekrement, das notwendig ist, um die Steueran sprechverzögerung des Flugzeugs zu berücksichtigen.
  • Viertens betrachte man die Situation, in der "Exit Hold" auftritt, während sich das Flugzeug 64 in dem Segment E der Warteschleife 60 befindet, das heißt, gerade an dem Tangentialpunkt (TAN1) 66 in die Warteschleife 60 eingetreten ist oder darüber hinaus, aber vor dem Ausgangssymmetriepunkt 48'. In dieser Situation tritt das Flugzeug 64 in die Wendung 70 zu dem Tangentialpunkt (TAN2) 72 ein, an dem es auf den abgehenden Abschnitt 74, 22 hinausrollt und zu der Position 48' in der Distanz 73 von (TAN2) 72 fliegt, wobei die Distanz 73 im wesentlichen gleich der Summe der ankommenden Offsetdistanz 67, 67' zwischen der Mitte 65 des Kreises 63 und FP 12 plus der abgehenden Offsetdistanz 49, 49' zwischen FP 12 und dem Abflugpunkt 48 (oder zwischen (TP2) 20 und dem Symmetriepunkt 48') ist. In diesem Fall wird die Wendung 56 an der Position 48' eingeleitet, um so das Flugzeug 64 direkt zu dem Abflugpunkt 48 zu bringen, an dem es auf die Abflugbahn 54 wendet. Dadurch wird die minimale Zeit und Distanz zum Austritt aus der Warteschleife 60 unter diesen Bedingungen bereitgestellt und zweimal die Distanz 51 oder äquivalente Zeit gespart. Wie bereits zuvor in bezug auf Distanzen zu einem Wendepunkt erwähnt wurde, berücksichtigt die Distanz 73 ein etwaiges Inkrement oder Dekrement, das notwendig ist, um die Steueransprechverzögerung des Flugzeugs zu berücksichtigen.
  • 4 ist ein 1 ähnliches vereinfachtes schematisches Diagramm der Flugbahn-Warteschleife 80 für ein Flugzeug 84, aber gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine andere Eingangsbahn 82. Die Eingangsbahn 82 ist eine Eingangsbahn des Typs II (siehe 1). Der Zweckmäßigkeit der Erläuterung halber wird angenommen, daß die Eingangsbahn 82 durch den FP 12 verläuft, dies ist aber nicht wesentlich. Wie jetzt erläutert werden wird, kann das Flugzeug 84 abhängig davon, wo sich das Flugzeug 84 befindet, wenn "Exit Hold" (EH) auftritt, auf 56, 52 oder 26 hinausrollen, um den Abflugpunkt 48 zu erreichen. In 4 ist das Flugzeug 84 gezeigt, das die verkürzte Ausgangsbahnwendung 52 an dem Punkt 58 beginnt, obwohl dies lediglich zur Veranschaulichung dient.
  • Der Kreis 83 mit dem Durchmesser 19 und der Mitte 84 ist tangential zu dem abgehenden Abschnitt 22 an dem Tangentialpunkt (TAN4) 94, und seine Mitte 85 befindet sich in der abgehenden Distanz 87 von dem FP 12. Das FMS bestimmt die Position (TAN3) 86, an der (oder wann) die Flugbahn 82 zu dem Kreis 83 tangential wird, und leitet eine Wendung auf den Kreis 83 an, um so zu bewirken, daß das Flugzeug 84 die Wendung 90 ausführt, um bei (TAN4) 92 anzukommen, an dem es auf den abgehenden Abschnitt 22 hinausrollt. Das Flugzeug 84 folgt dann der Sequenz (TP3) 24, Wendung 26, (TP4) 28, ankommender Abschnitt 30, (TP1/FP) 12, Wendung 18 (TP2-2) 20, abgehender Abschnitt 22 usw., um die Warteschleife 80 aufrechtzuerhalten. Wenn "Exit Hold" empfangen wird, sind abhängig von der Position des Flugzeugs 84 in der Warteschleife 80 mehrere Fälle zu betrachten.
  • Erstens betrachte man die Situation, in der sich das Flugzeug 84 in dem Warteschleifensegment A befindet, das heißt mindestens nach (TP3) 24 auf der zweiten Wendung 26 oder dem ankommenden Abschnitt 30, aber vor dem Abflugpunkt 48. Wenn "Exit Hold" in dieser Situation auftritt, ist keine verkürzte Ausgangsbahn möglich und, das Flugzeug 84 wird auf ihrer regulären Warteschleifenbahn geleitet, bis es den Abflugpunkt 48 erreicht, an dem es durch den Wegpunkt 50 auf die Ausgangsbahn 54 gewendet wird.
  • Zweitens betrachte man die Situation, in der "Exit Hold" auftritt, während sich das Flugzeug 84 in dem Warteschleifensegment B befindet, das heißt nach dem Abflugpunkt 48 auf dem ankommenden Abschnitt 30 im Anflug an FP 12 oder auf der Wendung 18 oder dem abgehenden Abschnitt 22 vor dem Symmetriepunkt 48' gegenüber dem Abflugpunkt 48. Die verkürzte Ausgangsbahn 56, 54 wird auf dieselbe Weise wie bei dem Flugzeug 44 für den oben in Verbindung mit 2 beschriebenen zweiten Fall (Segment B) bestimmt. Die Ersparnis beträgt zweimal die Distanz 51 oder äquivalente Zeit.
  • Drittens betrachte man die Situation, in der sich das Flugzeug 84 in dem Segment C der Warteschleife 80 an einer bestimmten Stelle auf dem Segment 22 zwischen dem Ausgangssymmetriepunkt 48' und (TP3) 24 befindet, wie zum Beispiel an dem Punkt 58. Wenn "Exit Hold" auftritt, während sich das Flugzeug 84 an dieser Position befindet, kann die verkürzte Ausgangsbahn 52, 54 auf dieselbe Weise und unter denselben Bedingungen wie für das Flugzeug 44 in Segment C in dem oben in Verbindung mit 2 beschriebenen Fall 3 verwendet werden. Das Flugzeug 84 beginnt seine Wendung für einen verkürzten Ausgang am Punkt 58, kommt an dem Symmetriepunkt 58' an, fliegt um die Distanz 79 zu dem Abflugpunkt 48 einwärts und wendet durch den Wegpunkt 50 auf die Abflugbahn 54. Die gesparte Distanz beträgt zweimal die Distanz 57 oder äquivalente Zeit.
  • Viertens betrachte man die Situation, wenn "Exit Hold" auftritt, während sich das Flugzeug 84 in dem Segment E der Warteschleife 80 befindet, das heißt, es ist gerade in die Warteschleife 80 eingetreten und befindet sich an dem Tangentialpunkt (TAN3) 86 oder darüber hinaus, aber vor dem Ausgangssymmetriepunkt 48'. In dieser Situation tritt das Flugzeug 84 in die Wendung 90 zu dem Tangentialpunkt (TAN4) 92 ein und rollt dort auf den abgehenden Abschnitt 22 hinaus und fliegt zu der Position 48' in der Distanz 93 von (TAN4) 92, wobei die Distanz 93 um die Distanz 87' kleiner als die Ausgangs- oder Abflugoffsetdistanz 49, 49' ist. Die Wendung 56 wird an der Position 48' eingeleitet, um das Flugzeug 84 so direkt zu dem Abflugpunkt 48 zu bringen. Dies stellt unter diesen Bedingungen die minimale Zeit und Distanz für den Ausgang aus der Warteschleife 80 bereit und spart zweimal die Distanz 51 oder äquivalente Zeit. Wie bereits in bezug auf Distanzen zu einem Wendepunkt erwähnt wurde, berücksichtigt die Distanz 93 (und andere) ein etwaiges Inkrement oder Dekrement, das notwendig ist, um die Steueransprechverzögerung des Flugzeugs zu berücksichtigen.
  • 5 zeigt ein vereinfachtes Flußdiagramm 100 des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform. Von START 102 aus wird eine Anfrage 104 durch das FMS 200 (siehe 6) ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Warteschleife (abgekürzt "HP") ein Typ ist, für den ein verkürzter Ausgang zulässig ist, wie zum Beispiel die Typen HA oder HM. Wenn die Antwort auf die Anfrage 104 NEIN (FALSCH) ist, ist kein kurzer Ausgang zulässig, und der Prozeß schreitet zum Block 106 und ENDE 124 voran. Wenn die Antwort auf die Anfrage 104 JA (WAHR) ist, wird in der Anfrage 108 bestimmt, ob sich das Flugzeug bereits in einer Warteschleife (d.h. "HP") befindet oder nicht oder in eine Warteschleife eintritt (d.h. "E"). Wenn die Antwort auf die Anfrage 108 "E" ist, kehrt der Prozeß in einer Schleife zu der Anfrage 108 zurück, bis HP erhalten wird. Wenn die Antwort auf die Anfrage 108 "HP" ist, das heißt, daß sich das Flugzeug in der Warteschleife befindet, dann führt der Prozeß 100 die Anfrage 110 aus, um zu bestimmen, ob ein "Exit Hold" aufgetreten ist (abgekürzt als "EH?"), das heißt, einen Befehl oder eine Freigabe erhalten hat, die das Flugzeug anleitet, aus der Warteschleife auszutreten. Wenn das Ergebnis der Anfrage 110 NEIN (FALSCH) ist, kehrt der Prozeß in einer Schleife zu der Anfrage 110 zurück, bis ein JA (WAHR) erreicht wird, woraufhin Block 116 ausgeführt wird. Bei der Ausführungsform von
  • 5 wird ein Flugzeug auf dem Segment E von 3-4, d.h. das in die Warteschleife eintritt, als auf Segment B befindlich behandelt, da die nächste Position, an der das Flugzeug mit einem verkürzten Ausgangsmanöver beginnen kann, der Ausgangssymmetriepunkt 48' ist, genauso wie bei einem Flugzeug, das sich bereits in der Warteschleife auf Segment B befindet.
  • Unter Verwendung von Informationen zum Beispiel von einer GPS- oder äquivalenten Positionsfindevorrichtung in dem Navigationssubsystem 224 (siehe 7) und von in dem Speicher 206 des FMS 200 gespeicherten oder durch den Piloten eingegebenen Informationen über die HP bestimmt das FMS 200 (siehe 7) im Block 116 das HP-Segment, auf dem sich das Flugzeug gerade befindet. Es gibt drei mögliche HP-Segmente, auf denen sich das Flugzeug befinden kann: Segment A, B oder C (siehe 24). Wenn sich das Flugzeug im Segment A befindet, ist ein verkürzter Ausgang nicht durchführbar, und der Prozeß 100 schreitet zu dem Block 106 "kein kurzer Ausgang" und ENDE 124 voran.
  • Wenn sich das Flugzeug in dem HP-Segment B befindet, schreitet der Prozeß 100 zum Block 118 voran, in dem das FMS 200 die Distanz D1 auf dem Warteschleifen-Flugweg von der aktuellen Flugzeugposition zu dem Ausgangssymmetriepunkt 48' bestimmt. Das FMS leitet das Flugzeug entlang des HP-Flugweges, bis es den Ausgangssymmetriepunkt 48' erreicht, woraufhin das Flugzeug im Block 120 auf der Bahn 56 zu dem ankommenden Abschnitt 30 gewendet wird (z.B. unter Verwendung des Autopilot-Subsystems 222 von 7), um an dem Ausgangs- oder Ablugpunkt 48 anzukommen, siehe 24). Im Block 122 von 5 leitet das FMS 200 an, daß das Flugzeug auf die Abflugbahn 54 wendet, und der Prozeß 100 ist bei ENDE 124 für diesen Umstand abgeschlossen.
  • Wenn sich das Flugzeug in dem HP-Segment C befindet, zum Beispiel an dem Punkt 58 in 24, schreitet der Prozeß 100 zu dem Block 126 voran, in dem das FMS 200 die Distanz D2 von dem Ausgangssymmetriepunkt 48' zu der aktuellen Flugzeugposition 58 bestimmt. In 24 entspricht die Distanz D2 der Distanz 59, 59'. Im Block 128 leitet das FMS 200 eine Wendung auf die Bahn 52 in der Distanz D2 von dem symmetrischen Punkt 48' in die Richtung zu dem symmetrischen Punkt 58' auf dem ankommenden Abschnitt 30 an. Im Block 130 leitet das FMS 200 das Flugzeug an, um die Distanz D2 in einer reziproken Richtung (d.h. -D2) auf dem ankommenden Abschnitt 30 zu dem Ausgangspunkt 48 voranzurücken. Im Block 122 leitet das FMS 200 das Flugzeug an, auf die Abflugbahn 54 an dem Ausgangspunkt 48 zu wenden, und der Prozeß 100 ist bei ENDE 124 für diesen Umstand abgeschlossen.
  • Wie bereits erwähnt, enthalten Distanzen, wie z.B. D1, D2, wünschenswerterweise die Steueransprechverzögerung des Flugzeugs. Zum Beispiel kann das Flugzeug im Segment C das EH ausführen, sobald es auftritt, da es sich bereits in einem Segment befindet, in dem ein verkürzter Ausgang möglich ist. Es muß nicht warten, bis es den Ausgangssymmetriepunkt 48' erreicht, wie im Segment B. Somit berücksichtigt die Distanz D2 die für die Flugzeugansprechverzögerung erwartete Verzögerung, d.h. die Zeit- und Distanzdifferenz von dem Zeitpunkt, wenn das FMS 200 (z.B. durch den Autopiloten 222 oder den Piloten) die Steuerflächen anleitet, die Orientierung zu ändern, und dem Zeitpunkt, wenn das Flugzeug tatsächlich beginnt, auf die Bahn 52 aufzurollen. Diese Verzögerungszeit (oder -distanz) hängt von den Flugeigenschaften des konkreten Flugzeugs ab, die in dem Speicher 206 des FMS 299 gespeichert sind und wird durch das FMS 200 bei der Bestimmung von D2 berücksichtigt. Wenn das Flugzeug in einer reziproken Richtung auf dem ankommenden Abschnitt 30 um die Distanz -D2 von dem Symmetriepunkt 58 aus fliegt, kommt das Flugzeug auf diese Weise im wesentlichen an dem Ausgangspunkt 48 an.
  • 6 ist ein vereinfachtes Flußdiagramm des Verfahrens 102 der vorliegenden Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei dem gezeigt ist, wie die in 34 dargestellten Eintrittsmanöver ermöglicht werden. Blöcke oder Anfragen 104130 von 6 führen dieselben Funktionen wie ähnlich bezifferte Blöcke oder Anfragen in 5 aus.
  • Nunmehr mit Bezug auf die Anfrage 108 in 6 führt der Prozeß 102, wenn das Ergebnis der Anfrage 108 "E" ist, was bedeutet, daß das Flugzeug in die HP eintritt, die Anfrage 114 aus, um den Typ des Eintritts zu bestimmen, d.h. Typ I (abgekürzt als T-I) oder den Typ II (abgekürzt als T-II), wie zuvor in Verbindung mit 1 besprochen. Wenn das Ergebnis der Anfrage 114 T-II ist, berechnet das FMS 200 in Block 134 den Tangentialpunkt (TANZ) zu dem abgehenden (OB-)Tangentialwendekreis 83 (siehe 4), den die Bahn 82 des eintretenden Flugzeugs durchlaufen wird. Zum Beispiel schneidet in 4 die ankommende Flugbahn 82 den Tangentialkreis 83 an dem Tangentialpunkt 86 mit der Bezeichnung (TANZ). Der abgehende (OB-)Tangentialkreis 83 ist tangential zu dem abgehenden Abschnitt 22 an dem Tangentialpunkt 92 mit der Bezeichnung (TAN2). In Block 136 leitet das FMS 200 das Flugzeug an, auf diesen Tangentialwendekreis (z.B. Kreis 83 und Bogen 90 in 4) zu wenden. Das Flugzeug fliegt auf diesem Kreis, bis es (TAN2) erreicht, wo dieser Kreis tangential zu dem abgehenden (OB-)Abschnitt 22 ist, und rollt im Schritt 138 hinaus auf den abgehenden Abschnitt 22 bei TAN2. Der Prozeß schreitet nun zu der EH-Anfrage 110 voran, in der das Verfahren dieselbe Prozedur wie für ein bereits in der Warteschleife befindliches Flugzeug befolgt.
  • Wenn das Ergebnis der Anfrage 114 T-I ist, berechnet das FMS 200 im Block 140 den Tangentialpunkt (TAN3) zu dem abgehenden (OB-)Tangentialwendekreis 63 (siehe 3), den die Bahn 62 des eintretenden Flugzeugs durchlaufen wird. Zum Beispiel schneidet in 3 die ankommende Flugbahn 62 den Tangentialkreis 63 an dem Tangentialpunkt 66 mit der Kennzeichnung (TAN3). Der abgehende (OB-)Tangentialkreis 63 ist tangential zu dem abgehenden Abschnitt 22 oder seiner Verlängerung 74 an dem Tangetialpunkt 72 mit der Kennzeichnung (TAN4). Im Block 142 weist das FMS 200 das Flugzeug an, auf diesen Tangentialwendekreis (z.B. Kreis 63 und Bogen 70 in 3) zu wenden. Das Flugzeug fliegt auf diesem Kreis, bis es (TAN4) erreicht, an dem dieser Kreis tangential zu dem abgehenden (OB-)Abschnitt 22 oder der Verlängerung 74 ist. Die Verlängerung 74 des abgehenden Abschnitts 22 wird als Teil des abgehenden Abschnitts 22 betrachtet. Im Schritt 144 rollt das Flugzeug auf den abgehenden (OB-)Abschnitt 22, 74 bei (TAN4) 72. Sobald es sich auf dem abgehenden Abschnitt 22, 74 befindet, schreitet das Verfahren zu der Anfrage 110 voran und befolgt denselben Prozeß wie für ein bereits in der Warteschleife befindliches Flugzeug, wie zuvor in Verbindung mit 5 beschrieben.
  • 7 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm des Flugverwaltungssystems (FMS) 200 zum Ausführen des in 56 dargestellten Verfahrens. Das FMS 200 umfaßt eine Steuerung 202 mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 204 und Speicher 206. Der Speicher 206 enthält nützlicherweise bestimmte oder alle Elemente der folgenden Gruppe: nichtflüchtiger Speicher (NVM) 205, Nurlesespeicher (ROM) 207 und Direktzugriffs- oder anderer Temporärspeicher (RAM) 209. Die CPU 204 und der Speicher 206 sind über den Bus 212 mit der Eingabe/Ausgabe (E/A) 210 verbunden, die ihrerseits über Busse 214 mit verschiedenen Subsystemen kommuniziert. Typische Subsysteme sind das Triebwerkverwaltungs-Subsystem 216, das Kommunikations-Subsystem 218, das Cockpit-Subsystem 220, das Autopilot-Subsystem 222 und das Navigations-Subsystem 224. Es können auch weniger oder zusätzliche Subsysteme 226 vorliegen. Das Cockpit-Subsystem 220 enthält die Cockpit-Displays, auf denen Navigationsinformationen, Flugzeug-Notlagenparameterinformationen, Kraftstoff- und Triebwerkstatus und andere Informationen angezeigt werden. Solche Displays sind in der Technik wohlbekannt. Das Cockpit-Subsystem 220 enthält außerdem verschiedene Steuertafeln, über die der Pilot oder Navigator den Befehl "Exit Hold" (EH) in das FMS 200 eingeben kann, nachdem er zum Beispiel eine entsprechende Funknachricht von der Flugverkehrsleitung empfangen hat. Das Autopilot-Subsystem 222 steuert die Flugflächenstellglieder, die die Bahn des Flugzeugs ändern, um die durch das FMS 200 gegebenen Navigationsanleitungen zu befolgen. Das Navigations-Subsystem 224 führt der Steuerung 202 aktuelle Positionsinformationen zu. Obwohl 7 eine konkrete Architektur darstellt, die für die Ausführung der Programmverfahren oder -prozesse von 56 geeignet ist, können auch andere FMS-Architekturen verwendet werden und sollen in dem Ausdruck "Flugverwaltungssystem" und in der Abkürzung „FMS" oder "FMS 200", die hier verwendet werden, mit eingeschlossen sein.
  • Nützlicherweise sind Computeranweisungen für die Programmprozesse 100, 102 (siehe 56) zusammen mit Karten-, Wegpunkt-, Warteschleifen- und anderen zur Bestimmung der gewünschten Flugbahnen, Wegpunkte, Wendungen und anderer Flugzeugmanöver nützlichen Informationen in dem Speicher 206 verankert. Während das FMS 200 die Schritte der Programmprozesse 100, 102 ausführt, verwendet es Informationen aus dem Navigations-Subsystem 224 und in dem Speicher 206 gespeicherte Routen-, Warteschleifen- und Flugzeugleistungsfähigkeitsinformationen. Solche Informationen werden zweckmäßigerweise vom Piloten oder Navigator über das Cockpit-Subsystem 220 eingegeben und/oder von Computermedien, wie zum Beispiel solche Informationen enthaltende CD-ROMs, erhalten oder eine Kombination davon. Computermedienlesegeräte sind zweckmäßigerweise ein Teil des Cockpit-Subsystems 220.
  • Für Fachleute wird auf der Basis der hier angegebenen Erläuterung erkennbar sein, daß das FMS 200 dem Autopilot-Subsystem 22 befehlen kann, die Flugsteueroberfläche des Flugzeugs ohne direkten menschlichen Eingriff zu bewegen, um einen Flug auf der gewünschten verkürzten Ausgangsflugbahn zu erzielen. Wenn der Autopilot ausgeschaltet ist, kann das FMS 200 als Alternative zum Beispiel über ein Display in dem Cockpit-Subsystem 220 Kursänderungsanleitungen oder -vorschläge für den Piloten geben, die, wenn sie vom Piloten befolgt werden, bewirken, daß das Flugzeug auf der gewünschten verkürzten Ausgangsflugbahn fliegt. Die vorliegende Erfindung soll nicht auf ein konkretes Verfahren zum Fliegen des Flugzeugs beschränkt werden, und die Begriffe "anleiten" oder "Anleiten" sollen umfassen, Autopilot-Befehle auszugeben oder Pilotenanleitungen oder -vorschläge auszugeben, oder eine Kombination davon, oder ein beliebiges anderes Mittel zum Bestimmen der Flugbahn des Flugzeugs.
  • Obwohl mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der obigen ausführlichen Beschreibung der Erfindung angegeben wurde, versteht sich, daß es enorm viele Varianten gibt. Außerdem versteht sich, daß die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhafte Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Schutzumfang der Erfindung auf keinerlei Weise einschränken sollen. Stattdessen gibt die obige ausführliche Beschreibung Fachleuten einen zweckmäßigen Wegweiser zur Implementierung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Es versteht sich, daß verschiedene Änderungen an der Funktion und Anordnung von Elementen, die in einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben werden, vorgenommen werden können, ohne von dem in den angefügten Ansprüchen definierten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Bereitstellen einer zulässigen verkürzten Warteschleifenausgangsbahn für ein Flugzeug von seiner aktuellen Position in einer Warteschleife zu einem zulässigen Ausgangspunkt (48) von der Warteschleife, wobei die Warteschleife einen ankommenden und einen abgehenden Abschnitt (30, 22), eine nahe Wendung (18), die von einem ersten Wendepunkt (12) an einem Einwärtsende des ankommenden Abschnitts (30) zu einem zweiten Wendepunkt (20) an einem Einwärtsende des abgehenden Abschnitts (22) führt, und eine ferne Wendung (26), die von einem dritten Wendepunkt (24) an einem Auswärtsende des abgehenden Abschnitts (22) zu einem vierten Wendepunkt (28) an einem Auswärtsende des ankommenden Abschnitts (30) führt, und wobei der Ausgangspunkt (48) auf dem ankommenden Abschnitt (30) liegt und ein symmetrischer Punkt (48') gegenüber und symmetrisch zu dem Ausgangspunkt (48) auf dem abgehenden Abschnitt (22) liegt, umfaßt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Bestimmen eines Warteschleifensegments A, B oder C, auf dem sich das Flugzeug gerade befindet, das heißt, auf dem Segment A zwischen dem dritten Wendepunkt (24) und dem Ausgangspunkt (48) oder auf dem Segment B zwischen dem Ausgangspunkt (48) und dem symmetrischen Punkt (48') oder auf C zwischen dem symmetrischen Punkt (48') und dem dritten Wendepunkt (24), und (a.1) wenn es sich auf dem Segment A befindet: Anleiten des Flugzeugs entlang der Warteschleife, um den Ausgangspunkt (48) zu erreichen, oder (a.2) wenn es sich auf dem Segment B befindet: Anleiten des Flugzeugs entlang der Warteschleife zu dem symmetrischen Punkt (48'), und an dem symmetrischen Punkt (48'), Anleiten einer Wendung in Richtung des ankommenden Abschnitts (30), um den Ausgangspunkt (48) im wesentlichen direkt zu erreichen; oder (a.3) wenn es sich auf dem Segment C befindet: Bestimmen der kürzesten Distanz D entlang der Warteschleife von dem symmetrischen Punkt (48') zu der aktuellen Position, Anleiten einer Wendung zu dem ankommenden Abschnitt (30) und weiter entlang dem ankommenden Abschnitt (30) um reziproke Distanz -D, um den Ausgangspunkt (48) zu erreichen; und (b) an dem Ausgangspunkt (48), Anleiten einer Wendung zu der gewünschten Abflugbahn (54).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem folgenden Schritt vor Schritt (a.1): Bestimmen, ob ein "Exit Hold" aufgetreten ist, und wenn das "Exit Hold" nicht aufgetreten ist, Wiederholen dieses Schritts, bis das "Exit Hold" aufgetreten ist, und dann Fortfahren.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei D eine Flugleit-Verzögerungsdistanz enthält.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Segment B eine lineare Verlängerung des abgehenden Abschnitts enthält, die sich in einer ankommenden Richtung von dem zweiten Wendepunkt aus erstreckt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den folgenden Schritten vor Schritt (a): (1) Bestimmen, ob sich das Flugzeug auf einer Eintrittsbahn in die Warteschleife oder bereits in der Warteschleife befindet; und (2) wenn es sich auf einer Eintrittsbahn in die Warteschleife befindet, zuerst Ausführen der Schritte (2.1)–(2.3), andernfalls Überspringen der Schritte (2.1)–(2.3); (2.1) Bestimmen eines ersten tangentialen Punkts, an dem die Bahn des eintretenden Flugzeugs einen ersten Kreis tangential schneidet, wobei der erste Kreis an einem zweiten tangentialen Punkt zu dem abgehenden Abschnitt tangential ist; (2.2) an dem ersten tangentialen Punkt, Anleiten einer Wendung auf den ersten Kreis in Richtung des abgehenden Abschnitts der Warteschleife; (2.3) an dem zweiten tangentialen Punkt, Anleiten eines Rollout auf den abgehenden Abschnitt der Warteschleife, um dadurch in der Warteschleife anzukommen; und (2.4) Fortfahren mit Schritt (a).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit den folgenden Schritten vor Schritt (2.1): Bestimmen, ob die Eintrittsbahn eine Eintrittsbahn des Typs I oder eine Eintrittsbahn des Typs II ist, und wenn sie eine Eintrittsbahn des Typs I ist, Ausführen der Schritte (2.1)–(2.3), wobei der erste und der zweite tangentiale Punkt für den Eintritt des Typs I gelten und der zweite tangentiale Punkt auf einer Verlängerung des abgehenden Abschnitts liegen kann, wobei ein solcher Ort zur Bestimmung einer verkürzten Warteschleifenausgangsbahn innerhalb des Segments B betrachtet wird, oder wenn er eine Eintrittsbahn des Typs II ist, Ausführen der Schritte (2.1)–(2.3), wobei der erste und der zweite tangentiale Punkt für den Eintritt des Typs II gelten und der zweite tangentiale Punkt zwecks der Bestimmung einer verkürzten Warteschleifenausgangsbahn als innerhalb des Segments B befindlich betrachtet wird, und dann Fortfahren zu Schritt (2.4).
  7. Vorrichtung zum Anleiten eines Flugzeugs auf einer zulässigen verkürzten Warteschleifenausgangsbahn von seiner aktuellen Position in einer Warteschleife zu einem zulässigen Ausgangspunkt (48) von der Warteschleife, wobei die Warteschleife einen ankommenden und einen abgehenden Abschnitt (30, 22), eine nahe Wendung (18), die von einem ersten Wendepunkt (12) an einem Einwärtsende des ankommenden Abschnitts (30) zu einem zweiten Wendepunkt (20) an einem Einwärtsende des abgehenden Abschnitts (22) führt, und eine ferne Wendung (26), die von einem dritten Wendepunkt (24) an einem Auswärtsende des abgehenden Abschnitts (22) zu einem vierten Wendepunkt (28) an einem Auswärtsende des ankommenden Abschnitts (30) führt, und wobei der Ausgangspunkt (48) auf dem ankommenden Abschnitt (30) liegt und ein symmetrischer Punkt (48') gegenüber und symmetrisch zu dem Ausgangspunkt (48) auf dem abgehenden Abschnitt (22) liegt, umfaßt, umfassend: (1) einen Prozessor; (2) einen an den Prozessor angekoppelten Speicher; (3) eine an den Prozessor angekoppelte Anzeigeeinheit zum Angeben empfohlener Kursänderungen oder einen an den Prozessor angekoppelten Autopiloten zum Betätigen von Flugzeug-Steuerflächen, um Kursänderungen zu produzieren, oder beides; (4) ein im Speicher verankertes Programm, das durch den Prozessor ausgeführt wird, um Kursänderungen auf der Anzeige oder dem Autopiloten oder beiden anzuleiten, das Anweisungen aufweist, die dafür ausgelegt sind, die folgenden Schritte auszuführen: (4.a) Bestimmen eines Warteschleifensegments A, B oder C, auf dem sich das Flugzeug gerade befindet, das heißt, auf dem Segment A zwischen dem dritten Wendepunkt (24) und dem Ausgangspunkt (48) oder auf dem Segment B zwischen dem Ausgangspunkt (48) und dem symmetrischen Punkt (48') oder auf C zwischen dem symmetrischen Punkt (48') und dem dritten Wendepunkt (24), und (4.a.1) wenn es sich auf dem Segment A befindet: Anleiten des Flugzeugs entlang der Warteschleife, um den Ausgangspunkt (48) zu erreichen, oder (4.a.2) wenn es sich auf dem Segment B befindet: Anleiten des Flugzeugs entlang der Warteschleife zu dem symmetrischen Punkt (48'), und an dem symmetrischen Punkt (48'), Anleiten einer Wendung in Richtung des ankommenden Abschnitts (30), um den Ausgangspunkt (48) im wesentlichen direkt zu erreichen; oder (4.a.3) wenn es sich auf dem Segment C befindet: Bestimmen der kürzesten Distanz D entlang der Warteschleife von dem symmetrischen Punkt (48') zu der aktuellen Position, Anleiten einer Wendung zu dem ankommenden Abschnitt (30) und weiter entlang dem ankommenden Abschnitt (30) um reziproke Distanz-D, um den Ausgangspunkt (48) zu erreichen; und (4.b) an dem Ausgangspunkt (48), Anleiten einer Wendung zu der gewünschten Abflugbahn (54).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das im Speicher verankerte Programm ferner vor Schritt (4.a.1) den folgenden Schritt umfaßt: Bestimmen, ob ein "Exit Hold" aufgetreten ist, und wenn das "Exit Hold" nicht aufgetreten ist, Wiederholen dieses Schritts, bis das "Exit Hold" aufgetreten ist, und dann Fortfahren.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei D eine Flugleit-Verzögerungsdistanz enthält, die durch den Prozessor unter Verwendung von in dem Speicher gespeicherten Flugzeugleistungsdaten bestimmt wird.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Segment B eine lineare Verlängerung des abgehenden Abschnitts enthält, die sich in einer ankommenden Richtung von dem zweiten Wendepunkt aus erstreckt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das im Speicher verankerte Programm ferner vor Schritt (4.a) die folgenden Schritte umfaßt: (i) Bestimmen, ob sich das Flugzeug auf einer Eintrittsbahn in die Warteschleife oder bereits in der Warteschleife befindet; und (ii) wenn es sich auf einer Eintrittsbahn in die Warteschleife befindet, zuerst Ausführen der Schritte (ii.1)–(ii.3), andernfalls Überspringen der Schritte (ii.1)–(ii.3); (ii.1) Bestimmen eines ersten tangentialen Punkts, an dem die Bahn des eintretenden Flugzeugs einen ersten Kreis tangential schneidet, wobei der erste Kreis an einem zweiten tangentialen Punkt zu dem abgehenden Abschnitt tangential ist; (ii.2) an dem ersten tangentialen Punkt, Anleiten einer Wendung auf den ersten Kreis in Richtung des abgehenden Abschnitts der Warteschleife; (ii.3) an dem zweiten tangentialen Punkt, Anleiten eines Rollout auf den abgehenden Abschnitt der Warteschleife, um dadurch in der Warteschleife anzukommen; und (iii) Fortfahren mit Schritt (4.a).
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das im Speicher verankerte Programm ferner vor Schritt (ii.1) die folgenden Schritte umfaßt: Bestimmen, ob die Eintrittsbahn eine Eintrittsbahn des Typs I oder eine Eintrittsbahn des Typs II ist, und wenn sie eine Eintrittsbahn des Typs I ist, Ausführen der Schritte (ii.1)–(ii.3), wobei der erste und der zweite tangentiale Punkt für den Eintritt des Typs I gelten und der zweite tangentiale Punkt auf einer nach innen gerichteten Verlängerung des abgehenden Abschnitts liegen kann, wobei ein solcher Ort zur Bestimmung einer verkürzten Warteschleifenausgangsbahn innerhalb des Segments B betrachtet wird, oder wenn er eine Eintrittsbahn des Typs II ist, Ausführen der Schritte (ii.1)–(ii.3), wobei der erste und der zweite tangentiale Punkt für den Eintritt des Typs II gelten und der zweite tangentiale Punkt zwecks der Bestimmung einer verkürzten Warteschleifenausgangsbahn als innerhalb des Segments B befindlich betrachtet wird, und dann Fortfahren zu Schritt (iii).
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