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TECHNISCHES GEBIET
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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.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den folgenden
Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente
bezeichnen. Es zeigen:
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1 ein
vereinfachtes schematisches Diagramm einer Flugbahn-Warteschleife
für ein
Flugzeug gemäß dem Stand
der Technik;
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2 ein 1 ähnliches
vereinfachtes schematisches Diagramm einer Flugbahn-Warteschleife
für ein
Flugzeug, aber gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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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;
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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;
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5 ein
vereinfachtes Flußdiagramm
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform;
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6 ein
vereinfachtes Flußdiagramm
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
und
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7 ein
vereinfachtes schematisches Diagramm eines Flugverwaltungssystems
zum Ausführen
des Verfahrens von 5–6.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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 2–4 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 2–6 sollen
sich auf das System 200 von 7 beziehen.
Die Abkürzung "CP" steht für "aktuelle Position".
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 2–4).
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 2–4).
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 2–4, 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 2–4 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 3–4 dargestellten
Eintrittsmanöver
ermöglicht
werden. Blöcke
oder Anfragen 104–130 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 5–6 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 5–6 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 5–6)
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.