DE69626222T2

DE69626222T2 - Anlage zur verbesserung von navigation und überwachung bei schlechter sicht

Info

Publication number: DE69626222T2
Application number: DE69626222T
Authority: DE
Inventors: Jun Victor J Norris
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2016-05-31
Also published as: CA2224989C; CA2224989A1; AU6026296A; KR100434747B1; JP3824646B2; KR19990022060A; US5719567A; EP0880769A1; CN1189231A; EP0880769B1; JP2001501751A; CN1114182C; EP0880769A4; DE69626222D1; WO1996038831A1; ATE232631T1

Description

Technischer Bereich

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Verbesserung der Navigation oder Überwachung, und insbesondere auf eine Anlage zur Lieferung des Ortes und der charakteristischen Merkmale von relevanten Objekten und/oder Bereichen, wie beispielsweise Flugzeug- und rollbahnlichter, verwendbar bei schlechten Sichtverhältnissen.

Hintergrund der Erfindung

Bei klaren Wetterverhältnissen verbreitet sich Licht aufgrund von Absorption und Streuung mit nur geringem Verlust durch die Atmosphäre. Sind jedoch Aerosole und Moleküle, die zu verschiedenen widrigen Wetterverhältnissen, wie beispielsweise Nebel, Regen oder Schnee, beitragen, in ausreichender Menge in der Atmosphäre vorhanden, können sie Licht in einem Ausmaß absorbieren und streuen, dass die Verluste bedeutend sind und die Sichtweite ernsthaft herabgesetzt wird. In verschiedenen Situationen kann eine solche Sichtweite kostspielige Störungen und ein gefährliches Informationsloch betreffend des Ortes und der charakteristischen Merkmale von kritischen Objekten und/oder Bereichen darstellen.
Im Stand der Technik wurden Anlagen verwendet, um das menschliche Auge beim Lokalisieren und Wahrnehmen von Objekten und/oder Bereichen unter widrigen Wetterverhältnissen zu ergänzen. Idealerweise weisen solche Anlagen die Fähigkeit auf, das Wetter zu "durchdringen", d. h., Informationen über den Ort und über charakteristische Merkmale des gewünschten Objekts und/oder Bereiches im gleichen Kontext wie bei klaren Sichtverhältnissen erhältlich an einen Bediener zu liefern.
Solche Anlagen sind von besonderer Bedeutung für die Luftfahrt, wo schlechte Sichtverhältnisse sich spontan entwickeln und eine zeitkritische Reaktion erfordern. Trotz hoch entwickelter und kostspieliger Luftfahrtelektronik bedeuten Wetterverhältnisse immer noch Beschränkungen für Landeanflüge. Diese Beschränkungen müssen einkalkuliert werden bei den Fähigkeiten des Flugzeugs, des Piloten und der an dem Flughafen installierten Ausstattung. Jede Menge von Fähigkeiten ist verbunden mit einer minimalen Gipfelhöhensichtweite und minimalen Rollbahnsichtverhältnissen, bevor die Landung erlaubt wird. Beim Betrieb mit Instrumentenflugregeln (IFR = Instrument Flight Rules) kann ein Pilot über eine spezifizierte Distanz von der Rollbahn geführt werden durch Hinweise von Gleitweg-Abweichungen, die auf der Instrumententafel des Flugzeugs dargestellt werden. Solche Gleitweg-Abweichungen werden üblicherweise durch Landungsführungssysteme bereit gestellt, wie beispielsweise Instrumenten-Landesysteme (ILS = Instrument Landing Systems), Mikrowellen- Landesysteme (MLS = Microwave Landing Systems) oder globale Positionsbestimmungssysteme (GPS/GNSS), die mittels Hochfrequenzübertragungen (HF) mit dem Flugzeug verbunden sind. Wenn bei einer spezifizierten Distanz der Pilot nicht in der Lage ist, charakteristische Merkmale der Rollbahn wie durch die FAA (Federal Aviation Administration; Luftfahrtbehörde der USA) festgesetzt zu sehen, muss der Pilot einen Fehlanflug durchführen. Um diese Zwischenfälle zu minimieren, ändern Fluglotsen häufig die Route eines Flugzeugs oder geben einem Flugzeug, das zu einem betroffenen Flughafen fliegt, keine Starterlaubnis. Egal welche Alternative, diese Verfahren verursachen bei den Passagieren und der Flugcrew Angst, verursachen zusätzliche Ausgaben, resultieren in Verzögerungen und Störungen des Flugplans und reduzieren Spielräume bei der Betriebssicherheit.
Bei Abnehmen der Sichtverhältnisse und Umwandeln der Landebedingungen von Kategorie I über Kategorie II zu verschiedenen Graden von Kategorie III, werden die Fähigkeiten des Piloten, das Flugzeug zu bedienen, durch zunehmende Ebenen von hoch entwickelter Ausstattung gesteigert. Diese Anpassung besteht als Bestätigung anspruchsvollerer Kriterien für die erforderliche Navigationsleistung (RNP = Required Navigation Performance), wenn sich der sichtbare Bereich der Rollbahn vermindert. Eine Ebene von hoch entwickelter Ausstattung beinhaltet einen Autopiloten, der bei der Durchführung der Flugsteuerungen hilft. Idealerweise können, bei Kategorie III-Bedingungen, die Gleitweg-Abweichungen durch den Autopiloten direkt mit dem Flugzeug verbunden werden, so dass das Flugzeug automatisch zur Rollbahn sinkt und in einer Abfanglandung landet, wobei der Pilot "Pilot-unbeteiligt" ist. In gängiger Praxis wird dieser "Pilot-unbeteiligt"-Modus jedoch selten aufgerufen aufgrund hoher Einbaukosten. RNP in dieser Instanz verlangt strikte Zertifizierungskriterien hinsichtlich Integrität, Verfügbarkeit, Kontinuität von Service und Genauigkeit. Kosten für Ausstattung und Wartung sowie fortwährendes Training der Fertigkeit, das für die Erfüllung notwendig ist, begrenzt die Rentabilität.
Eine Vielzahl von Systemen haben versucht, die innewohnenden Nachteile der hochfrequenzverbundenen, führungsfehlerbasierten Systeme zu lösen. Eine der einfachsten Annäherungen ist das Verwenden von gepulsten, intensiven weißen Funkfeuern zur Landebahnannäherung und Schwellenanzeigen. Während bei langer Bereichserkennung vorteilhaft, hat sich diese Annäherung als nachteilig erwiesen bei kurzen Bereichen, insbesondere bei dichtem Nebel. Bei einem kurzen Landeanflug blenden die intensiven weißen Funkfeuer den Piloten im allgemeinen und liefern keine räumliche Orientierung aufgrund der atmosphärischen Streuung bei sichtbaren Wellenlängen.
Aktuelle optische Bildgebungsanlagen, die interessierende Bereiche ausleuchten und anzeigen, wurden ebenfalls als Navigationshilfen beurteilt. Diese Anlagen weisen üblicherweise gepulste Transmitter und zugeordnete, gesperrte Bildgebungsempfänger auf. Die Empfänger sind synchron gesperrt, so dass sie keine Rückstreuung von abgehenden Transmitterpulsen wahrnehmen. Gängige komplementäre Transmitter-/Empfängerpaare arbeiten bei Wellenlängen zwischen dem sichtbaren Licht und dem nahen Infrarot. Ihr Betrieb hängt von dem Reflektionskontrast zwischen einem Objekt und seinem Hintergrund ab. Solche Systeme haben ein kleines Blickfeld, arbeiten bei niedrigen Transmitterpulsraten oder erfordern lange Integrationszeitspannen. Die sich ergebenen Informationsraten sind zu niedrig und die angezeigten Daten sind zu begrenzt für einen effektiven, echtzeitfähigen "Pilot-unbeteiligt" Betrieb.
Eine Anzahl von Anlagen, die im Bereich der Mikrowellen, Infrarot- und Millimeterwellen (MMW) des elektromagnetischen Spektrums arbeiten, wurden als Navigationshilfen bei widrigen Wetterverhältnissen berücksichtigt. Alle profitieren von den reduzierten atmosphärischen Dämpfungsfenstern bei diesen längeren als den sichtbaren Wellenlängen.
Mikrowellenstrahlung bietet ein reizvolles Mittel, um eine Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen zu durchdringen. Die bereichsweisen Azimut-Abtasttechniken, die üblicherweise zum Erzeugen einer Szene verwendet werden, und die verwendeten langen Wellenlängen liefern gemeinsam Informationsraten, Auflösung und Azimut-Erhebungs- Anzeigelösungen, die für Echtzeit-Pilotenverwendung und als Landehilfe unzulänglich sind.
Infrarotsysteme, die mit Wellenlängen arbeiten, die zwei bis zwanzig mal länger sind als sichtbare Wellenlängen, bieten eine Lösung vergleichbar mit dem menschlichen Auge und liefern weiterhin Echtzeitinformationen, die direkt in Azimut-Erhebungskoordinaten dargestellt wird. Bei Dunst und gegen einen Geländehintergrund bieten Infrarotsensoren, die bei Wellenlängen zwischen 8-12 um arbeiten, im allgemeinen ein besseres Bild als das menschliche Auge. Bei Verschlechtern der Wetterverhältnisse verschlechtert sich jedoch ihre Bilddarstellungsleistung für eine Sichtweite von weniger als einer halben Meile abrupt auf Ebenen weit unter denen des menschlichen Auges. Erkennungsfähigkeit ist auch wetterbegrenzt. Erkennung ist abhängig von dem Radiant-Temperaturunterschied zwischen einem interessierenden Objekt und seinem Hintergrund. In vielen Fällen ist dieser sichtbare Unterschied kleiner als die Sensitivität von geeigneten Sensoren gemäß dem Stand der Technik (~ 0,01 Cº). Dies kann den umgebungsbedingten Konditionen zugeordnet werden, wie beispielsweise dem zweifachen täglichen Auftreten von Temperaturkontrastumkehrung oder der atmosphärischen Kontrastverschlechterung bei hoher Luftfeuchtigkeit, welche üblicherweise Nebel begleitet. Als solches sind die Fähigkeiten von Infrarotanlagen im allgemeinen am wenigsten effektiv, wenn sie am meisten gebraucht werden.
Infrarotanlagen, die bei ungefähr 1 um arbeiten, wurden so eingeschätzt, dass sie die Wirkung dieser Kontrastverschlechterungsfaktoren mindern durch Erkennen eher aktiver als passiver Objekte. Beispielsweise ist die charakteristische Schwarzkörper-Strahlung von Glühfäden aus Glühlampen durch diese Infrarotanlagen erkennbar. Diese direkte Strahlung könnte eher erkannt werden als die lange Wellenlängenstrahlung, die von der erhitzten Birne ausgestrahlt wird, die den Faden beinhaltet. Die Stärke der solaren Hintergrundstrahlung bei 1 um kann jedoch um 70 dB größer sein als die Glühfadenstrahlung. Ein szenen-interner dynamischer Bereich von über 70 dB wird dementsprechend benötigt, um das Glühfadensignal aus dem Hintergrund herauszufiltern. Dieser Vorgang erfordert aufwendige Signalhintergrund-Wellen, die schwierig in Echtzeit zu erhalten sind. Weiterhin geht der niedrige Solar- Hintergrundsvorteil, erhalten durch Betrieb in den konventionellen 3-5 oder 8-11 um Fenstern verloren.
Anlagen gemäß dem Stand der Technik, die Millimeterwellen- (MMW) Strahlung verwenden, waren üblicherweise die besten Kandidaten zur Verwendung bei widrigem Wetter. Es ist bekannt, dass Strahlung zwischen 30-300 GHz (10-1,0 mm) Nebel und andere atmosphärische Bestandteile mit relativ geringer Dämpfung durchdringt. Üblicherweise arbeiten diese Anlagen bei 35 oder 94 GHz, wo die Nebeldurchdringung am größten ist. Siehe im allgemeinen Young et al. "Passive Millimeter-wave Imaging", TRW Space & Defence Quest, Winter 1990/91. Millimeterwellenanlagen weisen jedoch im allgemeinen ernste Nachteile auf. Ihre Leistung wird bei Regen vermindert, ihre Auflösung ist schlechter als bei sichtbaren Sensoren, und ihre Hardware-Mechanisierung ist komplex. Einige Millimeterwellenanlagen arbeiten entsprechend herkömmlichen Radarabtastgrundsätzen. Die Fähigkeiten dieser Anlagen sind begrenzt bei kurzen Landeanflugsbereichen, wenn bei Flugzeuglandungen die Leistung am meisten angefordert wird.
MMW-Anlagen, die alternative Bildgebungstechniken verwenden, sind im allgemeinen beschränkt in Sensitivität und erfordern verlängerte Verweilzeiten, was sie schlecht anpassbar macht an die dynamische Umgebung, die in der kurzen Endphase des Landens angetroffen wird. Überlagerung wurde als Mittel betrachtet, die Sensitivität zu steigern. Dieser Vorteil wird jedoch durch bedeutenden Aufwand in der Bestandteilkomplexität verwirklicht. Zusätzlich, aufgrund der langen Wellenlängen, produzieren Mlllimeterwellenanlagen einschränkende Winkelauflösungen - sechsmal schlechter als die des menschlichen Auges.
Obwohl HF-verbundene, führungsfehlerbasierte Anlagen eine gewünschte Unanfälligkeit gegenüber dem Wetter bieten, fehlt ihnen Anlageneinfachheit sowie Kompatibilität für "Pilotunbeteiligt"-Betrieb während des Landens. Bildgebungsbasierte Anlagen wiederum sind einfacher und helfen dem Piloten aus, haben aber keine geeignete Wetterleistung. Gemischte HF-verbundene, die Erde abbildende Anlagen und auf gespeicherten Daten basierende Systeme wurden ebenfalls entwickelt. Sie sind allgemein im Stand der Technik bekannt als Kunstlichtanlagen, wurden jedoch nicht akzeptiert aufgrund ihrer Komplexität und mangels einem echtzeitfähigen, zuverlässigen Bild, das mit der Rollbahn verankert ist.
Dementsprechend besteht weiterhin ein Bedürfnis für eine Anlage, welche eine kompatible Kombination von charakteristischen Merkmalen bietet, die einen Gesamtbereich des Betriebs in widrigen Wetterverhältnisumgebungen ermöglichen, einen "Pilot-unbeteiligt"-Betrieb in Echtzeit beinhalten und eine Auflösung vergleichbar mit dem des menschlichen Auges haben. Vorteilhafterweise würden solche Anlagen beispielsweise Bedienern ermöglichen, über lokale Bereiche in schlechten Wetterverhältnissen zu navigieren auf gleiche Art, wie jene Funktionen bei guten Wetterverhältnissen geleistet werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Anlage zur Verbesserung der Navigation in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen bereit gestellt, die Folgendes beinhaltet: eine Vielzahl von Strahlungsquellen, die mit Anflugbaken zusammen aufgestellt sind, eine Vorrichtung für die Bilderkennung der besagten Vielzahl von Quellen, die auf die besagten Strahlungsquellen anspricht; und eine Vorrichtung für die Wiedergabe der besagten Bilder an den Beobachter, wobei das besagte Bild einen Bezug für die Navigation darstellt, und die Anlage dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vielzahl der Strahlungsquellen im Gebrauch ultraviolette Strahlung emittieren, die vor allem im Bereich des herausgefilterten UV-Cs liegt.
Es wurde herausgefunden, dass die atmosphärischen Verbreitungsmerkmale in Atmosphären mit schlechten Sichtverhältnissen die Verbreitung von ultravioletter Strahlung mit ausreichend geringer Dämpfung und Streuung ermöglichen zur Verwendung in verschiedenen Anwendungen. Weiterhin ermöglicht der Betrieb im Bereich des herausgefilterten UV-Cs der ultravioletten Strahlung, wenn keine solare Hintergrundstrahlung vorhanden ist, einer Anlage, Anflugbaken oder Bereiche bildlich darzustellen und/oder zu orten, welche mit ultravioletten Strahlungsquellen verbunden sind, aufgrund des hohen Signal-Stör-Verhältnisses, das durch die Verwendung von hochverstärkten Bildröhren erzielt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden ultraviolette Strahlungsquellen mit Anflugbaken, wie beispielsweise Pistenfeuer oder Gefahr-Signalanlagen, zusammen aufgestellt. Die ultraviolette Strahlung strahlt von der Quelle, vorzugsweise moduliert, so dass sie ein periodisches charakteristisches Signal bildet, verbreitet sich durch die Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen, und wird von einem Empfänger empfangen. Der Empfänger kann an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Flugzeug, angeordnet sein, oder an einem bestimmten Ort, wie beispielsweise einem Kontroll-Tower, befestigt sein. Der Empfänger produziert ein Bild oder eine Darstellung der erhaltenen Strahlung und dadurch der Anflugbaken, welches dann an eine Anzeigevorrichtung weitergegeben wird. Die Anzeigevorrichtung ist vorzugsweise ein transparentes Head-up Display, über welches das Bild oder die Darstellung auf das Realszenen-sichtbare Bild überlagert werden kann, wenn dieses einem Bediener zur Verfügung steht.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Anlage für die Navigation in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen bereit gestellt, die Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Reflektoren, die mit Anflugbaken zusammen aufgestellt sind; eine Quelle, die im Gebrauch Strahlung, im Wesentlichen entlang einer Richtung zu der besagten Vielzahl der Reflektoren, emittiert, eine Vorrichtung, die auf die Strahlung anspricht, welche von der besagten Vielzahl der Reflektoren, die der Erzeugung eines Bildes der besagten Vielzahl der Reflektoren dienen, reflektiert worden ist, die besagte Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes, die zusammen mit der besagten Quelle aufgestellt ist; und eine Vorrichtung für die Wiedergabe einer Darstellung des besagten Bildes, wobei die besagte Darstellung dem Beobachter einen Bezug für die Navigation liefert, und wobei die Anlage dadurch gekennzeichnet ist, dass die Quelle ultraviolette Strahlung emittiert, die vor allem im Bereich der herausgefilterten UV-C Strahlung liegt.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Anlage für die Anwendung in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen bereit gestellt, die Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Transpondern, die mit den Anflugbaken zusammen aufgestellt sind; eine Quelle, welche eine erste Strahlung, im Wesentlichen entlang einer Richtung zu der besagten Vielzahl der Transponder hin, emittiert, wobei die besagten Transponder, als Reaktion auf die besagte erste Strahlung, eine zweite Strahlung emittieren; und Vorrichtungen, welche auf die besagte zweite Strahlung ansprechen, um ein Bild der besagten Vielzahl der Transponder zu erzeugen, besagte Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes, die mit der besagten Quelle zusammenliegt, die Anlage, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sowohl die erste als auch die zweite Strahlung ultraviolette Strahlungen sind, die vor allem im Bereich des herausgefilterten UV-Cs liegen. Jeder Transponder kann ein eindeutiges Signal aussenden, so dass unterschiedliche Arten von Anflugbaken einfach unterschieden und dem Bediener angezeigt werden können.
Eine Anlage gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung ermöglicht es einem Piloten, Fahrzeugbediener, Fluglotsen oder anderem Bediener, eine Aufgabe, unter Bedingungen mit schlachten Sichtverhältnissen, verursacht durch Nebel, Regen oder Schnee, auf gleiche Weise auszuführen, wie er dies bei klaren Wetterverhältnissen könnte. Insbesondere wird dieses Merkmal durch Kombinieren des Bildes oder der Darstellung erreicht, die durch die vorliegende Erfindung mit der Realszenen-sichtbaren Ansicht erzeugt wurde. Wenn ein Objekt- oder Zielbereich von Interesse, der durch eine Anflugbake wie beispielsweise ein Pistenfeuer gekennzeichnet ist, aufgrund von Bedingungen mit schlechten Sichtverhältnissen nicht beobachtet werden kann, wird ein ultraviolettes Strahlungssignal am gleichen Ort, erzeugt durch eine Quelle oder von einem Transponder, erkannt und dem Bediener an dem gleichen Ort angezeigt, wo die Anflugbake bei klarer Atmosphäre gesehen werden würde. Diese eins-zu-eins Abbildung kann auf einen Bereich von Quellen, Reflektoren oder Transpondern ausgedehnt werden, die ein Muster bilden, das ein existierendes sichtbares Muster dupliziert, und kann dann anstelle oder in Übereinstimmung mit dem sichtbaren Muster angezeigt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren

Ein besseres Verständnis der Erfindung kann erreicht werden durch Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungsfiguren, in welchen gleiche Elemente gleich gekennzeichnet sind, und in welchen:
Fig. 1 ein genaues Blockdiagramm einer Anlage in Übereinstimmung mit den Grundlagen der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 die spektralen charakteristischen Eigenschaften einer Vielzahl von ultravioletten Quellen darstellt;
Fig. 3 ein Diagramm der Transmissionseigenschaften von einer Vielzahl von Absorptionsfiltermaterialien ist, welche in dem optischen Filter aus Fig. 1 verwendet werden können;
Fig. 4 ein Diagramm der spektralen Resonanzmerkmale einer auf einer ultravioletten Microchannel-Plate basierenden Photomultiplier-Röhre ist;
Fig. 5 ein genaues Blockdiagramm einer weiteren Anlage in Übereinstimmung mit den Grundlagen der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 6 ein Diagramm eines Schwächungskoeffizienten ist auf Meereshöhe als Funktion einer Wellenlänge für Rayleighsche Streuung, Mie-Streuung oder Aerosol-Streuung und Ozon-Absorption in einer Ausführung für klare Atmosphäre;
Fig. 7 eine grafische Darstellung von vorwärts gerichteter Streuung von elektromagnetischer Strahlung durch ein Aerosol-Partikel ist;
Fig. 8 die Darstellung eines Displays ist, erhalten durch auf Versuchen aufgebauter Praxis für die Anlage aus Fig. 1;
Fig. 9 ein Resonanzdiagramm ist, welches die Winkelverteilung der Photonenzähler pro Sekunde für einen Empfänger darstellt, verwendet, um das Display aus Fig. 8 zu erhalten;
Fig. 10 eine piktografische Darstellung einer Anlage in Übereinstimmung mit den Grundlagen der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 11A-B piktografische Darstellungen eines Flugzeuges sind, welches bei schlechten Sichtverhältnissen versucht zu landen, ohne Unterstützung und unterstützt durch die Anlage aus Fig. 1, entsprechend;
Fig. 12A-C Darstellungen sind der Sicht eines Piloten auf die Rollbahn bei schlechten Sichtverhältnissen aus Abständen von einer Meile, einer halben Meile und einer viertel Meile, entsprechend;
Fig. 13A-C Darstellungen der entsprechenden Sichtweisen aus Fig. 12A-C sind, die dem Piloten über ein Head-up Display in Übereinstimmung mit den Grundlagen der vorliegenden Erfindung dargestellt werden;
Fig. 14A-B Darstellungen von Bildern sind, gesteuert durch ein Landungsführungssystem auf dem Head-up Display eines Piloten, mit und ohne Verwendung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 eine piktografische Darstellung der Verwendung einer Anlage in Übereinstimmung mit den Grundlagen der vorliegenden Erfindung ist zur Überwachung von Bodenverkehr durch Fluglotsen bei schlechten Sichtverhältnissen; und
Fig. 16 eine piktografische Darstellung der Verwendung einer Anlage in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist zur Verhinderung von Rollbahneinbrüchen bei schlechten Wetterverhältnissen.

Genaue Beschreibung

Eine Anlage zum Bereitstellen des Ortes und charakteristischer Merkmale relevanter Objekte und/oder Bereiche in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen, nützlich zur Verbesserung von Navigation und Überwachung, wird realisiert durch Verwendung ultravioletter Strahlung im Bereich des herausgefilterten UV-Cs. Es wurde aufgedeckt, dass vorteilhafterweise Strahlung in diesem Strahlungsspektrum sich effektiv in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen verbreitet zur Verwendung für echtzeitfähige Bilderhaltungsanwendungen. Obwohl im Stand der Technik anders vorgeschlagen, wurde aufgedeckt, dass die Ozon-Absorption im Bereich der herausgefilterten UV-C Strahlung in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen im wesentlichen vermindert ist. Zweitens verbreitet sich und/oder streut ultraviolette Strahlung in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen im wesentlichen in einer vorwärts gerichteten Richtung. Vorteilhafterweise ermöglichen diese Entdeckungen in Kombination mit der Abwesenheit solarer Hintergrundstrahlung in diesem Spektrum der vorliegenden Erfindung, Anflugbaken oder Bereiche mit verbundener Niedrigkraft-Ultraviolett-Strahlungsquellen bildlich darzustellen und/oder zu orten aufgrund des hohen Signal-Stör-Verhältnisses, welches durch die Verwendung hochverstärkter Bildröhren ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung bietet eindeutige Vorteile gegenüber anderen gegenwärtig erhältlichen Technologien. Die kurze Wellenlänge der ultravioletten Strahlung ermöglicht der vorliegenden Anlage, Winkelauflösungen zu erreichen, die vergleichbar sind mit jener des menschlichen Auges, ein Merkmal, welches Systeme, die lange Wellenlängen verwenden, wie beispielsweise Millimeterwellen-Anlagen, nicht erreichen können. Empfänger- Informationsgeschwindigkeiten sind vergleichbar mit der Konstruktion von Anlagen, die in Echtzeit Bilder entsprechend Echtzeitszenen produzieren können. Dieser Aspekt ermöglicht komplette "Pilot-unbeteiligt"-Kontrolle. Wohingegen sich die Leistung der meisten aktuellen Anlagen verschlechtert, wenn sich die Sichtverhältnisse verschlechtern, steigt die Leistung der vorliegenden Erfindung unter ernsteren Bedingungen. Die wichtigen Bestandteils sind des weiteren wesentlich kleiner als die Vorrichtungen anderer Systeme, wodurch eine einfache Installation in Flugzeugen, Booten, Automobilen und anderen Fahrzeugen ermöglicht wird. Zusätzlich sind diese Bestandteile preiswert, einfach und leicht erhältlich. Ohne die Allgemeinheit oder Anwendbarkeit der Grundlagen der vorliegenden Erfindung zu verlieren, bezieht sich die Beschreibung in einigen Ausführungsformen auf die Luftfahrtindustrie. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegenden Erfindung viele alternative Anwendungsmöglichkeiten aufweist. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung für die Seeschiffahrt, Überwachung oder Such- und Rettungsanwendungen verwendet werden.
Ein beispielhaftes Blockdiagramm einer Anlage 100 in Übereinstimmung mit den Grundlagen der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Strahlungsquellen 110&sub1;-110j, die mit Anflugbaken zusammen aufgestellt sind oder in diesen integriert sind, erzeugen ultraviolette Strahlung im Bereich des UV-Cs (-0,205-0,275 um). Beispielsweise können Quellen 110&sub1;- 110j angeordnet sein bei oder in der Nähe von sichtbaren Anflugbaken oder -lichtern, wie beispielsweise Pistenfeuer. Bei Betrieb verbreitet sich die emittierte Strahlung durch eine Atmosphäre 120 mit schlechten Sichtverhältnissen, wie beispielsweise Nebel, zu einem Empfänger 130. Empfänger 130 erkennt die einfallende Ultraviolettstrahlung, während ungewollte Strahlung von anderswo in dem Spektrum ausgefiltert wird. Wenn schlechte Sichtverhältnisse auftreten und den Ort der Anflugbaken verschleiern, kann immer noch ein Bild oder eine Darstellung der Baken erhalten und dann angezeigt werden, weil die ultraviolette Strahlung Atmosphäre 120 bei schlechten Sichtverhältnissen durchdringt.
Jede Quelle 110&sub1;-110j beinhaltet eine ultraviolette Lampe 150, strahlbildende Optik 160 und einen Modulator 170. Lampe 150 kann aus einer Vielzahl von Lichtquellen gebildet sein, wie beispielsweise Xenon- und Quecksilberblitzlampen, welche eine Strahlung im gewünschten Ultraviolett-Spektrum emittieren. Alternativ können UV-Laser, wie beispielsweise frequenzverdoppelte Nd:YAG-Laser, verwendet werden. Im letzten Fall können elektrooptische oder mechanische Scanner verwendet werden, um die Laserstrahlung entlang einem gewünschten Raumwinkel zu leiten.
Fig. 2 beinhaltet übliche Diagramme der spektralen Eigenschaften mehrerer Lichtquellen, die für Lampe 150 verwendet werden können. Vorzugsweise emittiert Lampe 150 Strahlung zwischen 0,205 um -0,275 um über ein breitbandiges Wellenlängenspektrum oder bei diskreten Wellenlängen. Vorteilhafterweise moduliert Modulator 170 die Strahlung, die von Lampe 150 erzeugt wird, um ein periodisches charakteristisches Strahlungsmuster zu bilden, welches verwendet werden kann, um es von anderen möglichen Quellen ultravioletter Strahlung zu unterscheiden. Optik 160 wird verwendet, um die ultraviolette Strahlung innerhalb einem gewünschten Raumwinkel der Darstellung zu richten.
Empfänger 130 umfasst eine Linse 180, einen optischen Filter 190, eine Bildröhre 200 und einen Signalprozessor 210. Das Sichtfeld (FOV = field of view) der Linse 180 ist vorzugsweise 30º horizontal und 22,5º vertikal, aber diese Werte können variieren zwischen einigen wenigen Graden bis 120º. Linse 180 aus UV-Quartz oder anderen UV-durchlässigen Materialien hat üblicherweise einen Durchmesser von 1"-4", was im Vergleich mit den 12"-24" Durchmesserlinsen, die bei Millimeterwellen-Anlagen erforderlich sind, vorteilhaft abschneidet. Die Winkelauflösung von Empfänger 130 ist im allgemeinen vergleichbar mit der des menschlichen Auges, üblicherweise ca. 1-2 mrad.
Optischer Filter 190 ist ein Bandpassfilter, der Strahlung bei Wellenlängen von ca. zwischen 0,205 um-0,275 um übermittelt. Beträchtliche Dämpfung im Filter wird verwendet, um solare Strahlung bei Wellenlängen über 0,275 um abzuschwächen. Vorteilhafterweise dämpft Filter 190 um eine Größenordnung pro Nanometer zwischen ~0,275 um-0,290 um ab. Es wird beansprucht, dass Filter 190 Absorptionsbandpassfilter aufweisen kann und/oder reflektierende Filter in Kaskaden aufweist. Verschiedene Materialien können verwendet werden. Beispielsweise kann Filter 190 teilweise gebildet sein aus NiSO&sub4;(H&sub2;O)&sub6; und Kation X, welche Resonanzcharakteristiken wie in Fig. 3 dargestellt aufweisen. Siehe The Middle Ultraviolet von A. E. S. Green, John Wiley & Sons, New York (1966). Alternativ können enge Bandpassfilter oder Funkentstörfilter verwendet werden, welche im Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise zur Verwendung mit engen Linienemissionsquellen wie zum Beispiel Lasern. Weiterhin können dichroitische Spiegel oder mehrlagig beschichtete Spiegel verwendet werden, um nur das interessierende Strahlungsspektrum zu Bildröhre 200 zu reflektieren.
Vorteilhafterweise ist die Bildröhre 200 eine UV-C Microchannel-Plate basierende Photomultiplier-Röhre (MCP = Microchannel-Plate Photomultiplier Tube) wie beispielsweise die MCPT, die von EMR Photoelectric in Princeton, New Jersey, hergestellt wird, welche bei oder in der Nähe der theoretischen Grenze der Sensitivität arbeitet. Andere geeignete hochverstärkte Bild-Detektoren Können verwendet werden, wie beispielsweise Festkörper-CCDs, Bildverstärker und ähnliches. Obwohl Festkörper-CCDs nicht die gleiche Sensitivität aufweisen, können sie in kurzen Bereichen geeignet sein, wo die Strahlungsintensität im Wesentlichen auf einer hohen Ebene ist. Beispielsweise können CCDs auch in Verbindung mit den MCPs verwendet werden, um eine Anlagenredundanz zu erreichen, die für die Luftfahrt wichtig ist. Im Falle einer Fehlfunktion können CCDs bei kurzen Bereichen in den kritischen Endmomenten des Landens verwendet werden, wodurch eher eine feine Anlagendegradierung erzeugt wird als ein katastrophales Versagen.
Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass ein MCP eine Bildröhre ist, welche ein strahlendes Bild durch Zählen einzelner Photonen und Registrieren ihrer räumlichen Beziehung erkennt. Da das System im Bereich der herausgefilterten UV-C Strahlung arbeitet, wo es im wesentlichen keine solare Hintergrundstrahlung gibt, ermöglicht dieses Erkennungsverfahren ein hohes Signal-Stör-Verhältnis. Ein MCP arbeitet auf die folgende Weise. Strahlungsenergie wird fokussiert auf einer Photokathode, welche Primärelektronen emittiert zu einer parallelen Reihe von Glaszylindern von 10 um Durchmesser und 1 mm Länge. Die Innenwände der Zylinder sind beschichtet mit einem sekundär emittierenden Material. Die Primärelektronen treffen die Innenwände in der Nähe des Eingangs und verursachen, dass Sekundärelektronen emittiert werden. Diese Sekundärelektronen wiederum treffen die Wand weiter in der Tiefe des Zylinders und erzeugen zusätzliche sekundäre Elektronen. Dieser kaskadierende Mechanismus erzeugt einen hohen, störfreien Ertrag, üblicherweise in der Größenordnung von 10&sup6;. Für eine vollständigere Beschreibung von ultravioletten Microchannel-Plates siehe C. B. Johnson et al., "Ultraviolet Sensing Technology Developments at ITT", SPIE Ultraviolett Technology, 150-54 (1986); und das RCA Electro-Optics Handbook, RCA Solid State Division, Lancaster, Pennsylvania (1974).
In Fig. 4 ist eine übliche spektrale Resonanz der Bildröhre 200 dargestellt. Da es eine bedeutende spektrale Resonanz bei Wellenlängen über 0,275 um gibt, sollten die Grenzeigenschaffen des optischen Filters 190 so zugeschnitten sein, dass sie Strahlung über 0,275 um ablehnen, um so die Erkennung auf den Bereich der UV-C Strahlung zu begrenzen. Bildröhre 200 erzeugt ein Bild oder eine Darstellung der Quellen 110&sub1;-110j bei einer Auflösung von ~512 · 512 Pixeln.
Der Durchschnittsfachmann wird die Tatsache schätzen, dass aufgrund der Abwesenheit solarer Hintergrundstrahlung bei Nacht die spektralen Resonanzen der Bildröhre 200 die Notwendigkeit für Filter 190 vermeiden können. Entsprechend kann Filter 190 automatisch von dem optischen Weg der Einfallstrahlung durch einen mechanischen oder optischen Mechanismus entfernt werden, wenn solare Hintergrundstrahlung nicht erkannt wird. Dies kann bewirkt werden durch die Verwendung eines Detektors, der auf die Charakteristiken der solaren Hintergrundstrahlung reagiert.
Signalprozessor 210 verarbeitet das Bild aus Bildröhre 200, um so diese ungewünschten Signale entsprechend der Strahlung, die nicht moduliert ist, wie beispielsweise solche, die von Straßenlampen, Feuern, Blitzen und ähnlichem erzeugt wird, herauszufiltern. Signalprozessor 210 kann weiter zwischen Signalen entsprechend der modulierten Strahlung bei verschiedenen Frequenzen unterscheiden. Solche Modulation, entweder FM, PCM oder AM, kann den ultravioletten Quellen verbunden mit Anflugbaken von Interesse aufgeschaltet werden, so dass sie jeweils mit einem identifizierenden Merkmal ausgestattet sind. Diese identifizierenden Merkmale können beispielsweise verwendet werden zur Unterscheidung zwischen Gefahrsignalanlagen auf Gebäuden, Behinderungen und/oder der Farbe oder Art von Rollbahnfeuern.
Die von Signalprozessor 210 verarbeitete Information wird in Anzeige 140 eingegeben, so dass ein Bild oder eine Darstellung der gewünschten Anflugbaken einem Bediener angezeigt werden kann. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass das Bild oder die Darstellung der Quellen, die von Empfänger 130 produziert wird, einen großen Anteil von Bildverarbeitungstechniken beanspruchen kann. Siehe Digital Image Processing von Prall, John Wiley & Sons, New York (1978). Anzeigevorrichtung 140 ist vorzugsweise ein transparentes Head-up Display, am Helm befestigte Ansicht, ein Visor, oder eine Vorrichtung, die das Bild oder die Darstellung auf einem Medium anzeigt, das zwischen dem Auge des Bedieners und seiner Sicht der tatsächlichen verbundenen Szene zwischengeschaltet ist. Alternativ kann das Bild auf einem Monitor angezeigt werden oder innerhalb des Displays eines anderen Sensors, wie beispielsweise einem Radardisplay, integriert sein.
Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass Signalprozessor 210 eine Mikroprozessorbasierte Vorrichtung, A/D-Wandler, Steuerelektronik oder andere verbundene Elektroniken beinhalten kann. Die Konstruktion solcher Vorrichtungen ist im Stand der Technik bekannt und wird dementsprechend hier nicht beschrieben.
Ein alternatives Blockdiagramm einer Anlage in Übereinstimmung mit den Grundlagen der Erfindung ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Diese alternative Ausführungsform ist gleich zu der aus Fig. 1, mit der Ausnahme, dass die Reflektoren 150&sub1;-150j mit Anflugbaken zusammen aufgestellt sind oder in diesen integriert sind. Gleichermaßen erzeugt Strahlungsquelle 110&sub1; ultraviolette Strahlung im Bereich der herausgefilterten UV-C Strahlung. Die Quelle 110&sub1; ist jedoch im wesentlichen zusammen mit Empfänger 130 aufgebaut, eher als durch Atmosphäre 120 mit schlechten Sichtverhältnissen getrennt zu sein.
Beim Betrieb verbreitet sich die Strahlung von Quelle 110&sub1; durch Atmosphäre. 120 mit schlechten Sichtverhältnissen zu Reflektoren 150&sub1;-150j. Jeder der Reflektoren 150&sub1;-150j reflektiert die Strahlung oder lenkt die Strahlung zurück durch die Atmosphäre 120 mit schlechten Sichtverhältnissen. Empfänger 130 erkennt diese Strahlung und produziert gleichermaßen ein Bild oder eine Darstellung der Strahlung von Reflektoren 150&sub1;-150j, was dann auf Display 140 angezeigt wird.
Da Quelle 110&sub1; und Empfänger 130 in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet sind, wie beispielsweise in einem Flugzeug, ist es notwendig, Empfänger 130 davor zu bewahren, Rückstreuung von Quelle 110&sub1; wahrzunehmen. Signalprozessor 210 kann diese Aufgabe durch Ausblenden von Quelle 110, und Empfänger 130 erfüllen. Wenn Quelle 110&sub1; übermittelt, signalisiert Signalprozessor 210 der Bildröhre 200, die Erkennung zu beenden oder zu unterdrücken. Dies wird bewerkstelligt durch Ausblendsignal 520. Wenn die Übermittlung geendet hat, wird Ausblendsignal 520 kurz danach entfernt, und Bildröhre 200 erkennt die Strahlung von Reflektoren 150&sub1;-150j. Um das Ausblenden zu erleichtern, kann Signalprozessor 210 ebenfalls über Signal 510 Modulator 170 signalisieren, mit der Übermittlung zu beginnen.
Es wird beansprucht, dass Reflektoren 150&sub1;-150j Rückreflektoren sein können. Ein Rückreflektor ist eine Vorrichtung, welche Strahlung im wesentlichen zurück reflektiert entlang dem Weg der Einfallstrahlung. Da Empfänger 130 und Quelle 1101 in enger Nachbarschaft angeordnet sind, wird jede reflektierte Strahlung im wesentlichen durch Empfänger 130 erkannt. Rückreflektoren können viele Formen haben, wie beispielsweise Winkelprismen, Kugeln und ähnliches.
Es wird weiter beansprucht, dass Einfallstrahlung, die zu Empfänger 130 zurückkehrt, moduliert werden kann, um so die Erkennung zu verbessern oder andere gewünschte Informationen darin einzuführen. Diese Modulation kann beispielsweise durch die Verwendung von mechanischen, elektrischen oder optischen Blenden bewirkt werden, welche im Stand der Technik bekannt sind.
Alternativ können Reflektoren 150&sub1;-150j ersetzt werden durch Transponder, welche die Einfallstrahlung mit einem größeren Intensitätspegel zurück übermitteln. Jeder Transponder beinhaltet beispielsweise Empfänger 130 und Quelle 110 und kann so gestaltet sein, dass die Strahlung in Übereinstimmung mit zusätzlichen Informationen moduliert wird. Beispielsweise kann das ultraviolette Strahlungssignal von Quelle 1101 verwendet werden, um jeden Transponder anzusteuern, ein eindeutiges Rückstrahlungssignal zu übermitteln, welches verschiedene Arten von Risiko oder Rollbahnfeuer darstellt. Diese verschiedenen Strahlungssignale können durch Farben, Schattierungen oder andere Information auf Displayvorrichtung 140 unterschieden werden.
Um die Grundlagen der vorliegenden Erfindung genauer zu verstehen, ist es aufschlussreich, kurz die Verbreitung elektromagnetischer Strahlung zu beschreiben. Strahlung von einer Quelle, verbreitet durch eine gasförmige Atmosphäre, hat eine Bestrahlungsstärke E, gegeben durch:
wobei 1 die Intensität der Quellstrahlung ist, R die Distanz zur Quelle ist, und Ta der atmosphärische Durchlässigkeitsgrad ist. Ta bewegt sich zwischen Eins, welches perfekte Übermittlung darstellt, und Null, welches völlige Schwächung darstellt. Dieser Durchlässigkeitsgrad Ta stellt die Verringerung der Strahlungsintensität aufgrund Absorption und Streuung dar und ist eine Funktion von vielen Variablen einschließlich Wellenlänge, Weglänge, Druck, Temperatur, Feuchtigkeit und atmosphärischer Zusammensetzung.
Genauer wird der atmosphärische Durchlässigkeitsgrad Ta gegeben durch das Gesetz von Beer:
Ta = e-αR
wobei α der spektrale Dämpfungskoeffizient oder "Schwächungskoeffizient" ist. Der Schwächungskoeffizient α ist wellenlängenabhängig und ist eine Größe des Ausmaßes von Absorption und Streuung der Strahlung in der Atmosphäre. Siehe RCA Electro-Optics Handbook, RCA Solid State Division, Lancaster, Pennsylvania (1974).
Dämpfung ist das Ergebnis von Streuung und Absorption. Streuungseffekte werden durch zwei Hauptmechanismen produziert, Streuung durch Luftmoleküle, genannt "Rayleigh"- Streuung, und Streuung durch größere Aerosolpartikel, auf welche Bezug genommen wird als "Mie"-Streuung. Siehe dazu Principles of Optics von Born und Wolf, Pergamon Press, New York (1975). Obwohl eine große Anzahl von Bestandteilen für Absorption verantwortlich ist, werden die Wirkung von Ozon O&sub3; und Sauerstoff O&sub2; am meisten in dem interessierenden Ultraviolett-Bereich hervorgehoben. Ozonabsorption herrscht bei klarem Wetter vor.
Die Schwächungskoeffizienten für jede Quelle von Dämpfung können separat bestimmt werden. Dargestellt in Fig. 6 ist der Meereshöhenschwächungskoeffizient als eine Funktion der Wellenlänge der Rayleigh-Streuung (αRAYLEIGH), Aerosol-Streuung (αAEROSOL) und Ozon- Absorption (αOZON). Die einzelnen Schwächungskoeffizienten summieren sich, um die Gesamtschwächung durch den Schwächungskoeffizienten α für die Atmosphäre aufzuzeigen. Die Menge von Absorption und Streuung, die in der Atmosphäre auftritt, wie durch Schwächungskoeffizienten α gemessen, hat eine profunde Wirkung auf die Sichtweite durch die Atmosphäre.
Aus den Schwächungskoeffizient-Diagrammen aus Fig. 6 schlägt der Stand der Technik vor, dass ultraviolette Strahlung ernsthafter geschwächt wird als sichtbare Strahlung. Obwohl Ozon in den meisten Bereichen des elektromagnetischen Spektrums geringfügige Dämpfung produziert, ist es verantwortlich für eine drastische Absorptionswirkung im Ultraviolett- Bereich. Unter ca. 0,21 um fängt Sauerstoff an, bedeutsam zur Absorption beizutragen.
Eine Kombination verschiedener Phänomene wurde aufgedeckt, die ultravioletter Strahlung ermöglicht, Umgebungen mit schlechten Sichtverhältnissen zu durchdringen. Als erstes wurde aufgedeckt, dass die Ozonabsorptionswirkung bedeutsam reduziert ist bei Nebel, welcher resultiert, wenn Wassermoleküle in der Atmosphäre kondensieren, und kleine Wassertropfen (10-20 um im Durchmesser) bilden, die in der Luft schweben bleiben. Wassertropfen, die zu den widrigen Wetterverhältnissen beitragen, interagieren mit den Ozonmolekülen und teilen diese auf in molekularen und atomaren Sauerstoff.
Vorteilhafterweise resultiert dieses in einer Reduktion in dem Abschnitt des Schwächungskoeffizienten, der dem Ozon zurechenbar ist, (αOZON). Ozon in der örtlichen Atmosphäre wird weiter vermindert entsprechend der Verschlechterung der Wetterbedingungen und dementsprechend der Sichtweite. Mit anderen Worten, die Ozonabsorption im. Ultraviolettbereich reduziert sich, wenn die Sichtweitenbedingungen schlechter werden. Weiter kann die Tatsache, dass Ozon auf natürliche Art nachts abgebaut wird und am Morgen, wenn schlechte Sichtverhältnisse am häufigsten sind, ein Minimum erreicht, weiter als ein Vorteil verwendet werden.
Obwohl Ultraviolettstrahlung bedeutend durch die Wassertropfen, die in der Umgebung mit schlechten Sichtverhältnissen vorhanden sind, gestreut ist, wurde weiter aufgedeckt, dass sich ein bedeutender Abschnitt in einer im wesentlichen vorwärts gerichteten Richtung, wie in Fig. 7 dargestellt, verbreitet und/oder streut und dementsprechend nicht gedämpft ist. Weiter verbreitet sich eine ausreichende Menge von Energie axial, so dass der Ort seiner Quelle mit guter Auflösung bestimmt werden kann. Es bleibt jedoch noch eine bedeutende Dämpfung im ultravioletten Bereich in widrigen Wetterverhältnissen. Die Abwesenheit von solarer Hintergrundstrahlung in diesem Spektrum ermöglicht aber hochverstärkte Bildröhren, wie beispielsweise Microchannel-Plate Röhren, die zum Orten und Abbilden der Strahlungsquelle aus der extrem niedrigen erkannten Strahlung verwendet werden.
Versuchsergebnisse, die am Flughafen in Williamsport, Pennsylvania, erhalten wurden, zeigen, dass die Verwendung von ultravioletter Strahlung im UV-C Bereich eine Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen durchdringen. Der Williamsport Flughafen wurde wegen seiner vorherrschenden Aufnahmefähigkeit für Situationen mit dichtem Nebel ausgewählt. Bei gemessenen Sichtweitenbedingungen von 700 Fuß (gemessen mit einem von der FAA anerkannten Sichtweitenmeter) wurden zwei Wolfram-Halogenquellen, angeordnet in räumlichem Abstand von jeweils 6 Fuß, in 2.400 Fuß Entfernung von Empfänger 130 geortet. Diese zwei Quellen wurden klar und separat erkannt und wie in Fig. 8 dargestellt angezeigt. Die Bilder 810 und 820 der entsprechenden Quellen sind nicht horizontal aufgrund einer schlechten Ausrichtung der Bildröhre während des Experiments. Fig. 9 stellt die gleichen Ergebnisse in einem anderen Format dar. Diese Figuren bestätigen, dass ultraviolette Signalstrahlung sich in einer im Wesentlichen vorwärts gerichteten Richtung durch eine Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen verbreitet und/oder streut. Weiter bestätigt die eindeutige Trennung der beiden Quellen die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung, mit einer Winkelauflösung (-2,5 Milliradian) darzustellen, vergleichbar mit der des menschlichen Auges, zumindest unter diesen Bedingungen.
Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung schätzen zu können, werden die gängigen Methoden der Luftfahrtindustrie, Probleme mit Sichtweiten zu behandeln, untersucht. Bedingungen mit schlechten Sichtverhältnissen werden für Luftfahrtzwecke durch die FAA wie in der unten dargestellten Tabelle eingestuft.
Jede Landungskategorie hat einen verbundenen sichtbaren Bereich der Rollbahn basierend auf dem Abstand, in welchem ein Objekt mit einem 5% Kontrast erkannt werden kann. Die Präzisionslandungsausstattung, die durch das Flugzeug und den Flughafen verwendet wird, ist gemäß ihrer gemeinsamen Fähigkeit zertifiziert, Führung für sichere Landung unter den verschiedenen schlechten Sichtverhältnissen bereitzustellen, wie in der Tabelle dargestellt. Wird der sichtbare Bereich der Rollbahn Kleiner als der mit einer gegebenen Kategorie der Präzisionslandungsanlage verbundene Bereich, kann das bestimmte Anspruchsklassensystem nicht für den Anflug und die Landung verwendet werden. Ist beispielsweise der Pilot eines Flugzeugs, das mit einem Kategorie II-Präzisionslandungssystem ausgestattet ist, in einem Landeanflug und er kann die Rollbahn bei einer Höhe von 100 Fuß, entsprechend einem Sichtanflug, und in einem Bereich von 1.200 Fuß nicht sehen, muss der Pilot einen Fehlanflug ausführen.
Die Präzisionslandeausstattung, die zum Landen in jeder Kategorie erforderlich ist, wird in dem Maße progressiv komplexer und kostspieliger, wie die schlechten Sichtverhältnisse zunehmen. Aufgrund solcher Ausgaben hat nur ein sehr kleiner Teil der Flughäfen und Flugzeuge eine Kategorie IIIa-Landefähigkeit, und weniger als 10 Anlagen haben komplett zertifizierte Kategorie IIIc-Fähigkeit. Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung liegt darin, Landung bei ernsteren widrigen Wetterverhältnissen zu ermöglichen, als es die Fähigkeit eines Flugzeug- oder Flughafenpräzisionslandesystems normalerweise ermöglichen würde. Beispielsweise haben kommerzielle Fluglinien den Wunsch geäußert, dass ein für Kategorie I ausgestattetes Flugzeug in der Lage ist, bei Kategorie IIIa-Sichtweiten zu landen. Dies würde die Fähigkeit erfordern, die Rollbahn aus einer Höhe von 200 Fuß und einem Bereich von 2.400 Fuß unter 700 Fuß Sichtweitenbedingungen zu sehen. Solch eine Fähigkeit würde bedeutende ökonomische und betriebsbedingte Vorteile bieten, da es die Öffnung hunderter Flughäfen ermöglichen würde, die zur Zeit während widriger Wetterverhältnisse geschlossen sind.
In Fig. 10 ist eine piktografische Darstellung einer Anlage in Übereinstimmung mit den Blockdiagrammen aus Fig. 1 und 5 zur Erleichterung von Flugzeuglandungen bei widrigen Wetterverhältnissen dargestellt. Ultraviolette Strahlung innerhalb des UV-C Bereichspektrums von 0,205 um-0,275 um wird von Strahlungsquellen 110&sub1;-110j emittiert. Quellen 110&sub1;-110j sind angeordnet bei, in der Nähe von oder integriert mit den Rollbahnkanten und Mittellinienlichtern. Vorzugsweise sind Quellen 110&sub1;-110j in der Rollbahrikante und den Mittellinienlichtern installiert, wie beispielsweise Rollbahnrandlichtmodell HRLQ, hergestellt von Crouse-Hinds Airport Lighting Products, in Windsor, Connecticut, und Mittellinienlichtmodell RCL-20560P2, hergestellt von Sepco Aviation Lighting, in Windsor, Connecticut. Vorzugsweise emittieren Quellen 110&sub1;-110j Strahlung mit variierenden Azimut-Winkeln mit einem Spitzenvvert-Höhenwinkel von 3º.
Alternativ können die Mittellinien und Rollbahnrandlichter mit Lampen modifiziert werden, die vorteilhafterweise einen Teil ihrer Strahlung in dem gewünschten Ultraviolettbereich emittieren. Auf diese Weise dienen die Rollbahnlichter sowohl als sichtbare Baken als auch als Ultraviolettquellen. In einigen Fällen müssen die Lampen nicht modifiziert werden. Quarzwolframhalogenlampen, wie sie bereits in vielen Rollbahninstallationen verwendet werden, emittieren ausreichende Strahlung in dem Ultraviolettbereich, wenn sie mit Schwarzkörpertemperaturen im Bereich von 3.000ºK arbeiten. Siehe dazu "Tungsten Halogen for Illumination" in The Photonics Design and Applications Handbook (1993). In einigen Fällen muss die Birne oder Linse der Lampe, welche das Stahlungsmuster modifiziert, ersetzt werden durch solche, die im interessanten Ultraviolettbereich lichtdurchlässig sind.
Die emittierte Ultraviolettstrahlung verbreitet sich durch Atmosphäre 120 mit schlechten Sichtverhältnissen und wird von Empfänger 130, der an Bord eines Flugzeugs 1035 angeordnet ist, empfangen. Wie oben beschrieben, beinhaltet Empfänger 130 UV-C Bildröhre 200 (dargestellt in Fig. 1 und 5), die in der Lage ist, ein Bild oder eine räumliche Darstellung der erhaltenen Strahlung zu produzieren. Anzeigevorrichtung 140 präsentiert dem Piloten ein Bild oder eine Darstellung von Quellen 110&sub1;- 110j. Empfänger 130 kann Streuung in Form, eines Halos von Quellen erkennen, die mehrere hundert Fuß entfernt sind. Die vorwärtsgerichtete Streuungseigenschaft der Strahlung veranlasst das Halo, im Wesentlichen um seine Herkunftsquelle konzentriert zu sein und entsprechend für Signalverarbeitung zugänglich zu sein. Jede der breiten Vielzahl von Anti-Überstrahlungstechniken, im Stand der Technik bekannt, kann verwendet werden, um die Gegenwart solcher Halo-Effekte in dem Bild zu eliminieren, das letztlich angezeigt wird. Solche Techniken ermöglichen, dass sowohl Nahfeld- als auch Fernfeld-Bilder mit keinem sichtbaren Verlust in Winkelauflösung angezeigt werden. Bildverarbeitungstechniken können ebenso verwendet werden, um automatisiertes Orten und Verfolgen zur Verwendung bei "Pilot-unbeteiligt" Landungen zu bewerkstelligen.
Alternativ kann die Ultraviolettstrahlung von einer geeigneten Quelle emittiert werden, die an Bord von Flugzeug 1035 angeordnet ist. Gleichermaßen verbreitet sich die Ultraviolettstrahlung durch Atmosphäre 120 mit schlechten Sichtverhältnissen, bis sie Reflektoren 1501 - 150i trifft, die bei, in der Nähe von oder integriert mit den Rollbahnkanten und Mittellinienlichtern angeordnet sind. Reflektoren 150&sub1;-150i reflektieren die einfallende Ultraviolettstrahlung zurück durch Atmosphäre 120 mit schlechten Sichtverhältnissen. Diese Strahlung wird dann von Empfänger 130 erkannt, welcher gleichermaßen ein Bild oder eine räumliche Darstellung von Reflektoren 150&sub1;-150j produziert. Wiederum präsentiert Displayvorrichtung 140 dem Piloten ein Bild oder eine Darstellung der Reflektoren. Auf diese Weise ist der Pilot in der Lage, die Rollbahn sogar bei schlechten Sichtverhältnissen zu "sehen", wodurch ihm ermöglicht wird, das Flugzeug sicher zu landen.
Fig. 11A ist eine piktografische Darstellung eines Flugzeugs, das versucht, bei weniger als einer viertel Meile Sichtweite ohne Verwendung der vorliegenden Erfindung zu landen. Das Flugzeug bei Bereichen von einer Meile, einer halben Meile und einer viertel Meile Entfernung von der Rollbahn sind entsprechend durch die Zahlen 1, 2 und 3 gekennzeichnet. Der Lichtkegel kennzeichnet den Abstand, in welchem der Pilot durch den Nebel sehen kann. Die entsprechenden sichtbaren Bilder, die dem Piloten an diesen entsprechenden Positionen zur Verfügung stehen, sind in Fig. 12A-C dargestellt. In diesem Beispiel trifft der Pilot plötzlich bei einer Distanz von einer Meile auf Nebel und seine Sicht der Rollbahn wird unklar, wie in Fig. 12C dargestellt.
Zum Vergleich ist in Fig. 11B eine piktografische Darstellung des gleichen Flugzeugs aufgezeigt, welches unter Verwendung der vorliegenden Erfindung landet. Auf gleiche Weise kennzeichnen die Zahlen 1, 2 und 3 das Flugzeug bei den gleichen Entfernungen von der Rollbahn wie in Fig. 11A. Weiter sind Fig. 13A-C piktografische Darstellungen der Anzeige, die von dem Piloten auf Display 140 bei einem Bereich von einer Meile, einer halben Meile und einer viertel Meile entsprechend gesehen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass der Pilot weiter von einer Sichtweite von einer Meile trotz des plötzlichen Auftretens von Nebel profitiert.
Dem Durchschnittsfachmann wird offenbar sein, dass die vorliegende Erfindung mit gängigen Landungsführungsbefehlen verwendet werden kann, die von bestehenden Landesystemen erzeugt werden, wie beispielsweise GPSIGNSS, ILS oder MLS. Fig. 14A zeigt eine Darstellung der Ausrichtung eines Flugvektors, erzeugt auf einem Head-up Display, welcher durch solche Führungsbefehle ausgerichtet ist. Ein Pilot steuert sein Flugzeug, so dass er die Ausrichtung dieses Vektors erhält, entweder ausgerichtet auf einen Mittelpunkt inmitten der zwei Mengen von Indizes oder umschrieben um eine Führungskugel. In Fig. 14B ist der gleiche Flugvektor dargestellt, überlagert mit einem Bild des tatsächlichen Ortes der Rollbahnlichter, wie durch die vorliegende Erfindung erkannt. Die gleichzeitige Anzeige von Navigationsinformation von zwei deutlich unterschiedlichen Quellen bietet eine entscheidende Gegenprobe während der kritischsten Phase des Flugs. Diese Gegenprobe "entlastet" eine Flug-Crew von Sorgen und ermöglicht ihnen, andere Aufgaben auszuführen, wodurch die Sicherheit gesteigert wird.
In einer anderen Ausführungsform können der Empfänger und das Display in Flughafenkontroll-Fowern installiert werden, um bei der Bodenüberwachung während schlechten Sichtverhältnissen zu helfen. Zusätzlich zu den Rollbahnanflugbaken können ultraviolette Quellen an allen Flugzeugen angeordnet werden und zusammen aufgebaut werden mit oder integriert werden mit bestehenden sichtbaren Baken (dargestellt als Bake 145 in Fig. 10). Ein Bild der Flughafenrollbahnen mit Rollflugverkehr kann den Fluglotsen in einem Head-up Display dargestellt werden oder auf die Scheiben des Kontroll-Towers projiziert werden. Eine piktogralische Darstellung dieser Anwendung ist in Fig. 15 dargestellt. Rollendes Flugzeug 1530 und Bodenfahrzeuge 1510 werden mit Quellen 110&sub1;-110j nachgerüstet. Ultraviolette Strahlung verbreitet sich zu Kontroll-Tower 1520, wo Empfänger 130 und Display 140 installiert sind. Eine Darstellung der Fluglotsen, die die Bilder verwenden, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, um den Bodenverkehr zu kontrollieren, ist in dem Schnittbild von Tower 1520 dargestellt.
Jede Quelle kann moduliert oder kodiert werden, um jedes Flugzeug eindeutig zu identifizieren. Weiter kann eine Videoverfolgungsbox kontinuierlich und automatisch seine Größe anpassen, um sicherzustellen, dass sie vollständig das Zielflugzeug einschließt, andere Ziele jedoch vom Eintreten in die Box ausschließt. Dieses Auto-Verfolgungsverfahren mit einem getrennten Tor für jedes Flugzeug bietet eine Leistung, die besser ist als Radarsysteme. So gibt es eine geringe Wahrscheinlichkeit der Doppelzielerfassung, die mit "Verfolgen beim Scannen-Systemen auftreten kann. Weiter kann die modulierte oder kodierte Strahlung zum "Entstreuen" verwendet werden. Verschiedene Objekte und/oder Bereiche können aus der Anzeige durch Ausfiltern der modulierten Signale, die mit diesen Objekten und/oder Bereichen verbunden sind, entfernt werden.
Viele Kontroll-Tower verwenden gegenwärtig große Monitore, die einen Plan der Flughafenrollbahnen und Taxiways anzeigen. Der Ort des Flugzeugs und der Bodenfahrzeuge kann auf diese Monitore bei ihrem genauen Ort überlagert werden, ähnlich wie Wettersatellitenbilder über eine Darstellung der Landmenge überlagert werden. Da diese Anzeigeform den Fluglotsen bekannt ist, wird die Verwendung der vorliegenden Erfindung erleichtert. Rollende Flugzeuge können die vorliegende Erfindung ebenfalls beim Hinbewegen zu und Wegbewegen von der Rollbahn verwenden. Ultraviolette Quellen, die zusammen mit den bestehenden sichtbaren Baken aufgebaut sind, definieren die Rollwege, und ultraviolette Quellen, die mit bestehenden Flugzeugbaken aufgebaut sind, können den Piloten über die Anwesenheit eines weiteren Flugzeugs informieren. Vorzugsweise sind diese ultravioletten Quellen gepulste Xenonquellen. Wie in Fig. 16 piktografisch dargestellt, bietet die Verwendung der vorliegenden Erfindung bei landenden Flugzeugen, rollenden Flugzeugen und durch den Kontroll-Tower zahlreiche Abwehrmittel für Rollbahneinbrüche bei schlechten Sichtverhältnissen. Empfänger 130, Display 140 und eine Flugzeugbake mit einer ultravioletten Quelle sind auf dem rollenden Flugzeug 1530 installiert. Dieselbe Ausstattung ist ebenfalls auf landendem Flugzeug 1035 installiert. Kontroll-Tower 1520 besitzt gleichermaßen einen Empfänger und eine Anzeige. Auf diese Weise kann das Personal im landenden Flugzeug 1035, rollenden Flugzeug 1530 und in Tower 1520 den sich bewegenden Verkehr in der Luft und auf den Rollbahnen sehen. Das Sichtfeld des Piloten im rollenden Flugzeug 1530 ist oben rechts dargestellt. Die Rollbahnen und das landende Flugzeug 1035 können klar gesehen werden. Der Fluglotse, dessen Blick in der oberen Mitte dargestellt ist, kann sowohl das rollende Flugzeug 1530 als auch das landende Flugzeug 1035 überwachen. Der Pilot des landenden Flugzeugs 1035 kann die Rollbahn und das rollende Flugzeug in seinem Sichtfeld klar sehen, wie oben links dargestellt. Auf diese Art bietet die vorliegende Erfindung das Potential für eine 4-Punkte-Abschreckung für Rollbahneinbrüche.
Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl die vorliegende Erfindung von unschätzbarem Vorteil für die Luftfahrtindustrie ist, Anwendungen der vorliegenden Erfindung keinesfalls auf die Verwendung in Flugzeugen beschränkt ist. Beispielsweise kann die Anlage verwendet werden, um Suchaktionen und Rettungen durchzuführen. Ein gestrandetes Wasserfahrzeug könnte eine ultraviolette Quelle oder Reflektor verwenden, um einem Suchflugzeug oder Schiff, das mit der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, zu helfen, das Wasserfahrzeug in widrigen Wetterverhältnissen zu orten.
Weiter kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um Hinderniserkennung durchzuführen und Kollisionen zu vermeiden. Ultraviolette Quellen können zusammen mit Gefahrbaken aufgestellt werden, welche Flugzeuge über Gebäude, Funkantennen, Überlandleitungen etc. informieren. Die vorliegende Erfindung kann weiter verwendet werden, um Navigation in gefährlichen Geländebereichen zu ermöglichen, was gegenwärtig gefährliche Situationen während schlechten Sichtverhältnissen darstellt. Beispielsweise werden Starts und Landungen an Flughäfen in bergigen Regionen gegenwärtig bei Nebel aufgrund der wesentlichen Gefahr eines Zusammenstoßes des Flugzeugs mit dem Gelände eingeschränkt. Quellen, Reflektoren oder Transponder können jedoch auf Berghängen, Spitzen oder anderen Geländehindernissen befestigt werden, wodurch der vorliegenden Erfindung ermöglicht wird, diese Orte den Piloten anzuzeigen. Solche Informationen können ebenfalls verwendet werden, um den genauen Flugweg in die Region und aus der Region heraus anzuzeigen.
Eine Anlage in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann auch von bedeutender Verwendung für die Gemeinde der Seefahrer sein. Beispielsweise ist es gängige Praxis, bevorzugte Wasserweg-Verkehrskanäle durch Verwendung von Navigationsbojen abzugrenzen. Ein Wasserfahrzeug navigiert in dem Kanal durch Bewegen innerhalb der von den Bojen definierten Grenzen. Diese Bojen sind mitten unter schweren Schiffen und Bootsverkehr, Wellendünungen, Bodenecho und Ablagerungen oft schwer zu orten. Die vorliegende Erfindung kann diese Navigationsschwierigkeiten mindern. Ultraviolette Quellen oder Reflektoren können auf den Bojen angeordnet werden und ein Empfänger in dem Wasserfahrzeug installiert werden. Der Ort der Bojen kann in einem Head-up Display in der Kabine des Schiffes angezeigt werden, oder über das Kabinenfenster überlagert werden. Auf diese Weise kann ein Schiffskapitän die Navigationsbojen identifizieren und sein Fahrzeug entsprechend steuern.
Noch vorteilhafter ist, dass der Ort der Bojen verwendet werden kann, um ein bestehendes Radardisplay mit Anmerkungen zu versehen. Normalerweise liefert das Radarsystem den Ort von Objekten, aber überlässt die Identifikation dieser Objekte dem Radarbeobachter. Daten aus der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um die Navigationsbojen automatisch zu identifizieren und diese Information auf dem Radardisplay anzuzeigen, wodurch ein Diagramm des genauen Wasserkanals zum Durchfahren bereitgestellt wird.
Aufgrund der eindeutigen Identifikationsfähigkeiten, die der Verwendung von modulierter ultravioletter Strahlung innewohnt, kann eine große Anzahl von Objekten getrennt geortet und identifiziert werden und auf dem Radardisplay mit Anmerkungen versehen werden, einschließlich Gefahr-Signalanlagen auf Hindernissen, RACON-Baken auf Brücken und Begrenzungsleuchten an anderen Wasserfahrzeugen. Quellen, vorzugsweise UV-Laser, können weiterhin mit Bereichsleuchtelementen zusammen aufgebaut werden.
Weiter kann die vorliegende Erfindung in Automobilen installiert werden. Beispielsweise können ultraviolette Quellen oder Reflektoren entlang der Straßenseite angeordnet werden. Ein Empfänger und eine Anzeigevorrichtung innerhalb eines Automobils kann einem Fahrer beim Halten seiner Position auf der Fahrbahn während dichtem Nebel helfen. Tatsächlich kann die vorliegende Erfindung in nahezu jeder Anwendung eine Rolle spielen, in der es erforderlich ist, durch Umgebungen mit schlechten Sichtverhältnissen hindurch zu sehen und schnell zu reagieren.

Claims

1. Eine Anlage (100) zur Verbesserung der Navigation in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen, die Folgendes beinhaltet: eine Vielzahl von Strahlungsquellen (110), die mit Anflugbaken zusammen aufgestellt sind, eine Vorrichtung, für die Bilderkennung der besagten Vielzahl von Quellen, die auf die besagten Strahlungsquellen anspricht (130); und eine Vorrichtung (200) für die Wiedergabe der besagten Bilder an den Beobachter, wobei das besagte Bild einen Bezug für die Navigation darstellt, und die Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Strahlungsquellen (110) im Gebrauch ultraviolette Strahlung emittieren, die vor allem im Bereich des herausgefilterten UV-Cs liegt.

2. Eine Anlage gemäß Anspruch 1, welche des Weiteren eine Vorrichtung (210) für die Prozessierung des besagten Bildes besitzt.

3. Eine Anlage gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welcher die besagte Vorrichtung zur Bilderkennung (130) eine, auf einer Mikrochannel-Plate basierende, Photomultiplier-Röhre enthält.

4. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren über eine Vorrichtung für die Modulation der besagten ultravioletten Strahlung von der besagten Vielzahl der Quellen verfügt.

5. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Vorrichtung für die Bilderkennung eine Vorrichtung enthält, um damit Strahlung, welche näherungsweise über 0,275 um liegt, auszuschließen.

6. Eine Anlage (100) für die Navigation in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen (120), die Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Reflektoren (150), die mit Anflugbaken zusammen aufgestellt sind; eine Quelle (110), die im Gebrauch Strahlung, im Wesentlichen entlang einer Richtung zu der besagten Vielzahl der Reflektoren (150), emittiert, eine Vorrichtung (130), die auf die Strahlung anspricht, welche von der besagten Vielzahl der Reflektoren, die der Erzeugung eines Bildes (200) der besagten Vielzahl der Reflektoren dienen, reflektiert worden ist, die besagte Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes, die zusammen mit der besagten Quelle aufgestellt ist; und eine Vorrichtung für die Wiedergabe einer Darstellung des besagten Bildes, wobei die besagte Darstellung dem Beobachter einen Bezug für die Navigation liefert, und wobei die Anlage dadurch gekennzeichnet ist, dass die Quelle ultraviolette Strahlung emittiert, die vor allem im Bereich der herausgefilterten UV-C Strahlung liegt.

7. Eine Anlage gemäß Anspruch 6, in welcher die besagte Vorrichtung für die Erzeugung eines Bildes (200) einen optischen Filter (190) beinhaltet, der einen Bandpassbereich hat, der im Wesentlichen zwischen 0,205 um-0,275 um liegt.

8. Eine Anlage gemäß Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei welcher die besagte Vielzahl der Reflektoren (150) Rückreflektoren enthält.

Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 6 bis 8, welche des Weiteren eine Vorrichtung (210) für die Prozessierung des besagten Bildes umfasst.

10. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welcher die besagte Vorrichtung für die Erzeugung eines Bildes (200) eine, auf einer Microchannel-Plate basierende, Photomultiplier-Röhre enthält.

11. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 6 bis 10, welche des Weiteren eine Vorrichtung für die Modulation (210) der besagten ultravioletten Strahlung von der besagten Quelle umfasst.

12. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 6 bis 11, welche des Weiteren eine Vorrichtung für die Modulation (210) der besagten ultravioletten Strahlung, die von der besagten Vielzahl der Reflektoren reflektiert wird, umfasst.

13. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 6 bis 12, bei welcher die besagte Vorrichtung, für die Erzeugung eines Bildes, Mittel für das elektronische Herausfiltern (190) von Signalen, die Strahlung entsprechen, welche im Wesentlichen von 0,205 um-0,270 um liegt und die gewünschte Modulation aufweist, enthält.

14. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 6 bis 13, welche des Weiteren eine Vorrichtung für die Ausblendung umfasst, wodurch die Rückstreuung für die Strahlung von der besagten Quelle beträchtlich verringert wird.

15. Eine Anlage (100) für die Anwendung in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen (120), die Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Transpondern, die mit den Anflugbaken zusammen aufgestellt sind; eine Quelle (110), welche eine erste Strahlung, im Wesentlichen entlang einer Richtung zu der besagten Vielzahl der Transponder hin, emittiert, wobei die besagten Transponder, als Reaktion auf die besagte erste Strahlung, eine zweite Strahlung emittieren; und Vorrichtungen, welche auf die besagte zweite Strahlung ansprechen, um ein Bild der besagten Vielzahl der Transponder (200) zu erzeugen, besagte Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes, die mit der besagten Quelle zusammenliegt, die Anlage" welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sowohl die erste als auch die zweite Strahlung ultraviolette Strahlungen sind, die vor allem im Bereich des herausgefilterten UV- Cs liegen.

16. Eine Anlage gemäß Anspruch 15, bei welcher die besagte erste und zweite Strahlung unterschiedliche Wellenlängen haben.

17. Eine Anlage gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16, welche des Weiteren eine Vorrichtung für die Wiedergabe einer Darstellung des besagten Bildes (140) umfasst, wobei die besagte Darstellung dem Beobachter einen Bezug für die Navigation liefert.

18. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 15 bis 17, bei welcher die besagte Vorrichtung zur Wiedergabe (140) die Wiedergabe eines Head-up-Displays beinhaltet.

19. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 15 bis 18, bei welcher die besagte Vorrichtung für die Erzeugung eines Bildes (200) eine, auf einer Microchannel-Plate basierende, Photomultiplier-Röhre enthält.

20. Eine Anläge gemäß irgend einem der Ansprüche 15 bis 19, welche des Weiteren eine Vorrichtung für die Prozessierung (210) des besagten Bildes umfasst, um damit Strahlung zu eliminieren, die durch Objekte hervorgerufen wird, die im nicht sichtbaren Bereich emittieren.

21. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 15 bis 20, welche des Weiteren eine Vorrichtung für die Modulation (210) der besagten zweiten Strahlung, übereinstimmend mit den Merkmalen der besagten Anflugbaken, umfasst.

22. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 15 bis 21, bei welcher die besagte Vorrichtung für die Erzeugung eines Bildes eine Vorrichtung (190) umfasst, welche Strahlung, die annähernd über 0,275 um liegt, ausschließt.

23. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 15 bis 22, bei welcher die besagten Anflugbaken einen Plan des Flughafens enthalten.

24. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 15 bis 23, bei welcher der besagte Plan des Flughafens Pistenfeuer und -lichter enthält.

25. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 15 bis 24, bei welcher die besagte Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes sich in einem Flugzeug befindet.

26. Eine Anlage gemäß irgend einem der Ansprüche 15 bis 16, bei welcher die besagte Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes sich in einem Kontroll-Tower befindet.

27. Ein Verfahren, um damit in einer Atmosphäre mit schlechten Sichtverhältnissen (120) ein Objekt, das über eine Vielzahl von Markern für die Identifizierung verfügt, lokalisieren zu können, wobei das besagte Verfahren folgende Schritte umfasst:

Das Aufstellen einer Quelle für die Emission von Strahlung (110) zusammen mit jedem einzelnen Marker für die Identifizierung;

Die Erzeugung eines Bildes der besagten Quelle aus Strahlung, die von ihr empfangen wird; und

Die Wiedergabe einer Darstellung des besagten Bildes, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Strahlung ultraviolette Strahlung ist, die vor allem aus im Bereich des herausgefilterten UV-Cs liegt.

28. Ein Verfahren gemäß Anspruch 27, welches des Weiteren den Schritt umfasst, in dem einem realen, visuelle Bild der besagten Vielzahl von Anflugbaken, die besagte Darstellung des besagten Bildes überlagert wird.

29. Ein Verfahren gemäß Anspruch 27 oder Anspruch 28, welches des Weiteren den Schritt der Prozessierung des besagten Bildes umfasst.

30. Ein Verfahren gemäß irgend einem der Ansprüche 27 bis 29, welches des Weiteren den Schritt der Modulation der besagten ultravioletten Strahlung, in Übereinstimmung mit den Merkmalen der besagten Vielzahl der Marker für die Identifizierung, umfasst.

31. Ein Verfahren gemäß irgend einem der Ansprüche 27 bis 30, bei welchem der besagte Schritt der Bilderzeugung den Schritt des Ausschließens von Strahlung, die annähernd über 0,275 um liegt, umfasst.

32. Ein Verfahren gemäß irgend einem der Ansprüche 27 bis 31, bei welchem die Quelle für die Emission ultravioletter Strahlung (110) ein Laser ist.