IT202000018586A1

IT202000018586A1 - INTEGRATED NAVIGATION SYSTEM FOR AIRCRAFT AND SPACE SYSTEMS IN EMERGENCY SITUATIONS

Info

Publication number: IT202000018586A1
Application number: IT102020000018586A
Authority: IT
Inventors: Stefano BERTOCCO; Carlo BERTOCCO
Original assignee: Bercast Ehtc Eng Hi Tech Construction Snc Di Bertocco Stefano E Carlo
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-01-30

Description

TITOLO TITLE

SISTEMA INTEGRATO DI NAVIGAZIONE PER AEROMOBILI E INTEGRATED NAVIGATION SYSTEM FOR AIRCRAFT E

SISTEMI SPAZIALI IN SITUAZIONE DI EMEGENZA SPACE SYSTEMS IN AN EMERGENCY SITUATION

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente brevetto ? attinente ad un sistema integrato di navigazione per aeromobili e sistemi spaziali e trova particolare impiego nelle situazioni di emergenza. This patent? pertaining to an integrated navigation system for aircraft and space systems and finds particular use in emergency situations.

Attualmente sono presenti vari dispositivi di navigazione, come il GPS, ILS, VOR, RNAV, eccetera atti a fornire una serie di singoli dati strumentali. Si ? studiato quindi un nuovo dispositivo atto a poter utilizzare in qualsiasi circostanza detti dati trasformandoli in forma visiva. Currently there are various navigation devices, such as GPS, ILS, VOR, RNAV, etc. capable of providing a series of individual instrumental data. Yes ? therefore studied a new device capable of being able to use said data in any circumstance, transforming them into visual form.

Il nuovo dispositivo ha lo scopo di aumentare il fattore sicurezza del volo in generale e sopratutto nelle situazioni di emergenza. The new device has the purpose of increasing the safety factor of the flight in general and above all in emergency situations.

Altro scopo ? quello di diminuire lo stress nei piloti da decollo, avvicinamento, atterraggio, in tutte le condizioni metereologiche ed offrire un potenziale supporto e sostentamento per i piloti. Other purpose? to decrease pilot stress from take-off, approach, landing, in all weather conditions and offer potential support and sustenance for pilots.

Altro scopo ? la riduzione dei sovra costi operativi dovuti nell?ottimizzare migliori percorsi di rotta e non fallire possibili atterraggi per condizioni di marcate condizioni meteo avverse, dovendo rientrare nei circuiti di prenotazione ed attesa del turno d?ingresso per un nuovo atterraggio. Other purpose? the reduction of the extra operating costs due to optimizing the best route routes and not failing possible landings due to markedly adverse weather conditions, having to re-enter the booking circuits and waiting for the entry turn for a new landing.

Altro scopo e modificare l'attuale parametrazione economica nel miglior rapporto assicurativo con le compagnie per l?utilizzo dei dispositivi oggetto del presente brevetto, che permettono di ottenere un gradiente superiore di sicurezza, precisione, sostentamento, controllo nel pilotaggio e manovrabilit? dei contesti sopraccitati. Another purpose is to modify the current economic parameterization in the best insurance relationship with the companies for the use of the devices object of this patent, which allow to obtain a higher gradient of safety, precision, sustenance, piloting control and maneuverability? of the aforementioned contexts.

Questi ed altri scopi, diretti e complementari, sono raggiunti dal nuovo sistema integrato ottico di navigazione in qualsiasi classe di spazio aereo controllato (A-B-C-D-E) e non controllato (F-G) e nello spazio esterno. Il presente brevetto ? relativo ad un sistema integrato da pi? sistemi strumentali come: These and other direct and complementary aims are achieved by the new integrated optical navigation system in any class of controlled (A-B-C-D-E) and uncontrolled (F-G) airspace and in outer space. This patent? on a system integrated by pi? instrument systems such as:

- strumenti parametrici e di assetto, altimetro, variometro, anemometro; - strumenti giroscopici, virosbandometro, orizzonte artificiale, virometro, girodirezionale, gyrolaser, piattaforma di navigazione inerziale; - parametric and attitude instruments, altimeter, variometer, anemometer; - gyroscopic instruments, tailwind, artificial horizon, virometer, gyro, gyrolaser, inertial navigation platform;

- strumenti elettromagnetici, radionav, radioaltimetro, radiobussola, VOR, RMI, DME, ILS, GPS; - electromagnetic instruments, radionav, radio altimeter, radio compass, VOR, MRI, DME, ILS, GPS;

- sistemi di allarme, di stallo, di vicinanza al suolo; - alarm, stall, ground proximity systems;

- sistemi radar meteo anticollisone, - anti-collision weather radar systems,

- unit? di controllo unit? di processo, unit? di implementazione, unit? di processo ed elaborazione; - unit? of control unit? of process, unit? of implementation, unit? of process and elaboration;

- unit? di visualizzazione. - unit? of display.

Detti sistemi strumentali in idonea combinazione sono atti a costituire un sistema integrato di navigazione per aeromobili, sistemi spaziali da potersi utilizzare in navigazione di rotta/ traiettoria e sopratutto nelle situazioni di emergenza. Said instrumental systems in a suitable combination are able to form an integrated navigation system for aircraft, space systems that can be used in route/trajectory navigation and above all in emergency situations.

Il nuovo sistema trova particolare impiego nei circuiti di ingresso, in CTR-ATZ-AFIS, nelle fasi di sottovento e finale di atterraggio, in tutte le condizioni meteo ottimali e di maltempo con scarsa o nulla visibilit? e nelle situazioni di emergenza derivate da fattori esterno sia da fattori interni del velivolo come rotture di strumenti o di apparecchiature. The new system finds particular use in the entrance circuits, in CTR-ATZ-AFIS, in the downwind and final landing phases, in all optimal and bad weather conditions with little or no visibility? and in emergency situations deriving from both external and internal factors of the aircraft such as the failure of tools or equipment.

Il dispositivo permette la costruzione sintetica tridimensionale, e relativa visualizzazione ottica, di un percorso di rotta o traiettoria di volo o rullaggio che il velivolo o sistema spaziale deve seguire per mantenere gli assetti, parametri, indicazioni, obbiettivi ed ottenere quindi un miglior pilotaggio, una corretta e maggior precisione di assetto e manovrabilit?. The device allows the three-dimensional synthetic construction, and relative optical visualization, of a route or flight or taxi trajectory that the aircraft or space system must follow in order to maintain the attitudes, parameters, indications, objectives and therefore obtain better piloting, a correct and greater precision of trim and maneuverability?.

Questa costruzione sintetica tridimensionale ? costituita da una serie di punti distanziati e variabilmente posizionati nei tre assi della traiettoria al fine di ottenere un percorso di rotta nel migliore assetto ottenibile in base agli input, condizioni e finalit? ricevuti ed elaborati dalla sorgente di calcolo, interfacciata nella struttura algoritmica dei sistemi che ne rendono possibile la pianificazione, a loro volta garantiti da sistemi ridondanti nei punti di maggior sensibilit? per garantire la massima affidabilit? del processo finale. Il risultato dell' elaborazione ? il frutto dei dati forniti da molteplici sistemi ed informazioni: This three-dimensional synthetic construction ? consists of a series of points spaced and variably positioned in the three axes of the trajectory in order to obtain a route path in the best structure obtainable based on the inputs, conditions and purposes? received and processed by the calculation source, interfaced in the algorithmic structure of the systems that make planning possible, in turn guaranteed by redundant systems at the points of greatest sensitivity? to ensure maximum reliability? of the final process. The result of the processing? the result of data provided by multiple systems and information:

- system check generale e specifico del velivolo, comandi, struttura, avionica, idraulica, impiantistica, propulsione, componente elettrica ed elettronica, di pressurizzazione, eccetera, condizione degli assetti e carichi baricentrici, - general and specific system check of the aircraft, controls, structure, avionics, hydraulics, systems, propulsion, electrical and electronic components, pressurisation, etc., condition of the trims and barycentric loads,

- parametri di volo, - flight parameters,

- condizioni ambientali e meteorologiche, orografia del territorio, - dispositivi, GPS, navigazione inerziale, radar di bordo, - environmental and meteorological conditions, orography of the territory, - devices, GPS, inertial navigation, on-board radar,

- controlli e riferimenti, - checks and references,

- collegamenti. - connections.

La costruzione sintetica tridimensionale di un percorso di rotta o traiettoria di volo o rullaggio, che il velivolo o sistema spaziale deve seguire, risulta visibile e fruibile dal pilota nella trasposizione sul Head-up display, in acronimo ?HUD?. Il display ? posizionato nei posti di pilotaggio e permette, nella sua trasparenza, oltre la vista di prua, attraverso di esso, la visualizzazione dei parametri di volo (quota, velocit?, assetto, soglia pista, eccetera) senza dover distogliere lo sguardo dall' obiettivo specialmente durante le fasi di atterraggio e decollo per controllare i vari strumenti del cockipt. Il percorso cos? generato e continuamente aggiornato negli istanti successivi viene cos? visualizzato, inserendosi alla vista esterna nella condizione ed assetto di volo. The three-dimensional synthetic construction of a route or flight or taxi trajectory that the aircraft or space system must follow, is visible and usable by the pilot in the transposition on the Head-up display, acronym ?HUD?. The display ? positioned in the cockpit and allows, in its transparency, beyond the bow view, through it, the display of the flight parameters (altitude, speed, attitude, runway threshold, etc.) without having to take your eyes off the lens especially during landing and take-off to control the various cockpit instruments. What's the path? generated and continuously updated in the following instants is cos? displayed, inserting itself in the external view in the flight condition and attitude.

La sovrimpressione permette di creare un percorso sinottico che sostiene il pilota nelle condizioni di cui necessita, che egli dovr? seguire per poter avere le condizioni elaborate migliori, di volo nel tratto di rotta/traiettoria, manovra, circuito, missione. The overlay allows you to create a synoptic path that supports the pilot in the conditions he needs, that he will have to? follow in order to have the best elaborated flight conditions in the section of the route/trajectory, manoeuvre, circuit, mission.

Altri paramenti saranno distinti per velivoli ad alte prestazioni e sistemi spaziali, per quest?ultimi saranno considerate le varie fasi di avvicinamento ed ingresso nell?atmosfera, orbita, avvicinamento, atterraggio in altri corpi al di fuori della terra. Other parameters will be distinguished for high-performance aircraft and space systems, for the latter the various phases of approach and entry into the atmosphere, orbit, approach, landing in other bodies outside the earth will be considered.

In sostanza il nuovo sistema ? stato concepito oltre che per far visualizzare al pilota la rotta/traiettoria anche nel contesto di rullaggio o la posizione in un contesto aeroportuale, negli spostamenti, trasferimenti nei parcheggi, TWY, RWY, dove un errato spostamento, posizione o il non rispetto delle precedenze e direttive aeroportuali, pu? causare pericolose situazioni se non disastrose conseguenze. Basically the new system? was conceived not only to make the pilot visualize the route/trajectory also in the context of taxiing or the position in an airport context, in movements, transfers in parking lots, TWY, RWY, where an incorrect movement, position or non-compliance with precedence and airport directives, pu? cause dangerous situations if not disastrous consequences.

La sovraimpressione permette di creare un percorso sinottico che sostiene il pilota nelle condizioni di emergenza, che egli dovr? seguire per poter avere le condizioni elaborate migliori, di volo nel tratto di rotta/traiettoria, manovra, circuito, missione, emergenza. The overlay allows you to create a synoptic path that supports the pilot in emergency conditions, which he will have to? follow in order to have the best elaborated flight conditions in the section of the route/trajectory, manoeuvre, circuit, mission, emergency.

Per quest?ultima condizione ? considerato un elemento di sostegno aggiuntivo: la visualizzazione su monitor/Head-up display dell?orografia del territorio in vista 3d sorvolato dal velivolo, elicottero, sistema spaziale, ove il soggetto ne ? il fuoco zenitale di una proiezione conica su superficie orografica. avente un raggio di mappatura superficiale che ne consente, in rapporto alla quota del velivolo/efficienza, di visualizzare il pi? favorevole punto di contatto elaborato. For this? last condition ? considered an additional support element: the visualization on monitor/Head-up display of the orography of the territory in 3D view flown over by the aircraft, helicopter, space system, where the subject is of it? the zenithal focus of a conical projection on an orographic surface. having a radius of surface mapping which allows it, in relation to the altitude of the aircraft/efficiency, to display the pi? favorable point of contact elaborated.

Cos? facendo si ha una proiezione orografica tridimensionale della superficie che accompagna in tempo reale il sorvolo del velivolo/sistema spaziale in modo da, congiuntamente alla visualizzazione del percorso di traiettoria migliore, frutto della valutazione di interscambio dei vari sistemi in stato di emergenza del velivolo, condizioni meteorologiche ? ambientali, andamento orografico del territorio e valutazione delle variabili, come le caratteristiche e la dimensione del punto di contatto, l?angolo di impatto, la posizione, lo stato generale dei sistemi, determinare dei parametri per poter mantenere le condizioni pi? favorevoli della traiettoria in funzione a quanto espresso. What? by doing this, a three-dimensional orographic projection of the surface is obtained which accompanies the overflight of the aircraft/space system in real time so as to, together with the visualization of the best trajectory path, the result of the interchange evaluation of the various systems in a state of emergency of the aircraft, conditions weather ? environmental conditions, orographic trend of the territory and evaluation of the variables, such as the characteristics and the dimension of the point of contact, the angle of impact, the position, the general state of the systems, determining the parameters in order to maintain the conditions more? favorable of the trajectory according to what has been expressed.

La vista contemporanea dell?andamento tridimensionale del territorio associato alla rotta da seguire, per poter raggiungere il miglior punto di atterraggio, nelle condizioni dello stato, permettono al pilota di avere una serie di informazioni di fondamentale importanza necessarie per poter preparare, anche psicologicamente, con un certo, se pur minimo, margine di tempo, la manovra di atterraggio fuori campo. The contemporary view of the three-dimensional trend of the territory associated with the route to follow, in order to reach the best landing point, in the conditions of the state, allow the pilot to have a series of information of fundamental importance necessary to be able to prepare, even psychologically, with a certain, albeit minimal, margin of time, the landing maneuver outside the field.

Ridurre notevolmente i fattori d?incognita sul punto d?impatto, ed i fattori decisionali immediati nelle manovre e traiettorie finali, in condizioni estreme, di massima prova psicofisica e difficolt? sulla possibile scelta allo stato immediato, pu? essere drasticamente determinante per limitare il pi? possibile il fattore incolumit? dei passeggeri ed equipaggio. Considerably reduce the unknown factors on the point of impact, and the immediate decision-making factors in the final maneuvers and trajectories, in extreme conditions, of maximum psychophysical test and difficulty? on the possible choice in the immediate state, pu? be drastically decisive to limit the pi? possible the safety factor? of passengers and crew.

Nel caso in cui il velivolo si trovi in una posizione scorretta, rispetto al corretto assetto, il sistema elabora anche la posizione e conseguante rotta/traiettoria che dovrebbe avere nello stesso momento evidenziandola in modo lampeggiante per richiamare l?attenzione del pilota aiutandolo a prendere consapevolezza di verifica e stato in cui si trova a correggere, se possibile, o prepararsi a superare tale condizione. In the event that the aircraft is in an incorrect position, with respect to the correct attitude, the system also processes the position and consequent route/trajectory it should have at the same time, highlighting it flashing to attract the pilot's attention, helping him to gain awareness of verification and state in which it is found to correct, if possible, or prepare to overcome this condition.

Il sistema nelle condizioni di emergenza comprende la visualizzazione su Head-up Display/Monitor, anche da comando remoto, dell?orografia del territorio in vista 3d sorvolato dal velivolo, elicottero, sistema spaziale; ove il soggetto ne ? il fuoco zenitale di una proiezione conica di rilevamento sulla superficie orografica del territorio; avente un raggio di mappatura superficiale che ne consente in rapporto alla quota/efficienza di visualizzare il pi? favorevole punto di contatto elaborato. (figure 1, 2, 3) In emergency conditions, the system includes the visualization on the Head-up Display/Monitor, also from remote control, of the orography of the territory in a 3D view flown over by the aircraft, helicopter, space system; where the subject ne ? the zenith focus of a surveying conical projection on the orographic surface of the territory; having a radius of surface mapping that allows it in relation to the share/efficiency to view the pi? favorable point of contact elaborated. (figures 1, 2, 3)

Cos? facendo si ha una proiezione orografica tridimensionale della superficie che accompagna in tempo reale il sorvolo del velivolo, elicottero, sistema spaziale e la visualizzazione del percorso di traiettoria/rotta pi? favorevole nello stato dell?emergenza. L?elaborazione ? il frutto della valutazione di interscambio tra l?analisi tra vari sistemi e rilevamenti nello stato del velivolo, sistemi di bordo, manovrabilit?, condizioni meteorologiche ? ambientali, andamento orografico del territorio, valutazione delle variabili, come le caratteristiche e dimensioni del punto di contatto, angolo di impatto, posizione, stato generale dei sistemi, queste elaborazioni determinano dei parametri per il tracciamento di una rotta/traiettoria di discesa ed atterraggio nelle condizioni pi? favorevoli. La vista contemporanea dell?andamento tridimensionale del territorio associato alla rotta da seguire, per poter raggiungere il miglior punto di atterraggio d?emergenza, nelle condizioni dello stato, permettono al pilota di comprendere una serie di informazioni di fondamentale importanza per poter preparare psicologicamente con un certo, se pur minimo margine di tempo la manovra di atterraggio fuori campo; ridurre notevolmente i fattori d?incognita sul punto d?impatto, decisionali immediati nelle manovre e traiettorie finali, in condizioni estreme, di massima prova psicofisica e difficolt? sulla possibile scelta allo stato immediato pu? essere drasticamente determinante per limitare il pi? possibile il fattore incolumit? dei passeggeri e dell'equipaggio. What? doing there is a three-dimensional orographic projection of the surface that accompanies the overflight of the aircraft, helicopter, space system in real time and the display of the trajectory path / route more? favorable in the state of emergency. The elaboration ? the result of the interchange evaluation between the? analysis between various systems and surveys in the state of the aircraft, on-board systems, maneuverability?, meteorological conditions? environmental conditions, orographic trend of the territory, evaluation of the variables, such as the characteristics and dimensions of the contact point, angle of impact, position, general state of the systems, these elaborations determine the parameters for tracing a route/trajectory of descent and landing in conditions more? favourable. The contemporary view of the three-dimensional trend of the territory associated with the route to follow, in order to reach the best point of emergency landing, in the conditions of the state, allows the pilot to understand a series of information of fundamental importance in order to be able to prepare psychologically with a of course, even if there is a minimal margin of time, the off-field landing maneuver; considerably reduce the factors of unknown factor on the point of impact, immediate decision-making in maneuvers and final trajectories, in extreme conditions, of maximum psychophysical test and difficulty? on the possible choice in the immediate state pu? be drastically decisive to limit the pi? possible the safety factor? of passengers and crew.

Queste sono le modalit? schematiche sufficienti alla persona esperta per realizzare il trovato, di conseguenza, in concreta applicazione potranno esservi delle varianti senza pregiudizio alla sostanza del concetto innovativo. Are these the methods? schematics sufficient for the skilled person to implement the invention, consequently, in concrete application there may be variations without prejudice to the substance of the innovative concept.

Pertanto con riferimento alla descrizione che precede e alle tavole accluse si esprimono le seguenti rivendicazioni. Therefore, with reference to the preceding description and to the enclosed tables, the following claims are expressed.

Claims

1. Integrated navigation system for aircraft, space systems comprising a GPS geolocation system characterized in that the data provided by said GPS geolocation also include the relief and mapping of the ground, combined with the established route, are processed continuously by a computer with relative software, which calculates the route/trajectory address in three-dimensional space and is suitable for verifying and indicating to the pilot the route variation as a function of the variation of said information and where said route variation is continuously visualized on a monitor and/or on the HEAT-UP display.

2. System as per claim 1 characterized in that it also processes the data supplied by an on-board computer.

3. System according to claims 1, 2 characterized in that it also processes the data supplied by flight control and support sources.

4. System as per claim 1, characterized in that the processing ? the result of the data provided by multiple systems and information:

- general and specific system check of the aircraft, controls, structure, avionics, hydraulics, systems, propulsion, electrical and electronic components, pressurisation, etc., condition of the trims and barycentric loads,

- flight parameters,

- environmental and meteorological conditions, orography of the territory,

- devices, GPS, inertial navigation, on-board radar,

- GPS geolocator capable of detecting and mapping the ground,

- checks and references, - links.