SE518926C2 - Visningsanordning för farkost och sätt att visa detekterade hot,kvarvarande bränslemängd och tidsförskjutning - Google Patents

Description

25 30 513 926 2 representerar ett potentiellt hotande plan och en tredje symboltyp representerar ett hotande plan för vilket det krävs att piloten vidtar åtgärder för att undvika kollision.

Till symbolen för ett hotande plan tillhör en av flygplanets utrustning genererad anvisning om vilken åtgärd som är lämplig att piloten vidtar (t ex STIG, SJUNK, STIG EJ, SJUNK EJ).

I USA-5 506 587 beskrivs ett mer modernt transpondersystem.

De i US-A-4 914 733 och US-A-5 506 587 beskrivna transpondersystemen är ej till- räckliga för militära tillämpningar, där ju hoten exempelvis utgör fientliga flygplan.

Dessa ñentliga flygplan söker dölja sin existens/identitet och är ej är intresserade av att ange sin position, vilket ju transpondersystemet bygger på. Dessutom ger den avståndsinformation som instrumentet tillhandahåller ett alltför begränsat beslutsstöd för militära tillämpningar.

Militära flygplan är förutom att enbart vara utrustade med transpondersystem även utrustade med någon/några typ/-er av sensorsystem för att bestämma positionlrikt- ning till ett eller flera hot och för att dessutom identifiera hoten. Dessa sensorsystem kan vara utförda på ett antal olika sätt.

En första typ av sensorsystem är baserad på radar, där det egna flygplanet sänder ut radarsignal och tar emot reflekterade radarsignaler och utifrån de mottagna signa- lernas egenskaper bestämmer avstånd och riktning till de föremål som radar- signalerna reflekterades i. Dessutom ger olika typer av flygplan olika typer av radar- signaturer, varigenom en identitetsbestämning kan utföras. Genom att via ett objekts radarsignatur identifiera en flygplanstyp kan man också sannolikt anta vilka typer av vapen som planet är beväpnat med.

En andra typ av sensorsystem innefattar radarvarnare som passivt ”lyssnar” efter radarsignaler som det egna planet blir utsatt för. Ur egenskaper hos mottagen radarsignal kan man göra ett antagande om från vilken typ av radar som signalerna mottagits. Med ledning av denna information går det att med viss sannolikhet ange vilket vapensystem som är engagerat. Utifrån vetskap om aktuellt vapensystem går det att med viss sannolikhet anta vapentyp och prestanda. En tredje typ av sensor- 10 15 20 25 30 518 926 fïf. f f* 3 system innefattar olika typer av IR-sensorer såsom IRST (InfraRed Search and Track). En fjärde typ av sensorsystem bygger på transponderteknik där positions- och identitetsinformationen hämtas från samverkande igenkänningsutrustningar och länkkommunikation. En femte typ av sensorsystem bygger på informationsutbyte, tex kommuniceras positions- och identitetsinformationen mellan flygplan via länk.

En sjätte typ av sensorsystem bygger på informationsutbyte mellan flygplan och stridsledning via länk. Alla dessa typer av sensorsystem och andra kan samverka i ett multisensorsystem för att öka precisionen i inmätningarna.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning avser ge en koncentrerad, översiktlig presentation av ut- valda hot exempelvis detekterade/identifierade via ett vid en farkost anordnat sen- sorsystem.

Detta har åstadkommits medelst en visningsanordning för farkost innefattande en visningsyta presenterande en symbol omfattande en ytterkant omgivande ett symbolcentrum, där symbolcentrum markerar farkosten och där en eller flera hotmarkeringar är placerade i förhållande till ytterkanten så att de var och en anger en riktning till ett tillhörande detekterat hot. Visningsanordningen kännetecknas av att varje hotmarkering innefattar en visare, som sträcker sig från ytterkanten i riktning mot symbolcentrum och vars längd är vald så att avståndet mellan visarens slut och symbolcentrum illustrerar en predikterad tid till dess att den egna farkosten beräknas komma in i det av respektive hotmarkering representerade hotet, och av att visningsanordningen är inrättad att på visningsytan presentera en aktuell tidsförskjut- ning i förhållande till ett planerat uppdrag och kvarvarande bränslemängd i för- hållande till det planerade uppdraget.

Hotet representerar karaktäristiskt ett hotornråde omgivet av en hotgräns, varmed den egna farkosten anses komma in i hotet när hotgränsen passeras. Hoten kan exempel- vis utgöra: - flygplan som är på kurs mot den egna farkosten, - vapen på flygplan, som befinner sig inom en gräns för vapenverkan, - verkansdel från luftvärn, till mark eller sjöss, eller 10 15 20 25 30 4 - fasta objekt t ex i form av byggnader, master eller bergsväggar.

Farkosten är exempelvis ett militärt flygplan i första hand för attack eller spaning.

Det planerade uppdraget kan vara ett detaljplanerat uppdrag med brytpunkter och för varje delsträcka mellan två brytpunkter finns höjder och farter noggrant inplanerade.

Uppdraget är alltså uppdelat i ett antal sammanhängande delsträckor, vilka tillsammans bildar en polygon, där till varje sträcka hör en tillhörande höjd och fart.

Vid genomförande av ett sådant uppdrag utgör den av visningsmedlen presenterade informationen just den information som piloten kräver för att snabbt kunna fatta beslut angående hur han/hon skall agera inför de olika problem som kan uppstå i form av den typ av hot som beskrivits ovan och ”inre” hot i form av förseningar i förhållande till tidtabell och bränslebrist. De ovan beskrivna hoten och de inre hoten är de faktorer som begränsar pilotens handlingsfrihet vid beslutstagande. Faktorerna är dessutom samvarierande. Det betyder exempelvis att om piloten ökar farten för att komma i takt med tidtabellen, leder det till en ökad bränsleåtgång, vilket i sin tur kan medföra att bränslet ej räcker för det planerade uppdraget såtillvida bränsletillgången ej är mycket god i förhållande till uppdraget. l ett annat exempel där piloten planerar för att ändra i planerat uppdrag (omplanering) genom att ta en omväg för att undvika ett yttre hot ger visningsanordningen den information som piloten behöver för att fatta ett snabbt och korrekt beslut, dvs visningsanordningen indikerar om tidtabellen och bränslesituationen medger en sådan undanmanöver. Det är därför mycket fördelaktigt att tillsammans med hotriktningar integrerat visa just tid till hot, tid till genomförande av uppgift i förhållande till tidtabell och bränslestatus i förhållande till planerat uppdrag.

Farkosten har ovan beskrivits som ett flygplan, i vilket fall visningsanordningen är anordnad i anslutning till cockpitinstrumenteringen. I ett alternativt utförande där farkosten är obemannad finns visningsanordningen ej anordnad i anslutning till farkosten, utan är placerad exempelvis i en markbaserad station som har kontakt med farkosten.

Föredragna utföringsformer har ett eller flera av de i underkraven 2-10 angivna kännetecknen. 10 15 20 25 30 518 926 -_= s, 5 Föreliggande uppfinning omfattar även ett sätt att visa ett eller flera detekterade hot i förhållande till en farkost, varvid vart och ett av de detekterade hoten representeras som en hotmarkering på en visningsyta, där farkosten är placerad i ett en ytterkant omgivande centrum och där en riktning till varje hot markeras av tillhörande hotmarkerings placering i förhållande till ytterkanten. Varje hotmarkering representeras av en visare, som sträcker sig från ytterkanten i riktning mot symbolcentrum, där visarens längd väljs så att avståndet mellan visarens slut och symbolcentrum illustrerar tid fram till det tillhörande hotet. På visningsytan presenteras en aktuell tidsförskjutning i förhållande till ett planerat uppdrag och kvarvarande bränslemängd i förhållande till det planerade uppdraget KORT FIGURBESKRIVNING Fig 1 visar ett exempel på ett flygplans cockpit med ett uppñnningsenligt instrument.

Fig 2 visar ett exempel på en systemlösning med det uppfinningsenliga instrumentet.

Fig 3 visar instrumentet i enlighet med ett första utförande.

Fig 4 visar instrumentet i enlighet med ett andra utförande.

Fig 5 visar instrumentet i enlighet med ett tredje utförande FÖREDRAGNA UTFöRmGsFoRMER I fig 1 markerar hänvisningssiffra 1 en anordning placerad i cockpit, tex i ett militärt attackflygplan. Anordningen 1 har en visningsyta 15 utförd exempelvis i LCD, CRT eller VRD-teknik och monterad exempelvis innanför cockpitfrontrutan i en sk head- up display 16 eller också i en sk head-down display 17. I det i figuren visade utföran- det är head-down displayen 17 och head-up displayen 16 monterade vid en panel 18 och anordningen 1 är innefattadi head-down displayen 17. Altemativt är visnings- ytan 15 integrerad med flygplanspilotens hjälm (VRD-teknik). Anordningen 1 är avsedd att via visningsytan 15 visa information för användning som beslutsstöd under stridsuppdrag.

I fig 2 representerar hänvisningssiffra 5 en enhet, i vilken ett detaljplanerat uppdrag är inmatat och lagrat med höjder, positioner och farter för hela uppdraget noggrant inplanerade. Uppdraget är exempelvis uppdelat i ett antal sammanhängande sträckor, vilka tillsammans bildar en polygon, där till varje sträcka hör en höjd och fart. 10 15 20 25 30 Uppdragsenheten 5 är förbunden med en enhet 6 som beräknar bränsleåtgång för genomförande av planerat uppdrag i förhållande till tillgängligt bränsle. Från planets bränslesystem har bränsleberäkningsenheten 6 tillgång till information om hur stor mängd bränsle som finns kvar. Tillsammans med information tillgänglig i uppdrags- enheten 5 och från bränslesystemet beräknar enheten 6 hur mycket bränsle som för- väntas krävas för resterande del av uppdraget och jämför den förväntade bränsle- åtgången med den faktiska tillgången för att bilda ett värde AB som anger skillnaden mellan den förväntade åtgången och den faktiska tillgången.

Uppdragsenheten 5 är dessutom förbunden med en enhet 7 för bestämning av det egna flygplanets aktuella tidsläge i förhållande till en tidtabell för det planerade upp- draget. Tidtabellen är beräknad med hjälp av inmatade uppgifter för uppdraget i uppdragsenheten 5. I ett enkelt utförande tar enheten 7 in det egna planets position via ett i planet innefattat navigeringssystem (ej visat), jämför den förväntade posi- tionen angiven av uppdraget med den av navigeringssystemet angivna aktuella posi- tionen och beräknar hur lång tid det tar att färdas mellan den faktiska positionen för flygplanet och den förväntade utifrån flyghöjderna och flyghastigheterna inmatade för uppdraget för att leverera ett värde AT som anger tidsskillnaden mellan förväntad position enligt tidsschemat för uppdraget och faktisk position. Navigeringssystemet kan innefatta tröghetsnavigering, GPS, luftdata, sensorer etc och inrättat att ange pla- nets position, höjd, färdriktning och attityd i förhållande till ett definierat koordinat- system. I ett exempel är uppdragsenheten 5 ansluten till en diskettenhet kopplad till en dator, varvid uppdraget finns lagrat på en diskett. Datorn inrymmer i detta exempel enheterna 6 och 7 och är utrustad med interface för att ta emot den krävda informationen från planets bränslesystem och navigeringssystem.

Hänvisningssiffra 2 representerar sensorer anslutna till ett sensorsystem 3 för detektering, positionsbestämning och identifiering av hot. Vi har tidigare närrmt att sådana sensorsystem kan vara radarbaserade, radarvarningsbaserade, stridsled- ningsbaserade, länkbaserade eller IR-baserade och tillhandahålla positions/riktnings- och identitetsinformation för varje detekterat hot. Vi kommer inte beskriva ett sådant sensorsystem närmare, utan förutsätter att det finns. u-.non 1 cnouua 10 15 20 25 30 518 926 "=f.- 7 Sensorsystemet 3 har förbindelse med en beräkningsenhet 4 för bestämning av hotgränser utifrån de identifierade hoten och för beräkning av tid till hotgränserna.

Till varje hot hör en identitetsuppgift, exempelvis i form av en nummer- och/eller bokstavskombination. Skulle ett hot ej vara identifierat så kan endast riktningen till hotet visas. Beräkningsenheten 4 beräknar sedan utifrån bestämda hotgränser den tid det tar till dess det egna planet når respektive hotgräns med hänsyn till det egna planets aktuella fart och färdriktning.

Anordningen 1 hämtar från bränsleberäkningsenheten 6 skillnadsuppgiften AB om den förväntade bränsleåtgången för resterande del av uppdraget i förhållande till den faktiska bränsletillgången. Från tidberäkningsenheten 7 hämtar anordningen 1 skillnadsuppgiften AT om hur mycket före eller efter tidtabellen för det planerade uppdraget flygningen ligger. Från sensorsystemet 3 hämtar anordningen 1 en riktning till vart och ett av hoten och från beräkningsenheten 4 den tid det beräknas ta till dess det egna planet når hotgränsen för det hotområde som vart och ett av hoten representerar. Anordningen 1 presenterar på visningsytan 15 de inhämtade uppgifterna enligt nedan.

I fig 3 visar instrumentet 1 på sin visningsyta 15 en symbol 9, vilken har en ytterkant 10. Ytterkanten 10 är i det visade exemplet cirkulärformig, men man kan även tänka sig exempel där ytterkanten är elliptiskt formad, eller kvadratiskt eller rektangulärt formad.

Cirkelns 10 centrum 11 representerar det egna flygplanets position. Från cirkelkanten 10 sträcker sig visare 14, 15 mot centrum 11. Var på cirkelkanten visarna startar är styrt av riktningen till hotet bestämd av sensorsystemet 3 och utgör en projektion i horisontalplanet av riktningen till hotet i förhållande till det egna planets färdriktning. I det i fig 3 visade exemplet är det egna planets färdriktning rakt upp i cirkeln (0°). Avståndet mellan centrum ll och varje visares slut illustrerar den beräknade tiden till hotet hämtad från beräkningsenheten 4. Om hotet närmar sig det egna flygplanet blir det uppenbart för piloten genom att visaren kryper närmare cirkelns centrum, vilket ju representerar det egna planets position. Om däremot hotet avlägsnar sig är även det uppenbart för planets pilot, då visarens längd krymper, 10 15 20 25 30 8 varmed dess ände avlägsnar sig från cirkelns centrum. Observera att dessa visare ger en ögonblicksbild av de resultat som sensorsystemet 3 och beräkningsenheten 4 levererar. Skulle exempelvis sensorsystemet 3 efter en tid göra en omidentifiering av ett hot, påverkas momentant dess hotgränser och således tillhörande visares längd. I fig 3 finns till varje visare 14, 15 förknippad en identitetsuppgift 1.10, M7, vilket nämnts tidigare. Identitetsuppgiften talar om för piloten vilken typ av hot var och en av visarna 14, 15 representerar.

I ett utförande markeras hot för vilka tiden till hotgränsen överstiger ett i förväg valt värde vid cirkelkanten i ett läge som svarar mot riktningen till hotet. Det i förväg valda värdet anger således i detta utförande det längsta tidsavstånd, vilket skall illustreras med en visare. I fig 3 är ett sådant hot markerat med en prick 8 och förknippat med en identitetsuppgift L7. I ett alternativt utförande markeras ett bestämt antal hot med en visare 14, 15 medan övriga hot markeras med en prick 8.

Exempelvis markeras de 5, 8, 10 eller 12 mest påträngande hoten med en visare. I ytterligare ett alternativt utförande är till varje typ av hot kopplad en prioritering vad avser graden av ”farlighet”. I enlighet med detta utförande markeras ett i förväg valt antal hot med en visare utifrån hotens prioritering. Exempelvis markeras de 5, 8, 10 eller 12 högst prioriterade eller farligaste hoten med en visare 14, 15 medan övriga hot markeras exempelvis med en prick 8. I ännu ett alternativt utförande innehåller varje visare 14, 15 information om det motsvarande hotets prioritering, exempelvis genom att visaren är olika starkt markerad.

I ett alternativt exempel (ej visat) sträcker sig varje visare från centrum ll mot cirkelkanten 10 och avståndet mellan visarens slut och kanten 10 illustrerar den beräknade tiden till hotet.

Parallellt med cirkelkanten 10 löper en första stapel 12, vilken visar om flygningen ligger före eller efter det inmatade uppdragets tidtabell, vilket beräknats av beräkningsenheten 7. När det av beräkningsenheten 7 levererade värdet AT markerar att piloten kör fortare än vad som är angivet i uppdraget, sträcker sig stapeln uppåt utefter cirkelns kant från ett nolläge vid 270 grader, såsom illustreras i fig 3. Stapelns längd är proportionell mot hur lång tid flygningen ligger före tidtabellen för det pla- nerade uppdraget. När flygningen å andra sidan ligger efter tidtabellen för uppdraget, 10 15 20 25 30 518 926 c u u | u 9 sträcker sig stapeln nedåt utefter cirkelns kant från nolläget vid 270 grader. Här är på motsvarande sätt stapelns längd proportionell mot hur långt efter tidtabellen flyg- ningen ligger. För att tydliggöra situationen ytterligare har stapeln en i förväg vald första färg när piloten ligger före den i uppdraget angivna tidtabellen och en i förväg vald andra färg när piloten ligger efter tidtabellen.

Utmed cirkelkanten löper en andra stapel 13, som visar om planet har ett överskott eller underskott på bränsle i förhållande till kvarstående del av uppdraget. Stapelns riktning och längd är således styrd av det av bränsleberäkningsenheten 6 levererade värdet AB. När ett överskott av bränsle finns, sträcker sig stapeln 13 uppåt relativt index för nollpunkt utefter cirkelns kant från ett nolläge vid 90 grader. Stapelns längd är proportionell mot hur stor mängd överskottsbränsle det finns. När å andra sidan bränslet ej förväntas räcka för resterande del av uppdraget, såsom illustreras i fig 3, sträcker sig stapeln 13 nedåt relativt index för nollpunkt utefter cirkelns kant.

Stapelns längd är proportionell mot hur stort bränsleunderskottet är. För att tydliggöra situationen ytterligare har stapeln en i förväg vald första färg när det finns ett överskott av bränsle och en i förväg vald andra färg när det finns ett underskott av bränsle.

I fig 3 utbreder sig staplarna 12, 13 utmed cirkelns 10 periferi. Man kan dock tänka sig många andra sätt att illustrera tid- och bränsleåtgång i förhållande till uppdraget. I fig 4 har exempelvis den första stapeln 12 sin nollpunkt vid randen, i figuren vid 270 grader, och sträcker sig in mot centrum när tidsförskjutningen är negativ, dvs flyg- ningen ligger efter tidtabellen för det planerade uppdraget, och i motsatt riktning när tidsförskjutningen är positiv. Den andra stapeln 13 har även den sin nollpunkt vid randen, i figuren vid 90 grader, och sträcker sig in mot centrum när bränslet ej förväntas räcka för hela uppdraget och i motsatt riktning när det finns ett överskott av bränsle. På så sätt presenteras problem för piloten på ett mycket tydligt sätt, där piloten genom en snabb blick på instrumentet 1 ser om den finns staplar 12, 13 eller visare 14,15 i cirkeln 10.

Det i fig 5 visade utförandet är ekvivalent med det i fig 3 visade utförandet med undantag för visarnas 14, 15 utformning. Ifig 5 sträcker sig varje visare hela vägen mellan kanten 10 och centrum 11. På en del av visarlängden ekvivalent med de i 10 15 518 926 -= = u o o ø I u; 10 anslutning till fig 3 beskrivna visarna, är visarna tjockare än på resterande del av visarlängden. Således illustrerar avståndet mellan centrum 11 och slutet på varje tjock visardel den beräknade tiden fram till hotet. Om hotet närmar sig det egna flygplanet blir det uppenbart för piloten genom att visarens tjocka del kryper närmare cirkelns centrum, vilket ju representerar det egna planets position. Om däremot hotet avlägsnar sig är även det uppenbart för planets pilot, då längden hos den tjocka delen av visaren krymper, varmed den tjocka änden avlägsnar sig från cirkelns centrum.

Det är uppenbart för fackmannen att en tudelad visare, som på en del är en tjock linje och på resterande del en tunn linje kan bytas ut mot en annorlunda utformad tudelad visare med bibehållen funktion. Exempelvis kan visaren vara tvåfärgad.

Vi har ovan beskrivit ett system innefattande ett antal enheter såsom beräknings- enheten 4, uppdragsenheten 5, bränsleberäkningsenheten 6 och tidberäkningsenheten 7. Det skall dock inses att enheterna ej nödvändigtvis skall ses som fysiskt avskiljbara delar, utan de kan också utgöra integrerade delar i ett komplext system.

Varje enhet kan dessutom använda sig av lagrade värden eller värden från andra enheter. Det är för uppfinningen oväsentligt hur enheterna är utförda; huvudsaken är att de levererar de data anordningen 1 kräver.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 PATENTKRAV Visningsanordning (1) för farkost innefattande en visningsyta (15) presenterande en symbol (9) omfattande en ytterkant (10) omgivande ett symbolcentrum (1 1), där symbolcentrum (11) markerar farkosten och där en eller flera hotmarkeringar är placerade i förhållande till ytterkanten (10) så att de var och en anger en riktning till ett tillhörande detekterat hot, kännetecknad av: - att varje hotmarkering innefattar en visare (14, 15), som sträcker sig från ytterkanten (1 1) i riktning mot symbolcentrum och vars längd är vald så att avståndet mellan visarens slut och symbolcentrum illustrerar tid fram till det tillhörande hotet, och - att visningsanordningen (1) är inrättad att på visningsytan (15) presentera en aktuell tidsförskjutning i förhållande till ett planerat uppdrag och kvarvarande bränslemängd i förhållande till det planerade uppdraget. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att endast hot för vilka tiden till hotet underskrider ett i förväg definierat värde är tilldelade en visare. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att ytterkanten (10) är placerad på ett avstånd från symbolcentrum (1 1) som svarar mot det i förväg valda värdet. Anordning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d a v, att ytterkanten (10) är cirkelformig. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att tidsförskjutningen är presenterad i form av en första stapel (12), vars längd och riktning beror på aktuell tidsförskjutning. Anordning enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d a v, att den första stapeln (12) är placerad utanför symbolen (9) och sträcker sig utmed en del av denna. 10 15 20 25 30 10. ll. o a a ø av 518 926 12 Anordning enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d a v, att den första stapeln (12) har sin nollpunkt vid ytterkanten (10) och sträcker sig in mot cymbolcentrum (1 1) när tidsförskjutningen är negativ, dvs flygningen ligger efter en tidtabell för det planerade uppdraget, och i motsatt riktning när tidsförskjutningen är positiv. Anordning enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d a v, att den kvarvarande bränslemängden i förhållande till det planerade uppdraget är presenterad i form av en andra stapel (13). Anordning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d a v, att den andra stapeln (13) är placerad utanför symbolen (9) och sträcker sig utmed en del av denna. Anordning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d a v, att den andra stapeln (13) har sin nollpunkt vid ytterkanten (10) och sträcker sig in mot symbolcentrum (9) när bränslet ej förväntas räcka för hela uppdraget och i motsatt riktning när det finns ett överskott av bränsle. Sätt att visa ett eller flera detekterade hot i förhållande till en farkost, varvid vart och ett av de detekterade hoten representeras som en hotmarkering på en visningsyta (15), där farkosten är placerad i ett en ytterkant (10) omgivande centrum (1 1) och där en riktning till varje hot markeras av tillhörande hotmarkerings placering i förhållande till ytterkanten (10), kännetecknad av: - att varje hotmarkering representeras av en visare (14, 15), som sträcker sig från ytterkanten (10) i riktning mot symbolcentrum, där visarens längd väljs så att avståndet mellan visarens slut och symbolcentrum illustrerar tid fram till det tillhörande hotet, och - att på visningsytan (15) presenteras en aktuell tidsförskjutning i förhållande till ett planerat uppdrag och kvarvarande bränslemängd i förhållande till det planerade uppdraget.