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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnergesteuerten Anzeige von Bewegungsdaten einer von einem Flugobjekt mittels einer Pendelaufhängung getragenen Außenlast. Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur rechnergesteuerten Anzeige von Bewegungsdaten sowie ein Flugobjekt mit einer solchen Einrichtung und ein Computerprogramm.
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Allgemein betrifft die Erfindung das Gebiet des Transports von Außenlasten an Flugobjekten. Hierfür verwendete Flugobjekte sind in der Regel Hubschrauber, können aber auch andere für senkrechte oder nahezu senkrechte Starts und Landungen geeignete Flugobjekte sein. Eine Außenlast wird dabei häufig mittels einer Pendelaufhängung transportiert. Die Pendelaufhängung kann z.B. als Seil, Kette oder Stange ausgebildet sein, die unter dem Flugobjekt befestigt ist und am anderen Ende die Außenlast trägt.
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Die Erfindung wird nachfolgend vorwiegend am Beispiel des Transports einer mit einem Seil an einem Hubschrauber aufgehängten Außenlast beschrieben, was aber für die universelle Anwendbarkeit der Erfindung in anderen Konfigurationen keine Einschränkung darstellt.
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Beim Transport von sperrigen Gütern oder bei Montagearbeiten in schwer zugänglichen Orten werden Hubschrauber eingesetzt, die die Außenlast an einem Seil transportieren. Neben der Steuerung des Hubschraubers ist der Pilot zusätzlich damit beschäftigt, meist ohne direkten Sichtkontakt auf die Außenlast, diese zu kontrollieren und auftretende Lastschwingungen schnell zu dämpfen. Ein Aufschwingen der Außenlast kann zu einem unkontrollierbaren Flugzustand führen. Das Abwerfen der Außenlast ist dabei die letzte Möglichkeit, um den Hubschrauber mit seiner Besatzung nicht zu gefährden.
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Die Problemstellung des Außenlasttransports teilt sich dabei in zwei Flugbereiche des Hubschraubers auf. Im schwebeflugnahen Zustand bzw. im niedrigen Geschwindigkeitsbereich besteht die Flugaufgabe in der Lastpositionierung, bei der die Aufnahme und das Absetzen der Außenlast eine kritische Aufgabe darstellt. Dabei ist der Pilot nicht nur allein mit der Stabilisierung des Hubschraubers beschäftigt, sondern muss über die Steuerung des Hubschraubers die angehängte Außenlast positionieren. In dieser Phase ist der Pilot einer sehr hohen Arbeitsbelastung ausgesetzt, was mit Risiken für die Sicherheit der Flugbesatzung und des Bordpersonals verbunden sein kann. Durch ungünstige Steuereingaben kann es dazu führen, dass der Pilot die Lastschwingung sogar anfacht.
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Im Vorwärtsflug kann die Außenlast durch das aerodynamische Verhalten zu einer starken Schwingung angeregt werden. In der Vergangenheit hat es bereits viele Vorfälle beim Außenlasttransport gegeben, bei der die Last so stark aufgeschwungen ist, dass die Last abgeworfen werden musste, wie im Fall einer CH-53, die einen CH-47-Rumpf transportiert hatte. Um die Gefahr der Lastschwingung im Vorwärtsflug zu minimieren, wird der Flugbereich des Hubschraubers stark beschränkt, so dass nur mit einer geringen Fluggeschwindigkeit operiert werden kann.
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Die mit dem Außenlasttransport verbundenen Schwierigkeiten entstehen hauptsächlich dadurch, dass der Pilot unzureichende Informationen über die Lastbewegung erhält. Ohne Hilfsmittel erfährt der Pilot von der Lastbewegung lediglich dann eine Rückmeldung, wenn die Last solche Kräfte überträgt, dass sie am Hubschrauber Beschleunigungen bewirkt, die über der Wahrnehmungsschwelle des Piloten liegen.
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Die fehlende direkte Sicht der Piloten wird heutzutage durch verschiedene Hilfsmittel kompensiert. Bei kleineren Hubschraubern kann dies ein zusätzlich angebrachter Außenspiegel oder auch eine Fensterausbuchtung im Cockpit sein. Bei größeren Hubschraubern beobachtet ein Bordwart durch die Ladeluke die Last und gibt die Informationen über den Bordfunk an die Piloten weiter.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Darstellung der Bewegungsdaten der Außenlast für den Piloten noch übersichtlicher und einfacher erfassbar zu gestalten und damit den Piloten zu entlasten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur rechnergesteuerten Anzeige von Bewegungsdaten einer von einem Flugobjekt mittels einer Pendelaufhängung getragenen Außenlast gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung hat den Vorteil, dass mittels des Bildanzeigegeräts die Visualisierung der Bewegungsdaten möglich wird und der Benutzer zugleich die reale Außenumgebung sehen kann. Die mittels des Bildanzeigegeräts visualisierten Bewegungsdaten erscheinen daher der realen Außenumgebung überlagert. Dies hat den Vorteil, dass der Benutzer den Blick von der realen Außenumgebung nicht abwenden muss, um die Bewegungsdaten zu erfassen. Dadurch kann die hohe Arbeitsbelastung des Piloten, die bei Außenlastmissionen vorliegt, reduziert werden. Im Fall von VFR-Flügen besitzt der Pilot dadurch mehr freie Kapazität zur Luftraumüberwachung. Im Fall einer Positionierung im Schwebeflug kann er gegebenenfalls vorhandene Hindernisse in der Umgebung im Blick behalten.
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Das Bildanzeigegerät kann als ein beliebiges, derzeit verfügbares oder zukünftig zu entwickelndes technisches Bildanzeigegerät ausgebildet sein, wie z.B. ein Monitor, ein Flachbildschirm bzw. ein Display jeglicher Art oder ein Projektor, z.B. ein Beamer, ein Virtual Reality Display, ein Augmented Reality Display, ein teildurchsichtiges Spiegeldisplay, ein Laserprojektor, ein Virtual Retinal Display. Das Bildanzeigegerät kann z.B. in Form eines Head-up-Display oder Helmet-Mounted-Display ausgebildet sein. Solche Bildanzeigegeräte verfügen über einen Bildanzeigebereich, innerhalb dessen eine Darstellung von Bilddaten möglich ist. Die Darstellung der Bilddaten erfolgt auf einer Bildanzeigefläche. Bei Bildanzeigegeräten nach dem Projektionsprinzip kann die Bildanzeigefläche eine Projektionsfläche sein, die nicht Teil des Bildanzeigegeräts ist. Bei allen anderen Bildanzeigegeräten ist die Bildanzeigefläche Teil des Bildanzeigegeräts, z.B. in Form eines LCD-Displays.
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Ist als Bildanzeigegerät ein Helmet-Mounted-Display (HMD) vorgesehen, ist es vorteilhaft, bei einem solchen System einen halbdurchlässigen Spiegel vorzusehen, der vor den Augen des Betrachters ein rechner-generiertes Bild projiziert. Durch geeignete optische Elemente, z.B. einen Kollimator, zwischen dem Projektor des Bildanzeigegeräts und dem Auge des Betrachters kann dafür gesorgt werden, dass die Fokusebene des dargestellten Bildes einer Adaption des Auges auf die Ferne, z.B. einem Abstandsbereich von größer 20 Metern entspricht. Auf der Netzhaut im Auge des Betrachters erscheint damit das Abbild der realen Außensicht ebenso scharf wie die überlagerte rechnergenerierte Bilddarstellung.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass kein zusätzliches, weiteres Display für die Visualisierung der Bewegungsdaten der Außenlast erforderlich ist, das ansonsten irgendwie im Cockpit integriert werden müsste. Hierdurch kann Platz in der Instrumententafel gespart werden. Zudem eignet sich die Erfindung hierdurch besonders gut für eine Nachrüstung bei vorhandenen Hubschraubern oder Flugobjekten aller Art. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung können auch günstig genutzt werden, wenn das Flugobjekt nur missionsabhängig damit ausgerüstet wird. Die Einrichtung müsste dann nicht dauerhaft im Flugobjekt installiert werden, sondern nur im Fall einer Außenlast-Mission, z.B. durch Nutzung des entsprechenden HMD. Ein weiterer Vorteil ist, dass das System auf beiden Seiten des Cockpits nutzbar ist, d.h. beiden Piloten stehen mit einem jeweils eigenen HMD die gleichen Lastinformationen zur Verfügung. In neuartigen Hubschraubern, die bereits mit einem HMD-System ausgerüstet sind, kann die Erfindung besonders günstig realisiert werden, da lediglich eine Erweiterung, z.B. eine Erweiterung der Software, vorgenommen werden muss.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Bewegungsdaten oder zumindest ein Teil der Bewegungsdaten in Form eines künstlichen Horizonts mittels des Bildanzeigegeräts angezeigt. Dies verbessert die einfache und intuitive Erfassbarkeit der mitgeteilten Bewegungsdaten weiter und entlastet den Benutzer damit zusätzlich. Ein weiterer Vorteil ist, dass die angezeigten Bewegungsdaten die übrige Wahrnehmung der realen Umgebung nicht stören.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Winkel der Pendelaufhängung relativ zum Flugobjekt mittels einer Sensoreinrichtung in ein oder zwei Raumrichtungen erfasst und die erfassten Größen oder daraus abgeleitete Größen werden als Bewegungsdaten mittels des Bildanzeigegeräts angezeigt. Die Winkelmessung kann z.B. mittels einer mechanischen oder optischen Sensoreinrichtung erfasst werden. Als mechanische Sensoreinrichtung kann z.B. ein potentiometrischer Sensor dienen. Als optischer Sensor kann z.B. eine Kamera dienen, die vom Flugobjekt nach unten gerichtet ist und mit ihrem Erfassungsbereich die Pendelaufhängung erfasst. Aufgrund einer Auswertung der Bilddaten kann der Winkel der Pendelaufhängung bestimmt werden, z.B. in Längsrichtung und in Querrichtung des Flugobjekts. Die so erfassten Winkelgrößen können direkt als Winkelangaben quantitativ und/oder qualitativ durch das Bildanzeigegerät angezeigt werden, z.B. als Gradzahl. Es können auch daraus abgeleitete Größen als Bewegungsdaten angezeigt werden. Der Begriff des „Ableitens“ erfasst dabei das Ableiten im mathematischen Sinn, z.B. als Ableitung nach der Zeit, oder andere Arten der Umrechnung. So können z.B. zeitlich differenzierte Winkelangaben (Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehrate) als Bewegungsdaten angezeigt werden, was insbesondere für Schnell- und/oder Reiseflugphasen des Flugobjekts vorteilhaft ist.
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So können z.B. die mittels eines Kamerasensors gemessenen Bewegungsdaten dem Piloten auf einem HMD angezeigt werden, indem die Bewegungsdaten mit der Umgebungssicht übereinander gelegt werden. Die Bewegungsdaten können dabei in Form des erwähnten künstlichen Horizonts dargestellt werden. Der Pilot wird dabei intuitiv die richtigen Steuereingaben tätigen, um die Außenlast zu dämpfen, ohne dabei den Blick von der Umgebung wenden zu müssen.
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Gemäß der Erfindung wird die Darstellungsart der angezeigten Bewegungsdaten in Abhängigkeit von der Flugphase und/oder Fluggeschwindigkeit des Flugobjekts automatisch variiert. So kann z.B. von einem Schnell- oder Reiseflug-Anzeigemodus in einen Schwebeflug-Anzeigemodus umgeschaltet werden. Wenn die Umschaltung automatisch erfolgt, wird der Pilot von diesbezüglichen Tätigkeiten befreit. Dem Piloten kann immer je nach Flugphase und/oder Fluggeschwindigkeit die passende Information angezeigt werden. So kann z.B. bei Erkennung einer Schnell- und/oder Reiseflugphase des Flugobjekts die erwähnte Darstellung der Bewegungsdaten mittels des künstlichen Horizonts angewendet werden. Bei Erkennung einer Schwebeflugphase können als Bewegungsdaten unmittelbar Echtzeit-Kamerabilder wiedergegeben werden, die von einer am Flugobjekt befestigten Kamera erzeugt werden, die die Pendelaufhängung erfasst. Auf diese Weise kann der Pilot die Außenlast von oben betrachten. Hierbei kann das Kamerabild in einer unbearbeiteten Form dargestellt werden oder mit einer Überlagerung mit weiteren Informationen, wie z.B. im Fall einer Positionierungsmission zusammen mit Informationen über die Positionsablage zum Absetzpunkt. In dem Anzeigemodus, in dem das Echtzeit-Kamerabild dargestellt wird, können als Bewegungsdaten zusätzlich der erwähnte künstliche Horizont basierend auf mittels der Sensoreinrichtung erfassten Größen dargestellt werden. Die Anzeige des Kamerabilds gibt verlässliche Informationen über die aktuelle Lastbewegung.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei Erkennung einer Schnell- und/oder Reiseflugphase des Flugobjektes die Bewegungsdaten oder zumindest ein Teil der Bewegungsdaten in Form eines künstlichen Horizonts mittels des Bildanzeigegerätes angezeigt werden und der künstliche Horizont in Abhängigkeit von aus der ersten zeitlichen Ableitung eines gemessenen Winkels der Pendelaufhängung relativ zum Flugobjekt variiert wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass bei Erkennung einer Schwebeflugphase des Flugobjektes als Bewegungsdaten alternativ oder zusätzlich zur Anzeige eines künstlichen Horizonts mittels des Bildanzeigegerätes das Echtzeit-Kamerabild einer am Flugobjekt befestigten Kamera, die die Pendelaufhängung erfasst, dargestellt wird. Auf diese Weise sind für den Piloten je nach Missionsabschnitt unterschiedliche Anzeigeformen der Bewegungsdaten verfügbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Bewegungsdaten anhand eines oder mehrerer graphischer Muster qualitativ dargestellt. Dies hat den Vorteil, dass dem Piloten die für die Durchführung erforderlichen Steuerungsaufgaben erforderlichen Informationen visuell in minimalisierter Form bereitgestellt werden, sodass die kognitive Zusatzbelastung ebenfalls minimiert ist. Dies wird erreicht durch eine qualitative Darstellung mittels graphischer Muster und nicht mit einem zahlenmäßigen Bezug zur tatsächlichen physikalischen Größe. Hierbei können geeignete, einfach wahrnehmbare graphische Muster gewählt werden. Durch psychologisch geeignete Auswahl der dargestellten graphischen Muster kann die kognitive Belastung weiter reduziert werden und insbesondere in dem Bereich der zumindest zeitweise unbewussten Wahrnehmung eines Menschen verlegt werden. Hierdurch wird es möglich, dass der Pilot sich zur intuitiven Wahrnehmung der dargestellten Bewegungsdaten nicht auf ein bestimmtes dargestelltes Element bzw. ein graphisches Muster konzentrieren muss.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden als Bewegungsdaten die Höhe der Außenlast über Grund mittels des Bildanzeigegeräts angezeigt. Die Höhe über Grund kann als weitere Lastinformation zusätzlich zu anderen Bewegungsdaten, z.B. zu Winkel- oder Drehraten-Daten, mittels des Bildanzeigegeräts dargestellt werden. Die Höhe der Außenlast kann z.B. durch entsprechende Berechnung aus zur Verfügung stehenden Messsignalen des Hubschraubers bestimmt werden. Aus der Höhe des Hubschraubers über Grund, den gegebenen Abmessungen der Außenlast und der Länge der Pendelaufhängung sowie der gemessenen Pendelwinkel kann die Lasthöhe über Grund bestimmt werden. Die Höhe der Außenlast kann auf dem Bildanzeigegerät z.B. zahlenmäßig oder mittels eines oder mehrerer graphischer Muster dargestellt werden, z.B. als sich in der Länge verändernder Balken.
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Neben den bereits genannten Bewegungsdaten der Außenlast können weitere Informationen mittels des Bildanzeigegeräts angezeigt werden. So können beispielsweise Leistungsparameter des Hubschraubers angezeigt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Pilot diese Leistungsparameter ebenfalls ständig im Blick hat, was insbesondere für den Außenlasttransport aufgrund der höheren Belastung des Hubschraubers von großem Vorteil ist. Vor allem bei der Lastaufnahme kann der Pilot ohne zuviel Ablenkung auf die Einhaltung der Leistungsgrenzen der Triebwerke und Getriebe achten. Diese wichtigen Informationen können ebenfalls im HMD angezeigt werden. Als Leistungsparameter können z.B. ein Torque-Limit, die Rotordrehzahl und weitere Triebwerksparameter angezeigt werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner durch eine Einrichtung zur rechnergesteuerten Anzeige von Bewegungsdaten einer von einem Flugobjekt mittels einer Pendelaufhängung getragenen Außenlast gemäß Anspruch 8 gelöst. Durch eine solche Einrichtung können ebenfalls die zuvor erläuterten Vorteile erzielt werden. Die Einrichtung kann z.B. das Bildanzeigegerät und gegebenenfalls weitere Komponenten aufweisen, wie z.B. eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Winkel der Pendelaufhängung relativ zum Flugobjekt in ein oder zwei Raumrichtungen. Das Bildanzeigegerät kann insbesondere als am Kopf des Benutzers zu tragendes Bildanzeigegerät ausgebildet sein, z.B. als HMD, Datenbrille, oder Virtual Retinal Display.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 10 gelöst durch ein Flugobjekt mit einer Einrichtung der zuvor genannten Art. Das Flugobjekt kann insbesondere ein bemanntes Flugobjekt sein, z.B. ein Hubschrauber.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem durch ein Computerprogramm gemäß Anspruch 11 gelöst.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 den prinzipiellen Aufbau eines Helmet-Mounted Display und
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2 einen Hubschrauber mit einer Außenlast und
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3 eine erste Ausführungsform der Bildanzeige durch das Bildanzeigegerät und
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4 eine zweite Ausführungsform der Bildanzeige durch das Bildanzeigegerät.
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In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
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Die 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung 9 mit einem sogenannten Helmet-Mounted-Display, das insbesondere für den Fall einer Hubschrauber-Steuerung vorteilhaft als Bildanzeigegerät für eine Realisierung der Erfindung genutzt werden kann. Ein Hubschrauberpilot ist beim heutigen technischen Stand häufig ohnehin mit einem solchen HMD ausgerüstet, so dass für eine Realisierung der Erfindung nur wenige Ergänzungen notwendig sind, wie z.B. eine Erweiterung des Computerprogramms eines Rechners, z.B. eines Grafik-Computers.
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Bei dem HMD gemäß 1 wird dem Anwender mittels eines optoelektronischen Projektors 1 ein Rechner- bzw. Computer-generiertes grafisches Bild auf einen halbdurchlässigen Spiegel 2 projiziert. Das Auge des Anwenders erfasst die Außensicht, d.h. zumindest einen Bereich 3 der realen Umgebung des Hubschraubers. In der für den Anwender sichtbaren Darstellung sind der Außensicht die projizierten Elemente des computergenerierten Bildes überlagert. Durch geeignete optische Elemente, z.B. einen Kollimator, zwischen dem Auge des Anwenders und dem halbdurchlässigen Spiegel 2 wird dafür gesorgt, dass die Adaption des Auges auf das projizierte Bild der Adaption für die „Ferne“ entspricht und damit beide Informationen mit gleicher Abbildungsschärfe auf der Netzhaut des Anwenders abgebildet werden.
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Die Orientierung des Kopfes des Anwenders relativ zum Hubschrauber kann durch ein am Helm befestigtes Element 4a erfasst werden. Dieses arbeitet mit einem in der Umgebung des Helms fest montierten Element 4b zusammen. Die Elemente 4a, 4b bilden zusammen einen sogenannten Headtracker. Für die technische Realisierung solcher Headtracker gibt es bereits Vorschläge für mechanische, magnetische, optische und akustische Realisierungen, die jeweils für eine Realisierung der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Die vom Headtracker 4a, 4b gemessenen Raumwinkel des Helms relativ zur unmittelbaren Umgebung werden in einer Helmsteuereinheit 5 erfasst. Die Helmsteuereinheit 5 überträgt die Helmorientierung an einen daran angeschlossenen Grafik-Computer 6. Dieser dient als zentraler Rechner zur rechnergesteuerten Anzeige der Bewegungsdaten der Außenlast sowie weiterer Informationen, wie z.B. weitere in das HMD eingeblendete Bilder. Die Helmsteuereinheit 5 empfängt die im Grafik-Computer 6 erzeugten Bilddaten und bereitet diese so auf, dass diese mittels des Projektors 1 projiziert werden können und das gewünschte Bild ergeben.
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Zur zusätzlichen Unterstützung der Bilderzeugung im Grafik-Computer 6 können über eine Schnittstelle zu einem zentralen Bordrechner 7 des Hubschraubers z.B. die relevanten Betriebsdaten an den Grafik-Computer 6 übermittelt werden, z.B. Flugzustandsdaten wie Position, Geschwindigkeit, Lage, Höhe usw.
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Informationen mit den Parametern möglicher Landeplätze, wie Position, Höhe, Orientierung, gewünschte Anflugrichtung usw., können über eine lokale bordseitige Datenbank 8 bereitgehalten werden. Ergänzend können auch bordseitig montierte abbildende Sensoren, Kameras, optische oder Millimeterwellenbasierte Radarsysteme kurzfristige Erfassungsdaten von potenziellen Landeplätzen in dieser Datenbank zur Verfügung stellen. Die zugeführten Daten werden im Grafik-Computer 6 zu den anzuzeigenden Bilddaten verarbeitet. Hierbei können z.B. bestimmte Elemente oder Objekte in der Umgebung, z.B. die Ränder eines Landplatzes, durch den Grafik-Computer mit besonderen Markierungen in der Bilddarstellung versehen werden.
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Die 2 zeigt einen Hubschrauber 10, in dem die anhand der 1 erläuterte Einrichtung 9 mit dem Helmet-Mounted Display vorgesehen ist. Die Einrichtung 9 ist zusätzlich mit einer Sensoreinrichtung in Form einer Kamera 14 gekoppelt. Die Kamera 14 ist nach unten gerichtet und erfasst eine über ein Seil 11 am Hubschrauber 10 aufgehängte, pendelnde Außenlast 12. Die von der Kamera 14 erzeugten Bilder werden der Einrichtung 9 zugeführt und im Graphikcomputer 6 verarbeitet. Durch Verarbeitung der Bilder kann in dem Graphikcomputer 6 z.B. der aktuelle Winkel α, um den die Last 12 bzw. das Seil 11 von der Vertikalen abweicht, berechnet werden. Der Winkel α kann auch in Form zweier einzelner Winkelkomponenten, z.B. in Längsrichtung und in Querrichtung des Hubschraubers 10, separat ermittelt werden. Über weitere in dem Graphikcomputer 6 verfügbare, voreingestellte Daten kann zudem die aktuelle Höhe der Außenlast 12 HL über Grund, d.h. über dem Erdboden 13 oder einem anderen Gegenstand, erfasst werden. Die von der Kamera 14 gelieferten Bilder können auch direkt in Echtzeit vom Graphikcomputer auf dem HMD 1, 2 dargestellt werden.
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Die 3 zeigt die Anzeige von Bewegungsdaten mittels des HMD 1, 2 in Form eines künstlichen Horizonts und weiterer Daten. Auf einer Bildanzeigefläche 30 ist ein künstlicher Horizont 31 dargestellt, in diesem Fall mit einer gewissen Schräglage nach rechts. Neben dem künstlichen Horizont 31 ist ein Anzeigebereich 32 zum Anzeigen weiterer Daten, z.B. der Steig- bzw. Sinkgeschwindigkeit des Hubschraubers angeordnet. Die Steig- bzw. Sinkgeschwindigkeit des Hubschraubers wird von einer Auswerteeinrichtung unter Verwendung des Signals eines Höhensensors bestimmt und so in dem Anzeigebereich 32 angezeigt, dass sich mit einer Änderung des Werts der Steig- bzw. Sinkgeschwindigkeit ein Pfeil oder Dreieck in vertikaler Richtung über eine Skala bewegt. Für die Bestimmung der anzuzeigenden Schräglage des künstlichen Horizonts 31 wird z.B. die Drehrate, d.h. die zeitliche Ableitung des Winkels der Pendelaufhängung, in Querrichtung des Hubschraubers dargestellt. Die auf dem künstlichen Horizont angezeigte Lage führt dazu, dass der Pilot intuitiv die richtigen Steuereingaben vornimmt und damit die Lastbewegung stabilisiert. Durch die Überlagerung dieser angezeigten Bewegungsdaten mit der Umgebungssicht hat der Pilot zu jeder Zeit gleichzeitig die für die Steuerung des Hubschraubers benötigte Sichtreferenz nach Außen und die Anzeige zur Stabilisierung der Lastbewegung. Die Darstellungsart gemäß 3 wird hauptsächlich beim zügigen Vorwärtsflug mit einer Außenlast verwendet.
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Bei einer Lastpositionierung kann statt einer Anzeige des künstlichen Horizonts das Echtzeit-Kamerabild der Kamera 14 im HMD 1, 2 angezeigt werden, ggf. mit der Überlagerung von mehreren weiteren Informationen. Dies ist beispielhaft in der 4 dargestellt. Im Echtzeit-Kamerabild in einem Anzeigebereich 40 sind (perspektivisch) das Seil 11 sowie die Außenlast 12 zu erkennen. Über den Graphik-Computer 6 werden zusätzliche berechnete oder gemessene Daten angezeigt, insbesondere Bewegungsdaten der Außenlast 12. Innerhalb des Anzeigebereichs 40 wird über Skalen 41, 42 die Ablage zwischen aktueller Lastposition und Zielposition angezeigt, z.B. in Metern. Der Pilot kann somit auf der Skala 41 die Differenz zwischen aktueller Lastposition und Zielposition in Querrichtung und auf der Skala 42 die Differenz zwischen aktueller Lastposition und Zielposition in Längsrichtung ablesen. Die auf den Skalen 41, 42 durch Dreiecke markierten aktuellen Differenzwerte werden zusätzlich direkt zahlenmäßig angezeigt (hier 8 m und 10 m). Die auf den Skalen 41, 42 angezeigten Werte, d.h. die Positionsablage, können automatisch durch Vorgabe einer Zielposition für die Außenlast, z.B. über DGPS, und die Berechnung der aktuellen Lastposition bestimmt werden, z.B. durch Berechnung mit Hilfe der Pendelwinkel, der Seillänge, der Hubschrauberposition oder auch einen DGPS-Empfänger an der Außenlast oder einem Lastmarker.
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In Randbereichen des Anzeigebereichs 40 werden weitere Daten dargestellt, z.B. in einem Feld 43 die seitliche Hubschraubergeschwindigkeit über Grund als Skala, im Feld 44 Höhenangaben des Hubschraubers und der Last über Grund, im Feld 45 Leistungsparameter des Hubschraubers sowie im Feld 46 die Hubschraubergeschwindigkeit über Grund in Längsrichtung als Skala. Die in 4 dargestellten, computergenerierten visualisierten Daten sind in Folge der Ausführung des Bildanzeigegeräts einem Blick auf die reale Außenumgebung des Hubschraubers überlagert.
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Nachdem die Außenlast 12 am Hubschrauber 10 aufgenommen wurde, kann die für den Vorwärtsflug nützliche Darstellung des künstlichen Horizonts gemäß 3 mittels des Bildanzeigegeräts wiedergegeben werden. Diese kann sich auch automatisch nach Überschreiten eines Schwellwerts der Hubschraubergeschwindigkeit in Vorwärtsrichtung einstellen. In einer Flugphase, in der die Außenlast abgesetzt werden soll, kann wieder auf die Darstellung gemäß 4 zurückgeschaltet werden. Ist mit dem Absetzen der Außenlast die Mission beendet, kann das Bildanzeigegerät 1, 2 auch deaktiviert werden.
