DE1111951B - Einrichtung zur Verhuetung von Flugzeugkollisionen - Google Patents

Einrichtung zur Verhuetung von Flugzeugkollisionen

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DE1111951B
DE1111951B DEB48901A DEB0048901A DE1111951B DE 1111951 B DE1111951 B DE 1111951B DE B48901 A DEB48901 A DE B48901A DE B0048901 A DEB0048901 A DE B0048901A DE 1111951 B DE1111951 B DE 1111951B
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Bendix Corp
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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhütung von Flugzeugkollisionen, die aus bordseitig ausgesendeten und empfangenen Informationen über Höhe, Identität, Geschwindigkeit und Kurs den Grad der Kollisionsgefahr erfaßt, auswertet und anzeigt.
Die Flugsicherheit erfordert eine Einrichtung, die dem Flugzeugführer eine rechtzeitige Warnung vom Vorhandensein eines auf einem Kollisionskurs operierenden anderen Flugzeuges vermittelt, so daß ein Zusammenstoß beider Flugzeuge vermieden werden kann, wenn wenigstens eines der Flugzeuge ein Ausweichmanöver ausführt.
Ein derartiges Ausweichmanöver erfordert erfahrungsgemäß eine Mindestzeit von 30bis 60 Sekunden, wobei diese Zeit unabhängig von der Fluggeschwindigkeit ist. Außerdem ist für die beste Auswahl des Ausweichmanövers die Kenntnis des Standortes, Geschwindigkeit und Kursrichtung beider Flugzeuge erforderlich.
Von einer Einrichtung zur Verhütung der Kollision von Luftfahrzeugen wird demnach verlangt, daß alle Informationen mit großer Genauigkeit und Schnelligkeit erfaßt, ausgewertet und angezeigt werden, wofür eine korrespondierende Einrichtung zwischen den in Betracht kommenden Luftfahrzeugen den größten Erfolg verspricht.
Andererseits darf die Einrichtung keine Warnung abgeben, wenn eine Kollisionsgefahr unwahrscheinlich ist; die Einrichtung soll daher nur in Tätigkeit treten, wenn tatsächlich Kollisionsgefahr vorliegt.
Außerdem darf die Einrichtung den ohnehin schon stark in Anspruch genommenen Flugzeugführer nicht noch zusätzlich belasten.
Unter Berücksichtigung dieser Betrachtungen ist die Erfindung auf eine Warnungseinrichtung von Flug-Zeugzusammenstößen gerichtet, die im Zusammenwirken zwischen zwei Flugzeugen nur dann eine Warnung gibt, wenn ein Zusammenstoß wahrscheinlich ist, wofür keine zusätzliche Tätigkeit des Flugzeugführers erforderlich ist.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung erreicht, die sich kennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Höhenvergleich des sendenden Flugzeuges mit den im vorbestimmten Höhenbereich operierenden Luftfahrzeugen, weiterhin durch einen Dreiecksrechner im sendenden Flugzeug zur Auswertung der Eigengeschwindigkeit und des eigenen Kurses, sowie der vom an deren Flugzeug empfangenen Informationen über Geschwindigkeit und Kurs, wobei der Dreiecksrechner eine Einrichtung aufweist, die aus diesen zugeführten Informationen den Zeitpunkt der größten Annäherung und den Abstand zu diesem Zeitpunkt Einrichtung zur Verhütung
von Flugzeugkollisionen
Anmelder:
The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Mai 1957
John S. Morrel, Baltimore, Md. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
zwischen den beiden Luftfahrzeugen bestimmt, ferner durch eine Warnvorrichtung im sendenden Flugzeug, die anspricht, wenn der Abstandswert kleiner wird, als die zu einem vorbestimmten Zeitpunkt eintretende dichteste Annäherung, und schließlich durch einen Manövrierindikator, der dem Flugzeugführer das auszuführende Ausweichmanöver angibt.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt, darin zeigt
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der Einrichtung,
Fig. 2 ein zusammengesetztes Standort- und relatives Geschwindigkeitsdreieck,
Fig. 3 ein schematisches Blockschaubild eines Dreiecksrechners im Zusammenwirken mit der Einrichtung und
Fig. 4 eine Ansicht einer Höhenvoraussagevorrichtung.
Das Blockschaltbild (Fig. 1) weist einen Sender 1 mit einer ungerichteten Antenne 2 zur Aussendung einer chiffrierten Nachricht mit beliebigen Intervallen auf, die durch einen Generator 3 bestimmt und ausgelöst wird.
Auf den Sender werden Signaleingänge aus einem Eigenidentitätsmodulator 4, einem Eigenhöhenmodulator 5, einem Eigengeschwindigkeitsmodulator 6 und einem Eigenkursmodulator 7 geleitet. Der Eigenidentitätsmodulator liefert eine Modulation, die aus einer zugeteilten Identitätsnummer besteht.
Der Eigenhöhenmodulator 5 liefert ein Signal, das die zukünftige Höhe des Flugzeuges beispielsweise in
109 649/34
= T
3 4
45 Sekunden angibt. Die Höhe wird von einer baro- Die wahre Peilung oder der Kurs der eigenen metrischen Vorrichtung (Fig. 4) abgenommen, die aus Maschine ist Oi1, und <x2 ist die wahre Peilung oder der einer genormten barometrischen Dose 8 besteht, deren Kurs des Zielflugzeuges. Der relative Kurs des Zieleines Ende am Flugzeug befestigt ist, während am flugzeuges ist (9 und/S1 der Kurs des relativen Geschwinanderen Ende eine barometrische Einheit 10 aufgesetzt 5 digkeitsvektors vom eigenen Flugzeug,
ist, die durch ein Ventil 11 mit der Atmosphäre ver- Der Dreiecksrechner verwendet folgende Gleichungen bunden ist. Durch geeignete Einstellung des Ventils zur Bestimmung von ß1:
kann die Stellung des freien Endes der Einheit 10 als
Höhenanzeige für einen vorbestimmten Zeitpunkt ε — 360 — (α2 — Oc1)
verwendet werden. Ein Schieber 12, der durch die io
Einheit 10 auf einen Widerstand 13 mit einer Strom- _ F2 sin ε _ F2 sin (Oc1 — λ2)
quelle 14 an den Kontakten bewegt wird, liefert an 1SPi ~~ ^ v 1Z"1 ~ v ^„„TT "~\ einer Klemme 15 eine Ausgangsspannung, die der
Stellung des Schiebers proportional ist. Diese Spannung kann in bekannter Weise in die benutzte Chiffrie- 15 Die Zeit der größten Annäherung kann durch Verrung umgewandelt werden. Wendung der folgenden Gleichungen bestimmt werden:
Das Eigengeschwindigkeitssignal kann in gleicher
Weise eine analoge Spannung sein, die von dem Flug- V2 sin ε
Zeuggeschwindigkeitsmesser abgeleitet wird und in die ~ · ο
benutzte Chiffrierungsart umgewandelt wird. 20
Das Eigenkurssignal kann in gleicher Weise von wobei - = t ist.
dem Flugzeugkompaß abgenommen werden und f
chiffriert werden.
Der Sender hat einen begrenzten Bereich von etwa Der Abstand c (im Diagramm Fig. 2) kann durch
30 km, um die Mitteilung auf Flugzeuge im Kollisions- 25 folgende Gleichung bestimmt werden:
bereich zu beschränken bei Zugrundelegung maximaler
Annäherungsgeschwindigkeiten. /· · sin (ß1 — Θ) = c.
Im Flugzeug befindet sich außerdem ein Empfänger
16, der mit einer ungerichteten Antenne 17 ausgerüstet Eine Lösungsvorrichtung, die für die genannten
ist. Ein Zielidentitätsmodulator 9 bestätigt die Ziel- 30 Gleichungen gilt, ist in Fig. 3 dargestellt. In der
Identität jeder Ausstrahlung. Der Empfängerausgang Gleichung für /S1 ist ein Differenzelement 22 vorge-
wird einer Höhenvergleichseinrichtung 18 zugeführt, sehen, dem die Eingänge Cx1 und #2 von den Klemmen
die außerdem Informationen von dem Eigenhöhen- 23 und 24 zugeführt werden. Der Ausgang von diesem
modulator 5 empfängt. Die Höhen werden miteinander Element wird einer Sinus- und Cosinusableitung 25
verglichen, und wenn sie nicht in einem bestimmten 35 zugeführt. Der Sinusausgang wird einer Multipliziervor-
Grenzbereich von etwa beispielsweise 300 m liegen, richtung 26 zugeführt, der auch der Betrag V2 von der
so wird die übrige aufgenommene Information nicht Klemme 27 zugeleitet wird. Der Ausgang von dieser Ein-
an die übrige Einrichtung weitergegeben, und die auf- heit (V2 · sine) wird einer tg-jS1-Einheit28 zugeführt. Der
gelaufene Information in dem Empfänger wird durch Cosinusausgang der Einheit 25 wird mit einem nega-
eine Leitung 20 gelöscht. 40 tiven Vorzeichen einer Multipliziervorrichtung 30 zuge-
Wenn die Höhen in der vorgeschriebenen Grenze führt, der auch V2 von der Klemme 27 zugeleitet
liegen, so wird die übrige aufgenommene Information wird. Der Ausgang der Multipliziervorrichtung 30
über die Höhenvergleichs-Vorrichtung zu einem Drei- (- V2 · cos · ε) wird einer Summiervorrichtung 31 zuge-
ecksrechner 21 geleitet. führt, der auch die Größe V1 von einer Klemme 32
Bevor die Konstruktion und die Wirkungsweise des 45 zugeleitet wird. Der Ausgang der Summiervorrichtung
Dreiecksrechners beschrieben wird, wird an Hand des 31(F1-F2- cos ε) wird der tg- —/^-Einheit 28 zuge-
Kollisionsdreiecks (Fig. 2) die Wirkungsweise erklärt. führt. Der Ausgang dieser Einheit (/S1) steht an der
Die gegenwärtige Position der eigenen und der Ziel- Klemme 33 zur Verfügung.
maschine sind mit P1 und P2 bezeichnet. Sie sind durch Der Ausgang ßx (Fig. 1) der Lösungsvorrichtung 21
eine Linie r verbunden, deren Länge die gegenwärtige 50 istandieWinkelvergleichsvorrichtung34angeschlossen.
Entfernung ist und deren Richtung die Peillinie der Dieser Einheit wird von einem Zielpeilgenerator 36
beiden Maschinen ist. Der Kurs der eigenen Maschine durch eine Leitung 35 der Größe Θ zugeführt, wobei
ist die Linie P1R, und der Geschwindigkeitsvektor ist der Generator 36 zwei in bekannter Form vonein-
der ausgezogene Teil F1 der Linie. Der Kurs der ander entfernte Antennen verwendet und den Winkel©
Zielmaschine ist die Linie P2R, und ihr Geschwindig- 55 als Funktion der Phase des empfangenen Signals an
keitsvektor ist die ausgezogene Linie V2. R ist der den beiden Antennen ableitet.
Punkt, an dem ein Zusammenstoß erfolgen muß. Wenn der Vergleich der Winkel Θ und /S1 in der
Der umgekehrte Geschwindigkeitsvektor F2 ist am Vergleichsvorrichtung 34 eine Differenz zeigt, die Ende von F1 aufgetragen, und der Punkt P1 ist mit geringer ist als ein vorbestimmter Grenzwert, so ergibt dem Ende von - F2 zur Bildung des relativen Geschwin- 60 die Vergleichsvorrichtung einen Ausgang, der ein verdigkeitsvektor F verbunden. Diese Linie ist verlängert tauschendes Gatter 40 öffnet und eine Auslöseabworden, und an dem Punkt P0 ist ein Lot c nach P2 sperrung 41 betätigt, die den Auslösegenerator 3 aberrichtet worden. schaltet.
Der Winkel von Norden nach F1 ist mit «r be- Der Ausgang der Vergleichsvorrichtung 34, der
zeichnet worden und der von Nord nach F2 mit «2. Der 65 durch die Leitung 41' dem Gatter 40 und dann durch
Winkel zwischen F1 und F2 ist ε. Der Winkel zwischen die Leitungen 42 und 43 dem Sender zugeführt wird,
F1 und F2 ist /S1. Der Winkel zwischen F1 und r ist Θ. bringt ihn zur Ausstrahlung. Dies wird fortgesetzt,
Der Winkel zwischen - F2 und Fist/32. solange der Höhen- und Winkelvergleich die Wahr-
scheinlichkeit eines Zusammenstoßes anzeigen. Wenn ein gleichzeitiges Erkennen der Situation und Austausch von sich kreuzenden Signalen erreicht werden soll, so kann durch einen Vergleich der Identitätschiffrierungen die vertauschende Wirkung erzielt werden.
Liegt derAusgang derVergleichsvorrichtung34 außerhalb der zuvor erwähnten Grenze, so betätigt er das vertauschende Gatter 40 nicht und schaltet auch den Generator 3 nicht ab, und die anliegende Ausstrahlung wird fortgesetzt. Eine Rückkopplung von der Klemmet führt dem Empfänger 16 ein Signal zu, das dessen Nachricht löscht und ihn für eingehende Nachrichten wieder einrichtet.
Jedes vertauschende Signal von der Vergleichsvorrichtung 34 wird auch einem Entfernungsgenerator 44 zugeführt, der die Rückfragehäufigkeit bzw. Wiederholungshäufigkeit der vertauschten Ausstrahlungen mißt und daraus die Entfernung des Zieles ableitet. Dies wird dem Dreiecksrechner 21 zugeführt, um die Zeit der dichtesten Annäherung / zu bestimmen.
Der Teil des Dreiecksrechners 21 (Fig. 3), der t ergibt, weist eine Sinusauflösevorrichtung 45 auf, die ßx von dem Ausgang der Einheit 28 durch die Leitung 46 aufnimmt. Der Ausgang von 45 (sin /J1) wird einer Dividiereinheit 47 zugeführt, der auch F2 sind ε von dem Ausgang der Einheit 26 zugeleitet wird. Das Ergebnis ist
Fi, sin ε
sin /S1
das einer Dividiereinheit 48 zugeführt wird. An diese Einheit wird auch r von einer Klemme 50 geleitet und ergibt an der Klemme 51 das Ergebnis
40
Zur Bestimmung des Abstandes c wird der Ausgang von 28 (/S1) durch eine Leitung 52 zu einer Differenzeinheit 53 geführt, der auch der gemessene Wert von Θ von einer Klemme 54 zugeleitet wird. Der Ausgang dieser Einheit (<9—/S1) wird einer Multipliziereinheit 56 zugeführt, wo er nach Multiplizierung mit r an einer Klemme 57 erscheint. Der Ausgang dieser Einheit ist der Abstand c.
Die Werte c und t werden an eine Vorrichtung 58 geleitet, die eine Warnung abgibt, wenn der Abstand c unter einem vorbestimmten Wert liegt und / kleiner oder gleich 1 Minute ist. Sinken c und t noch weiter, so setzt die Warnvorrichtung einen Ausweichmanöverindikator 60 in Tätigkeit, dem außerdem ^1 und Informationen über die relativen Höhen von der Höhenvergleichsvorrichtung 18 zugeführt werden. Dieser Indikator zeigt eines von vier Ausweichmanövern an, die entsprechend der Luftverkehrskontrollbestimmungen folgende Maßnahmen des Flugzeugführers auslösen:
Zielflugzeugannäherung
Von vorn
Von hinten
Von rechts oder unten
Von links oder oben
Ausweichmanöver
Rechts abbiegen
Links abbiegen
Nach oben abbiegen
Nach unten abbiegen
65

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Einrichtung zur Verhütung von Flugzeugkollisionen durch bordseitige Aussendung von Informationen über die eigene Höhe, Identität, Geschwindigkeit und Kurs und durch Empfang der gleichen Informationen von den im vorbestimmten Luftraum operierenden Flugzeugen, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Höhenvergleich des sendenden Flugzeuges mit einem im vorbestimmten Höhenbereich operierenden Luftfahrzeug durch einen Dreiecksrechner im sendenden Flugzeug zur Auswertung der Eigengeschwindigkeit und des eigenen Kurses sowie der vom anderen Flugzeug empfangenen Informationen über Geschwindigkeit und Kurs, wobei der Dreiecksrechner eine Einrichtung aufweist, die aus' diesen zugeführten Informationen den Zeitpunkt der größten Annäherung und den Abstand zwischen den beiden Luftfahrzeugen zu diesem Zeitpunkt bestimmt, durch eine Warnvorrichtung im sendenden Flugzeug, die anspricht, wenn der Abstandswert kleiner wird als die zu einem vorbestimmten Zeitpunkt eintretende dichteste Annäherung und durch einen Manövrierindiktator, der dem Flugzeugführer das auszuführende Ausweichmanöver angibt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeanlage in beliebigen Intervallen chiffrierte Angaben über seine Identität über die anliegende und zukünftige Höhe sowie über die Kursrichtung und die Geschwindigkeit ausstrahlt, die von den im gleichen Luftraum operierenden Luftfahrzeugen empfangen werden.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Sendeanlage eine Ausstrahlvorrichtung vorgesehen ist, um diese beliebigen Intervallaussendungen zu beenden bzw. zu steuern, wodurch eine vertauschende Sende- und Empfangswirkung zwischen beiden Luftfahrzeugen entsteht.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Entfernungsmeßvorrichtung der Sendeanlage die Wiederholungshäufigkeit der vertauschenden Wirkung gemessen und die Entfernung von der Wiederholungshäufigkeit abgeleitet wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 1,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung im Dreiecksrechner die Richtung des relativen Geschwindigkeitsvektors mit der relativen Peilung vergleicht, und auf die Entfernung zwischen der Richtung des relativen Geschwindigkeitsvektors und der relativen Peilung und auf die relative Peilung in einer bestimmten Grenze anspricht, um die vertauschende Wirkung auszulösen und die Entfernungsmeßvorrichtung zu betätigen.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Manövrierindikator im sendenden Flugzeug, dem Informationen über die Richtung des relativen Geschwindigkeitsvektors und Informationen über die relative Höhe der beiden Flugzeuge zugeführt werden, sowie durch eine Vorrichtung zur Betätigung des Manövrierindikators, wenn der Abstand zwischen beiden Flugzeugen geringer ist als ein vorbestimmtes Minimum bei einer zweiten vorbestimmten Zeit der größten Annäherung, wobei der Manövrier-
indikator ein vorgewähltes Ausweichmanöver anzeigt, das auf der Annäherungsrichtung der Annäherung des anderen Flugzeuges beruht, und durch den relativen Geschwindigkeitsvektor und die relative Höheninformation bestimmt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
»Minderung der Kollisionsgefahr in Schiffahrt und Luftfahrt«, herausgegeben vom Ausschuß für Funkortung, Düsseldorf, Am Wehrhahn 94, Bestell-Nr. 2024/I-II.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEB48901A 1957-05-31 1958-05-13 Einrichtung zur Verhuetung von Flugzeugkollisionen Pending DE1111951B (de)

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