DE19635679A1 - Mensch-Maschine-Schnittstelle (Man-Machine-Interface, MMI) für Flughäfen und Luftverkehrszwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mensch-Maschine-Schnitt­ stelle (Man-Machine-Interface, MMI) für Kontroll- und Steue­ rungszwecke, insbesondere zur situationsgerecht optimalen, sicheren Anflug-Abflug- und/oder Rollführung auf einem Flug­ hafen, mit einer Darstellungsfläche, auf der Vorgänge und Zustände auf dem Flughafen und in seinem Umfeld darstell- und gegebenenfalls beeinflußbar sind, z. B. die Bewegungen und die aktuelle Position von Flugzeugen, der Schaltzustand von Befeuerungen etc.

Es ist bekannt, auf Flughäfen als Mensch-Maschine-Schnitt­ stelle Monitore vorzusehen, so z. B. aus dem Prospekt "Indi­ vidual Lamp Control and Monitoring System Brite II" der Firma ADB SA vom August 1995. Der hier gezeigte flughafentaugliche Monitor ist insbesondere für die Darstellung der Schaltzu­ stände der Start- und Landebahn bzw. Rollwegsbefeuerungen, von Allgemeinzuständen des Flughafens etc. gedacht. Nachtei­ lig ist seine große Bautiefe durch die Verwendung einer Kathodenstrahlröhre. So ist es nur schlecht möglich, größere als 16-Zoll Bildschirme auf dem Tower im Ausblickbereich der Lotsen zu installieren.

Es ist weiterhin bekannt, z. B. in den Cockpits von Triebfahr­ zeugen, in den Steuerständen von Maschinen, die im Freien arbeiten und bei ähnlichen Einsatz fällen, Flachdisplays zu verwenden, die tageslichttauglich sind. Derartige Flachdis­ plays werden nur in kleinen Abmessungen, z. B. mit einem 10,4-Zoll großen Bildschirm hergestellt. Ein entsprechendes Display ist aus dem Prospekt der Siemens AG "Tageslichttaug­ liche Flachdisplays" von November 1995 ersichtlich.

Steuerungsaufgaben können über die bekannten towergeeigneten Monitore und Displays nicht vorgenommen werden. Außerdem sind auf ihnen nicht so viele Einzelheiten darstellbar, wie es wünschenswert wäre, insbesondere bei der Darstellung von Flughafeneinzelheiten in Kombination mit Radarvideos.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mensch-Maschine-Schnitt­ stelle, ein MMI, anzugeben, das die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere mit Vorteilen ge­ genüber bekannten MMI′s im Towerbereich von Flughäfen oder in Flugkontrollzentren eingesetzt werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das MMI als Flachbild­ geber ausgebildet und in der Diagonalen größer als 19-Zoll ist. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft eine Bildgröße, die es erlaubt, eine Vielzahl von Einzelheiten detailliert darzu­ stellen und auch mit übereinandergelegten Informationsebenen zu arbeiten. Es ist dabei vorgesehen, daß die Flachbildgeber als Flachbildschirme mit hoher Auflösung (z. B. zur guten Er­ kennung von Codenummern) und bei Sonnenlicht benutzbar ausge­ bildet sind. So ergibt sich eine MMI-Ausführung, die insbe­ sondere an die Verhältnisse in Flughafen-Towern angepaßt ist, bei denen bedingt durch die große Fensterfläche eine große Helligkeit herrscht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das MMI als Touchscreen zur integrierten Darstellung und Be­ dienung von Kontrolleinrichtungen etc. eines Flughafens aus­ gebildet ist und daß darüber eine Verkehrsführung auf dem Flughafen möglich ist, wofür farbliche Darstellungen, auch in Überlagerungen, besonders vorteilhaft sind. Durch die Touch­ screen-Ausgestaltung ist es möglich, die bisher verwendeten, Tisch- oder Keyboard ähnlichen Schalterinstallationen in das MMI zu integrieren. Hierdurch ergibt sich eine bessere opti­ sche Zuordnung und eine leichtere Bedienbarkeit der Kontroll­ einrichtungen eines Flughafens mit erhöhter Bediensicherheit, da die Bedienung unmittelbar im Blickfeld des Controllers er­ folgt und von ihm direkt automatisch überwacht wird. Eine farbliche Darstellung erhöht dabei die Übersichtlichkeit und ergibt die Möglichkeit, verschiedene Darstellungsebenen ge­ trennt darzustellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf der Darstellungsfläche Touchelemente für Schaltzustände von einzelnen Feuern, Anzeigetafeln, Stopbars, etc. des Flug­ feldes angeordnet sind. Durch Touchelemente, die insbesondere in durchsichtigen Folien eingebettet oder in der Darstel­ lungsfläche integriert sein können, wird die vorstehend ge­ schilderte Bedienung mit höherer Sicherheit als bei einer ka­ pazitiven Schaltung o. ä. ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das MMI zumindest auf Teilen eines Rahmens oder auf einer Konsole, Schaltelemente zur Bestätigung, Ergänzung und/oder Redundanzherstellung der durch die Touchelemente gegebenen Signale aufweist. So können auch Signale gegeben werden, die sich nicht unmittelbar auf die Darstellung auf der Darstel­ lungsfläche beziehen und es ist möglich, die über die Touch­ elemente gegebenen Informationen unabhängig zu bestätigen.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß das MMI einzelne Objekte softwaregesteuert vom Anflugbereich bis zum Dockingbereich in, insbesondere vorgewählter, Vergrößerung wiedergebend aus­ gebildet ist, wobei die Funktion der Touchelemente entspre­ chend anpaßbar ist. Hierdurch ergibt sich sehr vorteilhaft, daß Einzelheiten der Rollwege in Bezug auf genaue Positionen der Flugzeuge vergrößert dargestellt werden können, um gege­ benenfalls den Piloten detaillierte Anweisungen zu geben. Dies ist insbesondere im APRON-Bereich wichtig und wenn auto­ matische Dockingsysteme verwendet werden. Hier übernimmt der Controller auch die Verantwortung für die Annäherung der Flugzeuge an die endgültige Position.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das MMI nicht nur die Ein­ zelheiten der Rollwege etc. darstellen kann, sondern auch ein Radarvideo in Überlagerungsform benutzt. Gegebenenfalls kann in einer weiteren Überlagerungsebene auch der Anflug- und Ab­ flugbereich dargestellt werden, so daß die Information über die Verkehrslage auf dem Flughafen insgesamt auf nur einer großen Darstellungsfläche darstellbar ist. So ergibt sich die sehr vorteilhafte Möglichkeit, in relativ verkehrsschwachen Zeiten einen, auch großen, Flughafen durch nur einen Control­ ler sicher zu leiten.

Der Touchscreen wird, z. B. als LED-Schirm, als LCD-Schirm mit Hintergrundbeleuchtung, als Plasmabildschirm oder Gasentla­ dungsschirm ausgebildet. Dies ist situationsabhängig und ko­ stenabhängig zu entscheiden. Diese Schirme arbeiten mit Dar­ stellungen aus der Darstellungsfläche heraus, es ist aber auch möglich, mit, z. B. von Lasern, projizierten Darstellungen zu arbeiten. Die Touchelemente können dann z. B. durch eine Ka­ meraerfassung der Touchposition ersetzt werden.

Derartige Systeme wurden als Ersatz der herkömmlichen Schreibmaschinen entwickelt. Sie haben den besonderen Vor­ teil, daß beliebige Größen der Darstellungsflächen gewählt werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß völlig berührungslos geschaltet wird und daß eine gute Verbindung mit einer Sprachsteuerung möglich ist.

Anstelle der Touchelemente kann auch mit Pointern gearbeitet werden, die über an der Darstellungsfläche angeordnete Tasten oder mit einer Mouse dirigiert werden. Dies ermöglicht ein Arbeiten mit einer vom PC her bekannten Technik!

Eine Aufstellung der erfindungsgemäßen MMI′s im Tower ist be­ liebig möglich, so ist eine Aufstellung in bisheriger Weise im Blickfeld des Controllers auf den Flughafenbereich, auf dem sich die Verkehrsbewegungen abspielen oder aber oberhalb des normalen Blickfeldes, sogar unter der Decke des Kontroll­ raums möglich. Die Anordnung ist also vollständig den gege­ benen Sichtverhältnissen und Anforderungen anpaßbar.

Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Darstel­ lungsflächen in Form von Flachbildschirmen mit Touchelementen zur SMGCS-Anwendung (Surface Movement Guidance Control System) mit Verwendung eines Radarvideos einsetzbar. Das Ra­ darvideo zeigt dabei die tatsächliche Position der Flugzeuge und anderen Verkehrsteilnehmer auf dem Flughafen sowie gege­ benenfalls im An- und Abflugbereich in Verbindung mit den Schaltzuständen der Stopbars, Feuer, Hinweisschilder etc. So ergibt sich eine integrierte Verkehrsführung mit situations­ gerechter Darstellung der Verkehrslage.

Bei den erfindungsgemäß vorliegenden großen Darstellungs­ flächen ist es vorteilhaft, wenn die Flächen, auch in Anpas­ sung an die Gestalt der Verkehrswege, z. B. der Start- und Landebahn auf Flughäfen, rechteckig ausgeführt ist. Bei der Verwendung des neuen Fernseh-Rechteckformats von 16 : 9 können dabei vorteilhaft handelsübliche Flachbildschirme eingesetzt werden. Entsprechende Flachbildschirme sind bereits auf der Messe CeBIT Home, August 1996, vorgestellt worden. Es ver­ steht sich, daß diese Flachbildschirme anforderungsgerecht umgerüstet werden, so z. B. mit Antireflexbelägen versehen werden sowie elektromagnetisch abgeschirmt und ausfallsicher betrieben werden.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen, ebenso wie aus der Beschreibung und den Unteran­ sprüchen, weitere erfinderische Einzelheiten entnommen werden können. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 Die Darstellung einer einfach ausgebildeten Start- und Landebahn mit Rollwegen und einem Vorfeldbereich,

Fig. 2 beispielhaft den Schaltzustand der Feuer vor Freigabe des Rollvorgangs und

Fig. 3 beispielhaft den Schaltzustand der Feuer nach Frei­ gabe des Rollvorgangs sowie

Fig. 4 beispielhaft den Schaltzustand der Feuer und Stopbars am Startbahnende bei dichtem Landeverkehr.

In Fig. 1 bezeichnet 1 die Start- und Landebahn und 2 einen Taxiway. In der Start- und Landebahn 1 sind schaltbare Mit­ tenleuchten 5 sowie weitere Unterflurfeuer 4 angeordnet, die sowohl weiß als auch rot oder gegebenenfalls grün abstrahlend ausgebildet sein können. In der Start- und Landebahn befindet sich weiterhin eine Leuchtenreihe 3, die z. B. rotleuchtend ausgebildet ist. Diese Leuchtenreihe gibt gegebenenfalls den Startvorgang frei. Der Taxiway 2 besitzt ebenfalls Mitten­ leuchten 6, die in verschiedenen Farben abstrahlen können. Auf dem Apronbereich 7 befinden sich weitere, nicht näher be­ zeichnete Feuer, die zum Teil Signalfunktionen haben. Feuer ohne Signalfunktionen sind nicht eingezeichnet. Auf der Start- und Landebahn 1 sowie auf dem Taxiway 2 befinden sich von Zeit zu Zeit Flugzeuge, deren Position durch Kreuze 8 und 9 beispielhaft gekennzeichnet ist. Während es sich bei der Darstellung des Runways und der Taxiways ebenso wie bei hier nicht gezeigten Gebäuden und gegebenenfalls der Flughafen­ umgebung um feste Eingaben für die Darstellung handelt, stam­ men die Positionen 8 und 9 der Flugzeuge aus einem Radar­ video, das der Darstellung des Flughafens vorteilhaft über­ lagert wird. Natürlich können Positionsbereiche in denen sich Flugzeuge befinden, auch durch Sensoren ermittelt werden, die an den Taxiways etc. installiert sind.

In Fig. 2 bezeichnet 10 ein Flugzeug vor dem Rollen und 11 für den Piloten rotleuchtende Unterflurfeuer. Die Unterflurfeuer 12 leuchten grün, ebenso das Unterflurfeuer 13. Die Unterflurfeuer 14 leuchten weiß, während das Unterflurfeuer 15 grün und das Unterflurfeuer 16 einseitig grün und zur anderen Seite weiß leuchtet.

In Fig. 3 ist der Signalzustand der Unterflurfeuer nach der Rollfreigabe dargestellt und der Pilot im Flugzeug 10 sieht die Feuer 13, 14, 15 und 16 jeweils grün, während die Feuer 11 nicht leuchten. So ergibt sich eine eindeutige Signalisierung für den Piloten im Flugzeug 10, daß der Rollvorgang erfolgen kann.

In Fig. 4 bezeichnet 20 ein Flugzeug am Ende der Start- und Landebahn, sowie 21 ein weiteres Flugzeug auf einem Taxiway. Auf den verschiedenen Taxiways sind die Taxiway-Mittelleuch­ ten jeweils gegebenenfalls in Linien 22, 23 und 24 z. B. grün leuchtend. So signalisieren sie den Piloten den vor ihnen liegenden Weg. Am Ende der einzelnen, zusammengeschalteten Reihen, befinden sich Stopbars 26, 27 und 28, die den Piloten in rot anzeigen, daß sie nur bis zu dieser Position rollen dürfen.

Weiterhin befinden sich gegebenenfalls in dem gezeigten End­ teil der Start- und Landebahn mit den dort anschließenden Taxiways Sperrschilder 25, die ebenfalls erleuchtet sind sowie eingangsseitig Sensoren 29, deren Angaben Radaranzeigen ergänzen oder ersetzen können. Derartige Sensoren sind vor­ zugsweise als Mikrowellensensoren ausgebildet und erlauben eine blockweise Schaltung der Unterflurfeuer, wie sie für Signale aus dem Eisenbahnverkehr bekannt ist.

Die vorstehenden Figuren zeigen lediglich einige Beispiele für die sichere Rollführung am Boden, wie sie erfindungsgemäß durch Touchscreens überwacht und durchgeführt werden kann. Dabei werden die bekannten Pulte mit einer Nachbildung der Flughafengeographie und einer Vielzahl von Schaltern ersetzt. Die bekannten Pulte arbeiteten mit Lichtwellenleitern oder Einzeldioden, gegebenenfalls auch mit kleinen Glühbirnen. In derartige Einrichtungen sind keine Radarvideos sowie zusätzliche Informationen über die Verkehrslage auf einen Flughafen übertragbar. Dies ist erfindungsgemäß durch die großen Darstellungsflächen, die insbesondere in Verbindung mit Touchscreens vorteilhaft sind, erstmalig möglich.

Claims (18)

1. Mensch-Maschine-Schnittstelle (Man-Machine-Interface, MMI), für Verkehrskontrollzwecke, insbesondere zur situa­ tionsgerecht optimalen, sicheren Anflug-Abflug und/oder Roll­ führung auf einem Flughafen, mit einer Darstellungsfläche, auf der Vorgänge und Zustände auf dem Flughafen darstell- und gegebenenfalls beeinflußbar sind, z. B. die Bewegungen und die aktuelle Position von Flugzeugen, der Schaltzustand von Be­ feuerungen etc., dadurch gekennzeich­ net, daß es als Flachbildgeber ausgebildet und in der Diagonalen größer als 19 Zoll ist.

2. MMI nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es als Flachbildschirm mit hoher Auf­ lösung und bei Tages(Sonnen)licht benutzbar ausgebildet ist.

3. MMI nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es als Touchscreen zur inte­ grierten Darstellung und Bedienung von Kontrolleinrichtungen etc. eines Flughafens ausgebildet ist um über sie eine Ver­ kehrsführung auf dem Flughafen zu ermöglichen.

4. MMI nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es farbliche Darstellungen, auch in Überlagerungen, erlaubend ausgebildet ist.

5. MMI nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es auf der Darstellungs­ fläche Touchelemente für Schaltzustände von einzelnen Feuern, Anzeigetafeln, Stopbars etc. auf dem Flugfeld aufweist.

6. MMI nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest auf Teilen eines Rahmens oder auf einer Konsole Schaltelemente zur Be­ stätigung, Ergänzung und/oder Redundanzherstellung der durch die Touchelemente abgegebenen Signale aufweist.

7. MMI nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es einzelne Objekte soft­ waregesteuert vom Anflugbereich bis zum Dockingbereich in, insbesondere vorgewählter, Vergrößerung wiedergebend ausge­ bildet ist, wobei die Funktion der Touchelemente entsprechend anpaßbar ist.

8. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Darstellung eines Radarvideos, auch in Überlagerungsform, ausgebildet ist.

9. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Touchscreen als LED-Schirm ausgebildet ist.

10. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Touchscreen als LCD-Schirm mit Hintergrundbeleuchtung ausgebildet ist.

11. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Touchscreen als Plasma- oder Gasentladungsschirm aus­ gebildet ist.

12. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Touchscreen als projizierter Schirm, z. B. durch Laser projizierter Schirm, ausgebildet ist.

13. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Pointer arbeitend, dirigiert z. B. mit einer Mouse oder durch sensitive Einheiten auf oder seitlich der Oberfläche, ausgebildet ist.

14. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es im Controller-Sichtfeld nach außen anordenbar ausge­ bildet ist.

15. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es oberhalb des Controller-Sichtfeldes, z. B. im Deckenbereich des Towers anordenbar und über einen Pointer o. ä. bedienbar ausgebildet ist.

16. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet daß es mit Positionsanzeigen und mit Zustandsanzeigen, etwa Farbwechselanzeigen, z. B. für die Schaltzustände von Feuern oder Hinweisschildern mit Signalcharakter, mit Farbwechsel­ anzeigen für offene und gesperrte Wege und Flächen sowie gegebenenfalls mit Ausfallanzeigen arbeitend ausgebildet ist.

17. MMI nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8 und 13-16, gekennzeichnet durch die Ausbildung als großer, vorzugsweise rechteckiger Flachbildschirm, der mit Schaltelementen zur Verkehrsführung eines Flughafens in Verbindung steht.

18. MMI nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als bei Tageslicht taugliche, große Darstellungs­ fläche, insbesondere entspiegelt bzw. mit einer Antireflex­ schicht versehen sowie störungsgeschützt (EMV) und redundanz­ fähig ausgebildet ist.