DE2551771C2 - Vorrichtung zum Anzeigen der geographischen Position eines gesteuerten Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Anzeigen der geographischen Position eines Luft- oder Landfahrzeugs, das mit einem Rechner zum Empfang von Peilungs- und Entfernungsinformationep. und zur Lieferung vcn kartenspezifischer; Informationen verbindbar ist, bestehend aus einem eine Aufnahme für eine Orientierungskarte aufweisenden und mit einem Sichtfenster versehenen Gehäuse sowie einer relativ zur Orientierungskarte manuell oder durch Rechnersignale verschiebbaren Punktmarke.

ίο Aus der US-PS 34 22 434 ist ein Gerät der eingangs genannten Art bekannt, bei dem mehrere Karten zu einem sich zwischen zwei Wellen erstreckenden Kartenband zusammengefaßt sind. Das Kartenband ist an seinen beiden Enden jeweils auf eine der beiden Wellen aufgerollt und durch eine Rotation dieser Wellen in Längsrichtung bewegbar. Auf der Unterseite des transparenten Kartenbandes ist eine quer zum Kartenband verschiebbare Punktmarke vorgesehen.

Dieses bekannte Gerät weist insbesondere den Nachteil auf, daß stets nur ein ganz spezielles Kartenformat verwendet werden kann und ein relativ aufwendiges Antriebssystem für die Kartenrollen bzw. -bänder erforderlich ist. Ferner muß das betreffende Kartenband transparent sein, um eine Positionsangabe durch die Punktmarke zu ermöglichen. Schließlich ist auch das Einsetzen und Auswechseln derartiger Kartenbänder bzw. -rollen relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das unter Gewährleistung einer stets zuverlässigen Positionsanzeige für eine Verwendung von unterschiedlichsten Karten beliebigen Formats und beliebiger Faltung geeignet ist und ein äußerst problemloses Einsetzen bzw. Auswechseln der Karten gestattet.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Orientierungskarte nicht gerätespezifisch ist, daß die Aufnahme für die nicht gerätespezifische Orientierungskarte aus einem von drei Seiten zugänglichen, zur Einführung von Karten beliebigen Formats und beliebiger Faltung ausgebildeten Schlitz mit einer Fixiereinrichtung besteht, und daß die Punktmarke in einer Ebene oberhalb der Karte im Bereich des jeweils einen Kartenausschnitt begrenzenden Sichtfensters verschiebbar ist.

Mit diesem Gerät ist die Verwendung einer Vielzahl unterschiedlichster Orientierungskarten möglich, die beispielsweise auch mehrfach gefaltet sein können, ohne daß dadurch die Genauigkeit der Positionsanzeige in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird. Es können beispielsweise auch Photokopien oder redigierte Karten eingesetzt werden. Dadurch, daß die Orientierungskarten nicht mehr gerätespezifisch sein müssen, sind jeweils die zur Verfügung stehenden Karten verwendbar, die auf den neuesten Stand gebracht wurden. Die Karten sind aufgrund des von drei Seiten zugänglichen Schlitzes problemlos und schnell einführbar, was insbesondere unter solchen Arbeitsbedingungen, wie sie für Piloten während eines Flugs vorliegen, von entscheidender Bedeutung ist. Hierdurch ist insbesondere auch eine Blindhandhabung wesentlich erleichtert. Indem die Punktmarke in einer Ebene oberhalb der Karte verschiebbar ist, entfällt auch die Voraussetzung einer Verwendung von transparenten Karten. Das Gerät zeichnet sich ferner durch seinen äußerst kompakten Aufbau und seine gute Zugänglichkeit aus.

Das Gerät kann beispielsweise auf einer Bordtafei installiert sein oder am Oberschenkel des Benutzers mit Hilfe eines Halters oder eines Gurtes befestigt werden.

Zur Bestimmung der jeweiligen Winkellage, mit der die betreffende Orientierungskarte in den Schlitz eingeführt wurde, sind zweckmäßigerweise zwei mit einem Meridian der Orientierungskarte ausnchtbare Zeiger vorgesehen, denen zur Übertragung von die Winkelstellung der Orientierungskarte repräsentierenden Daten an den Rechner jeweils ein Transduktor zugeordnet ist

Entsprechend den Stellungen der Zeiger werden über die Transduktoren die Signale zum Rechner gegeben, so daß dort die Ausgangwinkellage der Karte gegenüber dem Gerät eingespeichert wird. In Abhängigkeit von diesen Eingangsdaten kann der Rechner dann eine kontinuierliche Korrektur vornehmen.

Die Zeiger sind vorteilhafterweise gabelförmig ausgebildet und durch einfaches Umgreifen des Meridians mit diesem ausrichtbar.

Gemäß einer vorteilhaften praktischen Ausführungsvariante umfaßt die Fixiereinrichtung zur Blockierung der in den Schlitz eingeschobenen Karf: eine die eingesetzte Orientierungskarte gegen die Innenfläche des Sichtfensters haltende Andrückplatte. Mit dieser Andrückplatte kann eine ungewollte Verlagerung der in den Schlitz eingeführten Orientierungskarte stets zuverlässig vermieden werden. Eine zuverlässige Betriebsweise kann dadurch erreicht werden, daß das Gerät erst dann in Betrieb genommen werden kann, wenn die Andrückplatte hinter der Fensteröffnung innerhalb des Einlegeschlitzes fest verriegelt ist.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß das Sichtfenster aus zwei Gläsern oder Glasscheiben besteht und daß die Punktmarke zwischen den beiden Gläsern bzw. Glasscheiben angeordnet ist.

Während hierbei die in den Schlitz eingelegte Orientierungskarte gegen die innere Scheibe gepreßt wird, kann die äußere Glasscheibe zur Aufzeichnung beliebiger vorübergehender Angaben durch den Benutzer verwendet werden. Die bewegbare Punktmarke ist hierbei stets zuverlässig geschützt.

Ebenso wie die Punktmarke können auch die beiden Zeiger zwischen den beiden Glasscheiben des Sichtfensters angeordnet sein. Die Punktmarke ist ferner vorteilhafterweise an einem zur Ausführung einer Abszissenbewegung parallel verschiebbaren sowie für eine Ordinatenbewegung auf- und abrollbaren Faden angebracht.

In diesem Falle ist gemäß einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung eine erste Einheit für die Abszissenbewegung und eine zweite Einheit für die Ordinatenbewegung vorgesehen, wobei die erste Einheit einen Motor, ein von diesem Motor beaufschlagtes mehrgängiges Potentiometer sowie eine vom Motor angetriebene und mit einem Wagen zur Parallelverschiebung des Fadens verbundene Kette, und die zweite Einheit ebenfalls einen Motor, ein von diesem Motor beaufschlagtes mehrgängiges Potentiometer sowie eine auf dem Wagen montierte Trommel zum Auf- und Abrollen des Fadens umfaßt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Geräts zum Anzeigen der geographischen Position eines Luft- oder Landfahrzeugs,

F i g. 2 eine ähnliche Ansicht des Geräts wie in F i g. 1, wobei jedoch der Innenaufbau gezeigt ist, und

F i g. 3 eine schematische Darstellung des mit zusätzlichen Einheiten verbundenen Geräts.

In der Zeichnung ist ein Gerät zum Anzeigen der geographischen Position eines Luft- oder Landfahrzeugs gezeigt

Das Gerät besitzt einen Schütz 1, der das Innere auf drei Seiten zugänglich macht und der durch ein oberes Teil 2, ein Seitenteil 3 sowie ein unteres Teil 4 abgegrenzt ist

Im oberen Teil 2 ist ein Sichtfenster 5 vorgesehen, durch welches eine in den Schlitz 1 eingeschobene ίο Orientierungskarte Cbetrachtet werden kann.

Im Seitenteil 3 ist eine Anzahl weiter unten noch näher zu beschreibender Teile untergebracht

Im unteren Teil 4 befindet sich für die Orientierungskarte C eine Fixiereinrichtung, die ebenfalls weiter unten noch näher zu beschreiben ist

Das Gerät kann auf einer Bordtafel installiert sein oder am Oberschenkel des Benutzers mit Hilfe eines Halters und eines Gurts befestigt werden.

Im zweiten Fall werden die vom Gerät aus erzeugten Befehle und Informationen, die von einem Rechner O dem Gerät gelieferten Steuerimpulse und die zu ihrem Betrieb notwendigen Speisespannungen durch ein biegsames Kabel übertragen, das am Gerät angebracht ist und in einen an der Bordtafel befestigten Anschluß eingesteckt wird.

Das Gerät wird durch einen besonderen Ein-Aus-Schalter unter Spannung gesetzt, der auf der Bordtafel angeordnet ist.

Wird das Gerät eingeschaltet, so verschwindet unter der Einwirkung eines Elektromagneten ein rotes Signal /»VW? (F ig. 1).

Zu Beginn der Benutzung befinden sich verschiedene Druckknöpfe DME(Abstand P), VOR 1 (Winkel Θ) und VOR2 (Fig. 1) in der Ruhestellung (herausgetretene Stellung).

Ein Bedienungshebel 6 (F i g. 2) betätigt ein System von zwei Armen 7, die durch eine Querachse 8 miteinander fest verbunden sind. Auf diesen beiden Armen 7 liegt eine Andrückplatte 9 auf, die dazu dient, die Orientierungskarte C an die Innenfläche des Sichtfensters 5 zu pressen. Eine durch einen der Arme 7 komprimierte Feder 10 erleichtert die Verriegelung in der oberen Stellung und wirkt einer Entriegelung zu ungewünschter Zeit entgegen. Der Bedienungshebel 6 überträgt in der Entriegelungsstellung mit Hilfe eines Mikrokontakts (nicht dargestellt) eine ständige Information zur Nullstellung der Speicher des Rechners O.

Die Orientierungskarte, die so gefaltet ist, daß die Nutzzone im Umfang des Sichtfensters 5 sichtbar wird, ist zwischen die Andrückplatte 9 und die Innenfläche des Sichtfensters 5 in einer solchen Stellung eingeschoben, daß sich die Meridiane annähernd vertikal erstrekken, wobei sich der Norden der Orientierungskarte C oben am Sichtfenster 5 befindet.

Durch Betätigung des Bedienungshebels 6 wird die Orientierungskarte C blockiert, indem sie gegen die Innenfläche des Sichtfensters 5 angedrückt wird.

Wenn sich die geeignete Orientierungskarte von dem vorhergehenden Flug her noch im Gerät befindet, wobei die Andrückplatte 9 verriegelt ist, ist es nicht erforderlich, sie herauszunehmen.

Wenn das System unter Spannung und die Karte eingeschoben und verriegelt ist, so schaltet der Rechner O ein Signallicht »Alarm A« (Fig. 1) ein. das dem Benutzer anzeigt, daß er die Sequenz ausführen muß, die die zur Berechnung erforderlichen Grundangaben liefert.

Zwischen den Gläsern des Sichtfensters 5, das aus einem doppelten Glas oder einer doppelten transparen-

ten Platte besteht, sind zwei gabelförmige und voneinander unabhängige Zeiger 11 angeordnet, die von außen durch Knöpfe 12, die sich am Rand des Sichtfensters 5 oberhalb und unterhalb des Sichtfensters befinden, betätigt werden und vom Benutzer mit ein und demselben Meridian der Orientierungskarte Cin Übereinstimmung gebracht werden. Die Gabelform der Zeiger 1 lgestattet ihre beste Einstellung unabhängig von den Flugbedingungen, wobei die Gabel jedes Zeigers den Meridian umgreift.

Zwei einander zugeordnete Transduktoren oder Potentiometer 13 liefern nun dem Rechner O Informationen über die Winkelstellung der Orientierungskarte C bezüglich des Gerätes. Diese Informationen sind abhängig von den jeweiligen Stellungen der Zeiger 11.

Der Rechner O behandelt diese Informationen so, daß er aus ihnen ein ständiges Korrekturglied ableitet, das gespeichert wird. Diese Speicherung wird durch eine Einwirkung des Benutzers auf einen Druckknopf I bewirkt. Dadurch wird erreicht, daß ein Signallicht A eine Sekunde lang erlischt, was anzeigt, daß die Angabe berücksichtigt wurde und daß die Phase normal abgelaufen ist.

Wenn das Anzeigelicht A wieder aufleuchtet, stellt der Benutzer die auf der Orientierungskarte C angegebene magnetische Abweichung mit Hilfe eines Knopfes D ein, der einen Zeiger vor einer Skala verschiebt.

Ein dem Knopf D zugeordnetes Kodierorgan überträgt die Abweichungsinformation auf einen Speicher. Dies wird wie oben bewirkt.

Auf dieselbe Weise und aus denselben Gründen erlischt das Anzeigelicht A für eine Sekunde. Wenn das Anzeigelicht wieder aufleuchtet, stellt der Benutzer numerisch den Maßstab der Orientierungskarte C ein, falls dieser sich von dem Maßstab der bei dem vorhergehenden Flug benutzten Karte unterscheidet. Hierzu wirkt er auf drei Rollen E(F i g. 1) ein, die die Zahlen von 0 bis 9 tragen. Die rechts außen liegende Rolle zeigt die Navigationszehntel/Zoll an. Ein mit den Rollen E verbundenes Kodiersystem überträgt den festgehaltenen Maßstabswert, der durch den Druckknopf! gespeichert wird. Das Signallicht A erlischt und leuchtet erst wieder im Fall einer Panne oder eines Tests während des Betriebs auf.

Auf der linken Seite der Vorderfläche (Fig. 1) sind drei Druckknöpfe (DME, VOR 1 und VOR 2) vorgesehen, die sich zu Beginn der Benutzung in einer herausgetretenen Stellung befinden müssen. Jedem von ihnen ist ein kleines Anzeigelicht 14 zugeordnet.

Diese Druckknöpfe gestatten die Wahl des Typs des Funknavigationsbezugs in Abhängigkeit von den während des betreffenden Flugs verwendbaren Funknavigationssendern.

Es sei nun der Fall untersucht, in dem man in der Fläche des Sichtfensters 5 über eingebaute Sender VOR und DME verfügt:

Der Benutzer wählt zunächst die Frequenz auf den Empfängern aus. Dann drückt er den Druckknopf DME ein. Das entsprechende Signallicht leuchtet auf und zeigt dem Benutzer an, daß die Vorgänge, durch die die Bewegungen eines Fadens 15 (F i g. 2), der eine Punktmarke 16 trägt ausgelöst werden, durchgeführt werden können. Der Benutzer wirkt nun auf ein Rädchen G (Länge) so ein, daß der Faden 15 durch den Punkt der Orientierungskarte C läuft, der die Funknavigationssender DME darstellt Das Rädchen C, das mit einer Rückstellung auf Null versehen ist und mit einem Potentiometer verbunden ist wirkt über die Ausgangsstufe des Rechners O auf einen Motor 17 ein.

Dieser Motor 17 überträgt seine Bewegung über ein Getriebe 18 auf ein mehrgängiges Potentiometer 19 und auf eine Kette 20, die mit einem Wagen 21 verbunden ist.

Die bewegliche Einheit, die durch die Kette 20 angetrieben wird und aus dem Wagen 21, einer Trommel 22 und einem von Rohren 24 getragenen Nutrollenhalter 23 besteht, bewegt sich seitlich und nimmt den Faden 15 mit. Die Führung wird durch eine mit Längsnuten versehene Achse 25 gewährleistet.

Wenn der Faden 15 in die gewünschte Stellung gebracht wurde., wirkt der Benutzer auf ein Rädchen L (Breite) so ein, daß die Punktmarke 16 auf den den Funknavigationssender darstellenden Punkt der Orientierungskarte Cgebracht wird.

Das Rädchen L, das wie das Rädchen G ausgebildet ist, wirkt über die Ausgangsstufe des Rechners O auf einen Motor 26 ein.

Dieser Motor 26 überträgt seine Bewegung über ein Getriebe 27 auf ein mehrgängiges Potentiometer 28 und auf die mit Längsnuten versehene Achse 25. Die Trommel 22 ist mit der mit Längsnuten versehenen Achse 25 drehfest verbunden. Der die Punktmarke 16 tragende Faden 15 ist in mehreren Windungen um die Trommel 22 gewickelt. Die Rückleitung des Fadens 15 geht über Spannungsnutrollen 29 im Inneren eines der Rohre 24 vor sich.

Wenn nun die Punktmarke 16 mit dem den Funknavigationssender darstellenden Punkt der Orientierungskarte Cin Übereinstimmung ist, dann speichert der Benutzer die Positionsinformation durch den Druckknopf /. Diese Information wird dem Rechner O durch die mehrgängigen Potentiometer geliefert. Die Aufnahme der Information durch den Speicher bewirkt die Erlöschung des dem Druckknopf DME zugeordneten Signallichtes. Die Rädchen sind unwirksam und der Rechner hält den Mechanismus an und erwartet einen zweiten Bezug.

Sobald das Signallicht erloschen ist kann der Benutzer die zweite Einrichtung wählen: Durch Eindrücken des Druckknopfes VOR 1 leuchtet das entsprechende Signallicht auf, was dieselbe Bedeutung wie im Fall von DMEhat

Da im vorliegenden Fall die Funkna.vigationssender miteingebaut sind, erhält man den den Sender VOR darstellenden Punkt unmittelbar und die Einwirkung auf den Druckknopf / bewirkt ihre Speicherung und die Erlöschung des zugeordneten Signallichtes.

Bei der Wahl der Einrichtungen VOR 1 und VOR 2 wäre es erforderlich, zwei getrennte Bestimmungen vorzunehmen, wie es bei der Einrichtung DME beschrieben wurde.

Nach der Speicherung der zweiten Einrichtung paßt der Rechner O die Peilungs- und Distanzinformationen an, die er von den Empfängern R (VOR und DME) erhält

Diese Informationen werden unter Berücksichtigung der gespeicherten Korrekturglieder behandelt so daß zwei Signale U(x) und V(y) erzeugt werden, die den Motor 17 bzw. den Motor 26 steuern. Die Punktmarke 16, die das Fahrzeug darstellt gelangt an einen Punkt der bezüglich der Karte die gegenwärtige Stellung des Flugzeugs anzeigt Während des Fluges behandelt der Rechner ständig die Informationen der Empfänger VOR und DME Die Punktmarke 16 beschreibt auf der Karte die kontinuierliche Route des Flugzeugs und informiert den Benutzer ständig über seine Position, wodurch die

Abweichungen und Korrekturen verringert werden.

Wenn der Benutzer während des Flugs entscheidet, als Bezug einen Sender zu benutzen, dessen Position günstiger ist, wirkt er auf den Druckknopf der betreffenden Einrichtung ein und bringt ihn dadurch in die Ruhestellung. Nach der Einstellung des entsprechenden Empfängers auf die neue Frequenz wirkt er wieder auf den Druckknopf ein. Das diesem zugeordnete Signallicht leuchtet auf.

Der Benutzer wirkt auf die Rädchen G und L auf die oben bei der Wahl der Einrichtung DME beschriebene Weise ein, so daß die Position des neuen Senders angezeigt wird. Nach Speicherung dieser Information durch Einwirkung auf den Druckknopf / erlischt das dem betreffenden Druckknopf zugeordnete Signallicht und die das Fahrzeug darstellende Punktmarke zeigt die gegenwärtige Position des Flugzeuges an. Die Anzeigevorrichtung nimmt wieder ihre Funktion auf. Eine Einwirkung auf die Rädchen G und L ist nun ohne Wirkung. Dieses Verfahren ist auf alle Fälle anwendbar, und zwar entweder auf eine Positionsänderung unter Beibehaltung desselben Bezugstyps oder auf eine Änderung des Bezugstyps (beispielsweise VOR- VOR anstelle von VOR-DME). Zwei zusätzliche Druckknöpfe WPT \ und WPT2 (Punkte der Route), die jeweils mit einem Signallicht 30 versehen sind, sind rechts von dem Signallicht A angeordnet.

Diese Druckknöpfe WPT\, WPT2 gestatten es, dem Rechner O durch dasselbe Wähl- und Anzeigeverfahren wie bei den Bezügen ein Ziel oder zwei aufeinanderfolgende Ziele oder Zwischenpunkte auf der Route anzugeben. Der Rechner, der die Position des oder der Ziele gespeichert hat, liefert einem Selbststeuergerät PA die Informationen, die eine Führung des Flugzeuges zu dem ersten gewählten Ziel und dann gegebenenfalls zu dem zweiten Ziel gestatten.

Schließlich kann der Benutzer auf der Glasscheibe, die die Vorderseite des Sichtfensters 5 bildet, mit Hilfe eines geeigneten Stiftes mehr oder weniger komplexe Routen aufzeichnen, die ihm die sichere und bequeme Durchführung des Fluges auf diesen Routen durch manuelle oder einfache automatische Steuerung gestatten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   !. Gerät zum Anzeigen der geographischen Position eines Luft- oder Landfahrzeugs, das mit einem Rechner zum Empfang von Peilungs- und Entfernungsinformationen und zur Lieferung von kartenspezifischen Informationen verbindbar ist, bestehend aus einem eine Aufnahme für eine Orientierungskarte aufweisenden und mit einem Sichtfenster versehenen Gehäuse sowie einer relativ zur Orientierungskarte manuell oder durch Rechnersignale verschiebbaren Punktmarke, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Orientierungskarte (C) nicht gerätespezifisch ist,

   daß die Aufnahme für die nicht geräiespezifische Orieniierungskarte (C) aus einem von drei Seiten zugänglichen, zur Einführung von Karten beliebigen Formats und beliebiger Fa.'tung ausgebildeten Schlitz (1) mii einer Fixiereinrichtung besteht, und
   daß die Punktmarke (16) in einer Ebene oberhalb der Karte im Bereich des jeweils einen Kartenausschnitt begrenzenden Sichtfensters (5) verschiebbar ist.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit einem Meridian der Orientierungskarte (C) ausrichtbare Zeiger (11) vorgesehen sind, denen zur Übertragung von die Winkelstellung der Orientierungskarte repräsentierenden Daten an den Rechner (O) jeweils ein Transduktor (13) zugeordnet ist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiger (11) gabelförmig ausgebildet und durch einfaches Umgreifen des Meridians mit diesem ausrichtbar sind.
4. 4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung eine die eingeschobene Orientierungskarte (C) gegen die Innenfläche des Sichtfensters (5) haltende Andrückplatte (9) umfaßt.
5. 5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sichtfenster (5) aus zwei Gläsern besteht, und daß die verschiebbare Punktmarke (16) zwischen den beiden Gläsern angeordnet ist.
6. 6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktmarke (16) an einem zur Ausführung einer Abszissenbewegung parallel verschiebbaren sowie für eine Ordinatenbewegung auf- und abrollbaren Faden (15) angebracht ist.
7. 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einheit für die Abszissenbewegung einen Motor (17), ein von diesem Motor beaufschlagtes mehrgängiges Potentiometer (19) sowie eine vom Motor angetriebene und mit einem Wagen (21) zur Parallelverschiebung des Fadens (15) verbundene Kette (20), und eine zweite Einheit für die Ordinatenbewegung einen Motor (26), ein von diesem Motor beaufschlagtes mehrgängiges Potentiometer (28) sowie eine auf dem Wagen (21) montierte Trommel (22) zum Auf- und Abrollen des Fadens (15) umfaßt.