DE3781941T2

DE3781941T2 - Flugverwaltungssystem.

Info

Publication number: DE3781941T2
Application number: DE8787305051T
Authority: DE
Inventors: Sam P Linden
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1987-06-08
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2007-06-09
Also published as: EP0250140A2; US4760530A; EP0250140B1; JPS62299498A; DE3781941D1; EP0250140A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Flugmanagementsysteme (FMS), welche Flugprofile für minimale Gesamtkosten liefern, insbesondere hinsichtlich der Berechnung durch Fehler in der Ankunftszeit verursachter Kosten.
Flugmanagementsysteme, welche einen einstellbaren Kostenindex für die Lieferung eines Minimalkosten- Flugprofils liefern, sind bekannt. Die ARINC-Vorschrift 702 definiert Flugmanagementsysteme für kommerzielle Flugzeuge.
Ein Hauptzweck eines Flugmanagementsystems ist die Minimierung der Flugkosten. Heutige Ausrüstungen hierfür erreichen dieses Ziel durch Erzeugen von vertikalen und Längsprofilen, welche die direkten Betriebskosten (DOC) minimieren. Die direkten Betriebskosten bestehen aus den Treibstoffkosten und anderen Kosten, welche zur Flugzeit proportional sind. Die Flugzeitkosten, wie beispielsweise Besatzungskosten, Wartung, Reparatur und Ersatz von Ausrüstung, welche der Flugzeit zugeordnet werden können, werden im Flugmanagementsystem durch einen Kostenindex dargestellt, der als Verhältnis der zeitabhängigen Kosten (Dollar pro Stunde) zu den Treibstoffkosten (Cent pro Pfund) definiert ist und in Einheiten gemessen wird, welche proportional zum Treibstoffverbrauch (100 Pfund pro Stunde bzw. 45,36 kg/pro Stunde) sind. Der Kostenindex wird vom Piloten ausgewählt (üblicherweise im Bereich zwischen 0 und 999) und soll für einen gegebenen Flug konstant bleiben und vorgegebene Flugstundenkosten darstellen. Für einen gegebenen Kostenindex liefern bekannte Flugmanagementsysteme an jedem Punkt des Flugprofils ein Geschwindigkeitskommando, welches die direkten Betriebskosten DOC minimiert.
Ein wesentlicher Nachteil bekannter, das Direktbetriebskostenverfahren verwendender Flugmanagementsysteme besteht darin, daß sie keine Kosten berücksichtigen, welche durch Abweichungen in der Ankunftszeit verursacht werden, beispielsweise durch Überstunden der Besatzung, Verluste durch verfehlte Anschlüsse an Anschlußflüge sowie potentielle Verluste aus einer Unzufriedenheit der Flugkunden mit der Fluggesellschaft. Der Kostenindex wird bei bekannten Flugmanagementsystemen oft als Mittel zur Anpassung der Geschwindigkeit benutzt, um die mittlere Geschwindigkeit so einzustellen, daß man pünktlich ankommt. Bei Anwendung in dieser Form wird der Kostenindex für zwei Städte so ausgewählt, daß die gewünschte Ankunftszeit erreicht wird unter mittleren Wind- und Verkehrsbedingungen. Im Stand der Technik wird deshalb der Kostenindex so gewählt, daß für ein gegebenes Städtepaar eine statistische Ankunftszeitgewähr erreicht wird, ohne die Bedingungen für den einzelnen Flug zu berücksichtigen. Bei einer solchen Benutzung des Kostenindex repräsentiert dieser nicht mehr, wie ursprünglich beabsichtigt, die Flugstundenkosten, sondern dient als Kenngröße zum Anpassen der Ankunftszeit. Es muß beachtet werden, daß eine unpünktliche Ankunft zu zusätzlichen Kosten für eine geplante Fluglinie führt, wobei diese Kosten bei heutigen Flugmanagementsystemen nicht berücksichtigt werden, welche einen Minimalkostenprofil entsprechend den direkten Betriebskosten DOC suchen.
Ein Aufsatz in "Proceedings of the 1985 American Control Conference", Boston, 19. bis 21.6.1985 beschreibt auf den Seiten 675 bis 681 ein Flugmanagementsystem für Flugzeuge, welches Mittel zur Erzeugung einer Funktion der direkten Betriebskosten DOC in Abhängigkeit von der Ankunftszeit in Übereinstimmung mit einem Bereich von Kostenindexwerten erzeugt. Die Mittel zum Kombinieren der Direktflugkostenfunktion mit einer Funktion der Kosten aufgrund falscher Ankunftszeiten gegenüber dem Ankunftszeitfehler erzeugt eine Funktion der Gesamtflugkosten bezogen auf die Ankunftszeit. Minimierungseinrichtungen bestimmen das Minimum der Gesamtflugkostenfunktion um ein Optimal- Ankunftszeitsignal zu erzeugen, und auf dieses Signal ansprechende Einrichtungen liefern ein entsprechendes Optimal-Kostenindexsignal. Ein auf das Optimalkostenindexsignal ansprechender Geschwindigkeitsgenerator erzeugt ein Fluggeschwindigkeitssignal entsprechend dem Optimalkostenindexsignal bei minimalen Direktbetriebskosten. Das System umfaßt ein Kommandogerät zur Erzeugung eines voraussichtlichen Ankunftszeitsignal. Eine Geschwindigkeitseinstellvorrichtung, welche auf das optimale Ankunftszeitsignal, das vorgegebene Ankunftszeitsignal sowie die Fluggeschwindigkeit anspricht, verändert das Fluggeschwindigkeitssignal entsprechend der Differenz zwischen dem Optimalankunftszeitsignal und dem Voraussageankunftszeitsignal, um ein Fluggeschwindigkeitskommandosignal für die Steuerung der Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs zu erzeugen. Der Aufsatz sagt nichts über die Realisierung des Direktbetriebskostenfunktions-Generators, welcher eine schrittweise schnelle Zeitvoraussage ermöglicht, die auf einer Vielzahl von Versuchs-Kostenindexwerten beruht und Teile aufweist, welche als solche aus zum Stand der Technik gehörigen Flugmanagementsystemen bekannt sind.
Die vorliegende Erfindung ist in den anliegenden Ansprüchen beschrieben.
Ein Flugmanagementsystem gemäß der Erfindung wird nachfolgend im einzelnen als Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Flugmanagementsystemgerätes gemäß der Erfindung zeigt,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines KOPT, TOPT-Generators aus Figur 1 wiedergibt,
Fig. 3 ein Diagramm der Funktion der Direktbetriebskosten in Abhängigkeit von der Flugzeit sowie der Funktion der Gesamtflugkosten in Abhängigkeit von der Flugzeit zur Beschreibung des Geräts nach Figur 2 darstellt,
Fig. 4 ein Diagramm der durch Ankunftszeitfehler verursachten Kosten gegenüber der Ankunftszeitfehlerfunktion zeigt, welches zur Ermittlung der Totalflugkostenfunktion nach Figur 3 verwendbar ist,
Fig. 5 ein Diagramm des Kostenindex bezogen auf die Flugzeitfunktion wiedergibt, welches zur Beschreibung des Geräts nach Figur 2 dienen kann,
Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform des KOPT, TOPT- Generators für Figur 1 wiedergibt, und
Fig. 7 als Diagramm die Konvergenz der entsprechend der Erfindung erreichten Geschwindigkeitseinstellung wiedergibt.
In Figur 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Flugmanagementgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Es umfaßt einen KOPT, TOPT-Generator 10, der auf ein Eingangs-Kostenindexsignal K&sub0; anspricht, welches im allgemeinen vom Piloten von Hand eingegeben wird. Der ausgewählte Wert soll die tatsächlichen Flugstundenkosten, ausgenommen die Treibstoffkosten, wiedergeben, wie dies zuvor beschrieben wurde. Der Generator 10 liefert ein Optimalankunftszeitsignal TOPT und das zugehörigen Kostenindexsignal KOPT. TOPT ist die optimale Ankunftszeit auf dem vom Flugplan vorgeschriebenen Bestimmungsort-Bahnpunkt, welche die Gesamtflugkosten minimiert. KOPT ist der Kostenindex, der sich aus dieser Ankunftszeit ergibt. Auf eine im einzelnen noch zu beschreibende Weise setzen sich die Gesamtflugkosten aus der Summe der direkten Betriebskosten und der durch Ankunftszeitfehler verursachten Kosten zusammen. Obwohl der Ankunftspunkt normalerweise der Bahnpunkt des Bestimmungsortes ist, kann das Gerät gemäß der Erfindung auch in Verbindung mit Zwischen-Bahnpunkten längs des Flugplans verwendet werden. Der Bezugspunkt für die Zeit ist willkürlich, aber für die beschriebene Ausführungsform der Erfindung wird der Start des Flugzeuges als Zeitbezugspunkt genommen. In einer noch zu beschreibenden Weise wird der Generator 10 für die Lieferung der Werte TOPT und KOPT aktiviert, sobald ein neuer Flugplan in Gang gesetzt wird, oder wenn ein Flugplan in der Weise geändert wird, daß hierdurch die Flugzeit beeinflußt wird. Die Einzelheiten des Aufbaus und des Betriebs des Generators 10 werden später beschrieben.
Das Flugmanagementsystemgerät gemäß Figur 1 enthält einen Geschwindigkeitsgenerator 11, der ein Echtflugzeitsignal V&sub0; in Abhängigkeit vom KOPT-Signal des Generators 10 erzeugt. Der Geschwindigkeitsgenerator 11 ist ein herkömmlicher Bestandteil heutiger, am Markt erhältlicher Flugmanagementsysteme, die in Abhängigkeit von einem Kostenindexwert K ein die Direktbetriebskosten minimierendes Echtfluggeschwindigkeitskommando liefern. Somit wäre das Ausgangssignal V&sub0; des Geschwindigkeitsgenerators im Stand der Technik das Echtfluggeschwindigkeitskommando, welches normalerweise als Ausgangssignal herkömmlicher Flugmanagementsysteme erscheint und im Stand der Technik dem automatischen Flugregelsystem des Flugzeugs zwecks Steuerung seiner Fluggeschwindigkeit zugeleitet wurde. Das V&sub0;-Signal des Geschwindigkeitsgenerators 11 wird entsprechend der Erfindung in einer noch zu beschreibenden Weise modifiziert, ehe es als Systemausgangssignal dient. Im Stand der Technik wäre eines der Eingangssignale für den Generator 11 der Kostenindex K, der normalerweise ein vom Piloten von Hand eingestellter Wert ist. Bei der Erfindung ist das Kostenindex-Ausgangssignal für den Geschwindigkeitsgenerator 11 hingegen das vom Generator 10 gelieferte KOPT-Signal. Der Geschwindigkeitsgenerator 11 empfängt üblicherweise Eingangssignale, die schematisch im Block 12 wiedergegeben sind. Diese Eingangssignale umfassen normalerweise Meßwerte für das Flugzeuggesamtgewicht, die Flughöhe, den Wind, Temperatur und Luftdruck sowie durch die Umgebung des Flugzeugs bedingte Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgrenzen, durch die Flugzeugzelle und die Maschinen bedingte Grenzen und die Flugführungsparameter sowie den Flugplan. Ein für die Verwendung im Gerät gemäß Figur 1 geeigneter Geschwindigkeitsgenerator enthält einen Teil eines handelsüblichen Flugmanagementrechners. Die vom Block 12 kommenden Eingangssignale sind jene, welche im Stand der Technik dem Geschwindigkeitsgenerator zugeleitet werden. Das Kostenindex-Eingangssignal für den Geschwindigkeitsgenerator 11 der vorliegenden Erfindung wird durch das KOPT-Signal des Generators 10 und nicht durch das im Stand der Technik durch den Piloten von Hand ausgewählte K&sub0;-Signal gebildet.
Das Gerät nach Figur 1 enthält ein vorausberechnendes Kommandogerät 13, welches eine schnelle Simulation des Fluges des Flugzeugs vom gegenwärtigen Standort längs des vorgeschriebenen Flugplans zum Bestimmungsort-Bahnpunkt durchführt. In einer ähnlich wie oben in bezug auf den Geschwindigkeitsgenerator 11 beschriebenen Weise ist das Kommandogerät 13 Teil eines herkömmlichen Flugmanagementsystems. Der oben erwähnte Flugmanagementcomputer enthält ein Kommandogerät, welches als Kommandogerät 13 gemäß Figur 1 verwendbar ist. Wie man aus dem Stand der Technik weiß, empfängt das Kommandogerät 13 eine Anzahl herkömmlicher Dateneingangssignale, die schematisch im Block 14 wiedergegeben sind. Diese vom Block 14 repräsentierten Eingangssignale umfassen Modelle des Flugzeugs einschließlich der Zelle und der Maschine sowie Modellle der Atmosphäre längs des Flugprofils, in dem das Flugzeug fliegen soll. Die atmosphärischen Modelle umfassen Wind-, Temperatur- und Druckvoraussagen. Die herkömmlichen Dateneingänge 14 umfassen die Flugumgebung des Flugzeugfluges, den Flugplan, die Flugführungsgesetze sowie Geschwindigkeit, Beschleunigung und Position und auch Einschränkungen und Begrenzungen des Flugplans. Das Kommandogerät l3 braucht ferner ein Geschwindigkeitskommandosignal auf der Leitung 15, welches mit dem Geschwindigkeitskommandoausgangssignal VR des Gerätes nach Figur 1 mit der Ausnahme übereinstimmt, daß anstelle der gemessenen Eingangssignale aus Flugzeugsensordaten das Geschwindigkeitskommandoeingangssignal für das Kommandogerät 13 auf der Leitung 15 simulierte Eingangsdaten verwendet und zwar in einer später noch im einzelnen zu beschreibenden Weise. Das Kommandogerät 13 bildet in bekannter Weise die Aerodynamik des Flugzeugs entsprechend der zugeführten Dateneingangssignale nach, um den Flug des Flugzeugs von der gegenwärtigen Position zum Bestimmungsort-Bahnpunkt zu simulieren. Das Kommandogerät l3 liefert folglich eine Schätzung der Flugzeit von der gegenwärtigen Position zum Bestimmungspunkt und auch den hierfür benötigten Treibstoffverbrauch. Das Kommandogerät 13 liefert in bezug auf die Zwischen-Bahnpunkte längs des Flugweges ähnliche Daten. Es erzeugt schrittweise und fortlaufend aufeinanderfolgende Simulationen des Fluges des Flugzeuges von der gegenwärtigen Position zum Bestimmungsort-Bahnpunkt, wenn das Flugzeug sich längs des Flugplans bewegt.
Aufbau, Funktion und Betriebsweise des Kommandogeräts 13 sind praktisch identisch mit denjenigen eines Kommandogeräts in herkömmlichen Flugmanagementsystemen, bei denen die vorausgesagte Ankunftszeit oder die Flugzeit zum Bestimmungsort auf der Leitung 16 angegeben werden. Obwohl das Kommandogerät 13 eine Voraussage hinsichtlich des Treibstoffverbrauchs bis zum Bestimmungspunkt zur Verfügung stellt, ist dieses Signal nicht als Ausgangssignal des Kommandogeräts 13 angegeben. Dieses Ausgangssignal wird jedoch in bezug auf ein im Generator 10 enthaltenes Kommandogerät in einer Weise benutzt, die noch zu beschreiben ist.
Das vorausberechnete Kommandogerät 13 steht ferner mit TUP und TDN bezeichnete Signale auf den Leitungen 17 bzw. 18 zur Verfügung. Das herkömmliche Kommandogerät ist modifiziert, um die Signale TUP und TDN wie folgt zu erzeugen. Das bekannte Kommandogerät enthält einen Akkumulator zum Akkumulieren vorausgesagter Ankunftszeiten während eines Voraussagezyklus. Das Kommandogerät 13 umfaßt ferner zwei zusätzliche Akkumulatoren zum Akkumulieren von TUP bzw. TDN während des Voraussagezyklus. Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgrenzen über Segmente des Flugweges verhindern Geschwindigkeitsänderungen während dieser Segmente und erfordern größere Geschwindigkeitsänderungen während der übrig bleibenden Segmente. Die Dateneingänge 14 informieren das Kommandogerät 13 über die Flugwegsegmente, während denen Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgrenzen vorliegen. Der Flugplan und auch die Modelle von Flugzeugzelle und Maschine beinhalten solche Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgrenzen. Der TUP-Akkumulator ist während solcher Segmente am Akkumulieren gehindert, in denen das Flugzeug oberen Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsgrenzen ausgesetzt ist. Der TDN-Akkumulator kann während solcher Segmente nicht Akkumulieren, während denen das Flugzeug unteren Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsgrenzen unterworfen ist. Damit ist TUP die Gesamtzeit während der Voraussage, wenn die Geschwindigkeit nach oben verändert werden kann, und TN ist die Gesamtzeit während der Voraussage, wenn die Geschwindigkeit nach unten verändert werden kann. Die ausgeschlossenen Zeitsegmente sind jene, wo eine entweder durch den Flugplan oder durch Beschränkungen des Flugzeugs selbst bedingte Geschwindigkeitsgrenze eine Erhöhung bzw. Erniedrigung der Geschwindigkeit verhindert. Ausgeschlossen sind auch diejenigen Perioden, während denen das Flugzeug mit einem begrenzten Wert beschleunigt oder verzögert wird. Wenn während der Voraussage keine Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsgrenzen vorliegen, so sind T, TUP und TDN gleich.
Man ersieht aus dem Vorhergesagten, daß das Kommandogerät eine schnelle Zeitsimulation des Fluges von der gegenwärtigen Flugzeugposition zum Bestimmungsort- Bahnpunkt sowie zu den Zwischen-Bahnpunkten des Flugplans liefert und zwar entsprechend einem Kostenindexwert. Das Kommandogerät 13 berücksichtigt Wind, Flugwegbeschränkungen, Flugführungsvorschriften und dergleichen an jedem Punkt längs des Flugweges und simuliert den Flugzeugwiderstand, den Schub, den Treibstoffdurchsatz und dergleichen. Das Gerät nach Figur 1 enthält ferner einen KSA-Generator 19 zur Erzeugung eines Geschwindigkeitseinstellfaktors KSA, der zur Feinabstimmung des Geschwindigkeitsausgangssignals V&sub0; des Geschwindigkeitsgenerators 11 dient, um eine hohe Genauigkeit hinsichtlich der Ankunftszeit am Bestimmungsort-Bahnpunkt zu gewährleisten. Jedesmal, wenn das Kommandogerät 13 eine Vorausberechnung vornimmt, um eine geschätzte Flugzeit T zum Bestimmungsort-Bahnpunkt auf der Leitung 16 zu erzeugen, vergleicht der KSA-Generator 19 die Zeit T mit dem Optimal- Ankunftszeitsignal TOPT des Generators 10 und schreibt den vorherigen Wert des Geschwindigkeitseinstellfaktors KSA basierend auf dem Vergleich zwischen den Signalen T und TOPT sowie den Signalen TUP und TDN auf den Leitungen 17 bzw. 18 fort. Der KSA-Faktor bleibt solange konstant, bis er bei einem nachfolgenden Voraussagezyklus fortgeschrieben wird.
Im einzelnen schreibt der KSA-Generator 19 den vorangehenden Wert des Geschwindigkeitseinstellfaktors KSA jedesmal wie folgt fort, wenn das Kommandogerät 13 eine Voraussage zum Bestimmungsortwegpunkt abgeschlossen hat:
KSA (neu) = KSA (zuvor) + DELTA T/TA,
wobei
DELTA T = T - TOPT
T = vorausgesagte Ankunftszeit auf Leitung 16
TA = TUP, wenn DELTA T> 0 und sonst TDN
TUP = Signal auf Leitung 17
TDN = Signal auf Leitung 18.
Man erkennt folglich, daß wenn am Ende eines Voraussagezyklus die Ankunftszeit am Ankunftsort verzögert ist, TUP zum Fortschreiben von KSA benutzt wird, wodurch die Fluggeschwindigkeit während demjenigen Segment des Flugwegs erhöht wird, während dem keine Geschwindigkeitsgrenzen vorliegen. In ähnlicher Weise wird bei zu früher Ankunftszeit TDN zur Fortschreibung von KSA benutzt und damit die Fluggeschwindigkeit während derjenigen Segmente des Flugplans verringert, während denen keine Geschwindigkeitsgrenzen vorhanden sind.
Der KSA-Faktor wird zum Einstellen des Geschwindigkeitssignals V&sub0; am Ausgang des Geschwindigkeitsgenerators 11 in einer noch zu beschreibenden Weise verwendet. Der Anfangswert von KSA ist Null, wodurch sich VR = V&sub0; ergibt bis der erste Voraussagezyklus abgeschlossen ist. Der KSA-Generator 19 stellt den Wert von KSA durch ein Signal von einem ODER- Gatter 20 auf Null, sobald der Generator 10 in einer noch zu beschreibenden Weise aktiviert wird.
Der Geschwindigkeitseinstellfaktor KSA am Ausgang des KSA-Generators 19 wird einer Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 21 zugeleitet, die außerdem auf das Fluggeschwindigkeitssignal des Geschwindigkeitsgenerators 11 anspricht. Die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung empfängt ferner ein Eingangssignal VW entsprechend dem gemessenen Wert eines Rückenwindes oder Gegenwindes, wie dies schematisch durch den Block 22 angegeben ist. Es ist bekannt, daß ein Gegenwind das Gegenteil eines Rückenwindes ist und daß ein positiver Wert einen Rückenwind darstellt. Die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 21 benutzt den Wert KSA, welche zwischen den einzelnen Voraussagezyklen des Kommandogeräts 13 konstant ist, um die Geschwindigkeit VO einzustellen, die sich kontinuierlich ändert, um ein Echtfluggeschwindigkeitskommando VR des Systems entsprechend folgender Gleichung zu erzeugen:
VR = (VO + KSA VW)/(1-KSA).
Das Signal VR wird dem Autopiloten oder dem automatischen Schubregelsystem des Flugzeugs zur Steuerung von dessen Fluggeschwindigkeit zugeleitet.
Statt dessen kann die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung nach folgender Gleichung arbeiten:
VR = VO + KSA VGR,
wobei VGR die eingestellte Geschwindigkeit über Grund an der gegenwärtigen Voraussageposition ist, mit:
VGR = VR + VW.
Wie oben erwähnt, stimmt das Eingangssignal 15 für das Kommandogerät 13 mit dem Ausgangssignal VR der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 21 mit der Ausnahme überein, daß das Eingangssignal 15 für das Kommandogerät 13 simulierte Eingangswerte anstelle tatsächlicher Sensordaten verwendet. Folglich liefert ein mit dem Geschwindigkeitsgenerator 11 übereinstimmender Geschwindigkeitsgenerator 13 ein Fluggeschwindigkeitssignal an eine Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 24, die mit der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 21 übereinstimmt. Das Ausgangssignal der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 24 liefert auf der Leitung 15 das Fluggeschwindigkeitssignal für das Kommandogerät 13. Der Geschwindigkeitsgenerator 23 empfängt ein Signal KOPT vom Generator 10 in der gleichen Weise wie der Geschwindigkeitsgenerator 11. Der Wert KOPT bleibt solange konstant bis der Generator 10, wie zuvor beschrieben, reaktiviert wird.
Der Geschwindigkeitsgenerator 23 empfängt ferner herkömmlich simulierte Eingangssignale einschließlich VW von einem Windvoraussagemodell sowie Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgrenzwerte entsprechend der schematischen Darstellung in Block 25. Die vom Block 25 gelieferten Eingangssignale sind in ihrer Art gleich den vom Block 12 gelieferten Eingangssignalen mit dem Unterschied, daß die Daten des Blocks 12 von tatsächlichen Flugzeugsensoren geliefert werden, während die Daten vom Block 25 simuliert sind.
Die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 24 empfängt ein simuliertes VW-Signal aus dem Windvoraussagemodell, das schematisch durch den Block 26 wiedergegeben ist. Das simulierte Signal VW des Blocks 26 entspricht dem gemessenen Signal VW des Blocks 21. Die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 24 erhält ferner ein Eingangssignal vom Register 27, das zum Festhalten des Wertes von KSA dient, entsprechend dem vorangehenden Voraussagezyklus des Kommandogeräts 13.
Somit erkennt man, daß das Eingangssignal VR zum Kommandogerät 13 auf der Leitung 15 aus der vorhergehenden Annäherung des Kommandogeräts 13 sowie aus der gerade ablaufenden Annäherung abgeleitet wird. Der dem Geschwindigkeitsgenerator 23 zugeführte Wert KOPT sowie der der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 24 zugeführte Wert KSA sind Konstanten und ändern sich während des gerade ausgeführten Voraussagezyklus nicht.
Wie oben erwähnt, wird der Generator 10 jeweils dann aktiviert, wenn ein neuer Flugplan eingeführt oder ein Flugplan derart geändert wird, daß die Flugzeit beeinflußt wird. Mit dem Fortschreiten des tatsächlichen Fluges ohne solche Flugplanänderung wird der Generator auch dann aktiviert, wenn das Echtzeit- Fluggeschwindigkeitskommando VR von V&sub0; um einen vorgegebenen Schwellwert abweicht. Entsprechend empfängt das ODER-Gatter 20 ein Aktivierungssignal für den Generator 10, sobald ein neuer Flugplan eingeführt oder ein Flugplan mit Einfluß auf die Flugzeit geändert wird. Ein auf das Signal V&sub0; des Geschwindigkeitsgenerators 11 und das Signal VR der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 21 ansprechender Vergleicher 28 liefert ein Eingangssignal für das ODER-Gatter 20, sobald die Differenz zwischen VR und V&sub0; größer als ein vorgegebener, in den Vergleicher 28 eingegebener Schwellwert ist. Sobald das ODER-Gatter 20 den Generator 10 aktiviert, wird außerdem der Wert KSA im Generator 19 auf Null gesetzt. Die herkömmlichen Dateneingangssignale 14 und die herkömmlichen Simulationseingangssignale 25 werden aus den noch zu beschreibenden Gründen den Eingängen des KOPT, TOPT-Generators 10 zugeleitet.
Wie zuvor beschrieben, liefert der KOPT, TOPT-Generator 10 die optimale Ankunfts- oder Flugzeit TOPT, welche die Gesamtflugkosten minimiert, und den Optimalkostenindex KOPT, welcher die optimale Flugzeit ergibt. Die Gesamtflugkosten für einen vorgegebenen Kostenindex können durch folgende Gleichung beschrieben werden:
J(K) = DOC(K) + AEC(TE),
wobei
DOC(K) = CF [F(K) + K&sub0; TF(K)]
K = Kostenindex (Variabel) in Einheiten des Treibstoffverbrauchs (100 lbs./hr - 45.36 Kg/hr)
K&sub0; = Wert von K, welcher die aktuellen Flugstundenkosten darstellt (eine Konstante)
CF = Einheitstreibstoffkosten (cents/lb.)
F(K) = Treibstoffverbrauch (100-lb. - 45.36 kg) errechnet aus Kostenindex K
TF(K) = Flugzeit (in Stunden) berechnet aus Kostenindex K
AEC(TE) = Ankunftsfehler-Kostenfunktion ($)
TE = Ankunftszeitfehler (tatsächliche Ankunftszeit minus geplante Ankunftszeit).
Das vorausberechnende Kommandogerät (Predictor) der oben erläuterten Flugmanagementsysteme liefert die Signale TF(K) und F(K) als Ergebnis eines Voraussagezyklus für einen gegebenen Wert K. Mit gegebenen Konstanten K&sub0; und CF können die direkten Betriebskosten DOC aus obiger Gleichung errechnet werden.
Figur 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des KOPT, TOPT-Generators 10 in Figur 1. zur Erläuterung der Beziehungen zwischen den Elementen von Figur 2 wird ein repräsentiver Flug betrachtet. Ein Flug über einen Flugweg oder Flugplan von 1.000 nautischen Meilen (1853,184 Km) wird unternommen. Die Anfangs- und Endhöhen sind 1.000 ft. (304,8 m). Eine Reiseflughöhe von 35.000 ft. (10.668 m) wird ausgewählt und zwar ohne stufenförmige Anstiege oder Abstiege. Die 250 Knoten ATC Geschwindigkeitsgrenze wurde unter 10.000 ft. (3048 m) beobachtet, und das Flugzeug befindet sich im Zeitpunkt der Anfangs- und der Endhöhe im Flug. Ein Gegenwind von 50 Knotenstärke liegt bei 35.000 ft. (10.668 m) Höhe vor und nimmt linear auf Null ab in Seehöhe. Eine saubere Konfiguration des Flugzeugs wird während des Fluges angenommen. Die folgenden Werte für den Kostenindex (100-lb./hr.) wurden betrachtet: -100, -75, -50, -25, -10, 0, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800 und 1.000. Der Wert des die tatsächlichen Flugzeitkosten darstellenden Kostenindex liegt üblicherweise im Bereich von 25 bis 75. Während des repräsentativen Fluges beträgt CF = 13 cent/lb. (13 cent/0,453 Kg) mit K&sub0; = 50. Die geplante Ankunftszeit ohne Wind mit K&sub0; = 0 entspricht einer Flugzeit von 2 Stunden und 20 Minuten. In Figur 3 zeigt die ausgezogene Linie die direkten Betriebskosten gegenüber der Flugzeit für diesen oben beschriebenen repräsentativen Flug mit den entsprechenden Kostenindexwerten K längs der Kurve.
Wie zuvor beschrieben sind die Gesamtflugkosten die Summe aus direktem Betriebskosten und Ankunftszeitfehler- Kosten. Um den KOPT, TOPT-Generator 10 zum Einsatz zu bringen, muß eine Ankunftsfehler-Kostenfunktion in das Gerät eingespeichert werden. Die Ankunftsfehler- Kostenfunktion ist vordefiniert und wird von der Fluggesellschaft zur Verfügung gestellt. Die Fluggesellschaft entscheidet, basierend auf den Überstunden der Besatzung, Verlusten aufgrund nicht erreichter Anschlußflüge, potentieller Verluste aus Unzufriedenheit von Kunden sowie Richtlinien für die Bezahlung von Flugzeit, was die Kosten für das Flugzeug sein werden, wenn es zu zeitig oder zu spät in bezug auf die geplante Ankunftszeit ankommt. Man kann erwarten, daß die Ankunftszeitfehlerkosten für jedes Ziel unterschiedlich sind und folglich für jede Ankunftssituation verschieden sind. Die Ankunftsfehler- Kostenfunktion AEC(TE) muß für alle Ankunftszeitfehlerwerte TE bestimmt werden, sollte für TE gleich Null sein und sollte nicht kleiner werden, wenn TE zunimmt. Es ist festzustellen, daß eine Kostenstrafe auftritt, unabhängig davon, ob das Flugzeug zu spät oder zu zeitig in bezug auf eine geplante Ankunftszeit landet. Die Ankunftsfehlerkosten nehmen mit zunehmender Verspätung kontinuierlich zu. Die Zeitpunkte, zu denen stufenartige Änderungen der Funktion oder in ihrer Neigung auftreten müssen, berücksichtigt werden. Diese Zeitpunkte werden als kritische AEC-Punkte bezeichnet.
Der in Figur 2 dargestellte KOPT, TOPT-Generator 10 speichert üblicherweise die AEC-Funktion in folgendem Format:
AEC(TE) = ΣI SIGMA(TI, SI, MI).
Darin ist SIGMA(TI, SI, MI) eine geneigte Stufenfunktion in Abhängigkeit von der Zeit, welche für zunehmend positive TE und auch für zunehmend negative TE aufwärts steigt. SIGMA(TI, SI, MI) führt am Punkt TE = TI einen Schritt von der Höhe SI aus und setzt sich mit der Neigung MI fort. Die Gruppe von Zeitpunkten {TI} sind die kritischen AEC-Punkte.
Die SIGMA-Funktion wird durch die Größen TI, SI, und MI wie folgt definiert:
{SI + MI(TI-TE) sofern TE < TI ≤ 0
SIGMA(TI, SI, MI) = 0 sofern (TI ≤ TE ≤ 0) oder (0 ≤ TE ≤ TI)
SI + MI(TE-TI) sofern 0 ≤ TI ≤ TE.
Im SIGMA-Format befindet sich für die Speicherung der Komponente I der AEC-Funktion eine Kostenstrafe sowohl für vorzeitige als auch für verspätete Ankunft. Die obere Zeile der funktionalen Darstellung wird für vorzeitige Ankunft, die untere Zeile für verspätete Ankunft und die mittlere Zeile für Ankunft innerhalb ± TI von TOPT benutzt. Ist TI = 0, wird die obere Zeile angewandt, wenn TE etwas geringer als Null ist, und die untere Zeile wird verwendet, wenn TE etwas größer als Null ist. Obwohl das dargestellte Format für die Konstruktion der AEC-Funktion günstig ist, so können doch auch andere Formate mit der gleichen Wirkung eingesetzt werden.
In Figur 4 ist eine typische AEC-Funktion wiedergegeben, welche aus einem linearen Anteil von $600 pro Stunde für TE≤0 besteht und kritische Punkte bei 0, 10 und 20 Minuten hat. Keine Kostenstrafe fällt an bei vorzeitiger Ankunft. Die AEC-Funktion nach Figur 4 wird im SIGMA- Format wie folgt wiedergegeben:
AEC(TE) = SIGMA(0, 0, 10) + SIGMA(10, 150, 0) + SIGMA(20, 150, 0).
Es ist zu beachten, daß die AEC-Funktion nicht notwendigerweise lineare Kurventeile aufweisen muß. Die Segmente zwischen den Stufen können jede geeignete Kurvenform haben. Es ist jedoch zu bemerken, daß in jedem Fall die Gesamtkurve durch eine Reihe von stückweise linearen Segmenten angenähert werden kann, welche dann im SIGMA-Format gespeichert werden können.
Mit erneuter Bezugnahme auf Figur 3 wird die Ankunftsfehlerkostenfunktion nach Figur 4 zu der in Figur 3 als ausgezogene Linie dargestellten, flugzeitabhängigen Direktkostenfunktion addiert, um die in Figur 3 als gestrichelte Linie wiedergegebene Funktion der Gesamtflugkosten in Abhängigkeit von der Flugzeit darzustellen. Der Ankunftszeitfehler TE in Figur 4 wird zur Ableitung der Gesamtflugkostenkurve bezogen auf die geplante Ankunftszeit TS von 2 Stunden und 20 Minuten. Die optimale Flugzeit TOPT, wie sie vom KOPT, TOPT- Generator 10 in Figur 1 geliefert wird, bestimmt sich aus dem Minimum der Gesamtflugkostenkurve in Figur 3. Der sich aus der optimalen Flugzeit ergebende optimale Kostenindex liegt im Bereich von 75 bis 100 (etwa 85). Eine pünktliche Ankunft würde einen Kostenindex von 900 sowie Zusatzkosten von etwa $250 erfordern. Nimmt man einen Kostenindex K von Null, so wird ein Anschlußflug verpaßt, und die Gesamtkosten liegen etwa $200 höher als das Optimum. Es ist ersichtlich, daß es der Optimalkostenindex ist, welcher J(K) minimiert.
Jeder Punkt der Direktbetriebskostenkurve DOC in Figur 3 kann durch einen Vorhersagezyklus mit einem Versuchskostenindex erzeugt werden. Dies ist im allgemeinen ein bezogen auf die FMS-Rechnerzeit unerwünschter Vorgang und kann deshalb nicht ohne übermäßige Verzögerungszeit für eine große Anzahl von Versuchskostenindexwerten durchgeführt werden. Es ist erwünscht, die Anzahl der Vorhersagezyklen zu minimieren und zwar durch Erzeugen des Echtfluggeschwindigkeitskommandos VR entsprechend der Erfindung.
Die bevorzugte Anwendung des KOPT, TOPT-Generators 10 in Figur 1 erfolgt unter der Annahme, daß große Änderungen des Kostenindex in der Nähe des optimalen Kostenindexwertes vernachlässigbare Wirkung auf die Gesamtkosten haben, sofern der Minimalpunkt der Gesamtflugkostenkurve (Fig. 3) in der Nähe eines kritischen Punktes liegt. Betrachtet man Figur 3, so kann der Kostenindex von etwa 30 bis 130 ändern, während die Gesamtkostenänderung nur $10 beträgt. Diese Änderungen im Kostenindex entspricht einer über vier-minutigen Änderung der Ankunftszeit, was etwa 3% der Flugzeit entspricht.
Folglich braucht die Erzeugung des Optimalkostenindex KOPT durch den Generator 10 in Figur 1 nicht sehr genau zu sein, und die optimale Ankunftszeit braucht nur genau zu sein, wenn sie in der Nähe eines kritischen Punktes liegt.
Die bevorzugte Ausgestaltung des Generators 10 in Figur 1 zur Berechnung der optimalen Ankunftszeit und des Kostenindex umfaßt die Benutzung von Kostenindexwerten aus einem Bezugssatz solcher Werte, von dem eine parabolische Interpolation zur Abschätzung von Mittelwerten benutzt wird. Ein bevorzugter Bezugssatz gemessen im 100 lb/hr ist:
(-100, -50, -25, -10, 25, 150, 400, 1000).
Der Generator 10 in Figur 1 wird benutzt, um die folgenden Schritte zur Schätzung der optimalen Ankunftszeit und des optimalen Kostenindex durchzuführen:
1. Auswahl der drei Kostenindexwerte -10, 25 und 150 aus dem Bezugssatz. Alternativ hierzu, Auswahl von drei Kostenindexwerten aus dem Bezugssatz, von denen erwartet wird, daß sie in der Nähe des Optimalwerts liegen. Die Nähe kann anhand von früheren Werten des Kostenindex abgeschätzt werden, welche bei früheren Flügen zwischen Abflug- und Ankunftspunkten etwa korrekte Ankunftszeiten geliefert haben.
2. Ausführung von Voraussagen mit den drei Kostenindexwerten, um die entsprechenden Werte für die Gesamtbetriebskosten DOC und die Flugzeit zu berechnen.
3. Einpassen einer Parabel in die drei Punkte zwecks Annäherung der Gesamtbetriebskosten in Abhängigkeit von der Flugzeit und anschließend Addieren der vordefinierten Ankunftsfehlerkostenfunktion zwecks Erzeugung einer angenäherten Funktion der Gesamtflugkosten in Abhängigkeit von der Zeit.
4. Durchführen eines einfachen Suchvorgangs, beispielsweise eines linearen Suchvorgangs hinsichtlich dieser Gesamtflugkosten in Abhängigkeit von der Flugzeitfunktion um den Minimalpunkt zu finden. Die Suchintervalle können dabei relativ groß sein, beispielsweise 60 Sekunden, müssen aber die kritischen AEC- Punkte enthalten. Die Zeit am Kurvenminimum ist die optimale Ankunftszeit TOPT.
5. Liegt der sich ergebende TOPT-Minimumpunkt außerhalb des Bereichs der drei Voraussagezeiten, so wird ein in der geeigneten Richtung benachbarter Versuchskostenindex aus dem Bezugssatz ausgewählt und ein weiterer Voraussagezyklus durchgeführt, der die zuvor am weitesten abliegende Voraussage ersetzt. Die Schritte nach Ziffer 3 werden dann wiederholt.
6. Bestimmung des optimalen Kostenindex KOPT entsprechend TOPT durch parabolische Interpolation der drei Voraussagewerte des Kostenindex in Abhängigkeit von der Flugzeit. Figur 5 zeigt die Kurve der Flugzeit in Abhängigkeit vom Kostenindex für den oben als Beispiel beschriebenen Flug.
Es zeigt sich aus dem Vorangehenden, daß die geplante Ankunftszeit nicht notwendigerweise die optimale Ankunftszeit sein muß. Im Falle des dargestellten Fluges werden die Gesamtkosten bei um sechs Minuten verspäteter Ankunft minimiert.
In Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des KOPT, TOPT-Generators 10 von Figur 1 wiedergegeben. Der Generator 10 enthält einen Block 40 zur Erzeugung einer Zeitfolge von Versuchskostenindexwerten. Der Block 10 speichert den oben besprochenen Bezugssatz von Kostenindexwerten (-100 bis 1.000) und liefert nacheinander die Werte -10, 25 und 150. Der Block 40 dient auch zur Erzeugung des nächsthöheren oder nächstniedrigeren Kostenindexwertes aus dem Bezugssatz als Antwort auf ein Signal auf der Leitung 41. Ob dieser neue Versuchskostenindexwert ein höherer oder ein niedriger Wert ist als die anfänglich vorgesehenen drei Werte, bestimmt sich durch ein Signal auf der Leitung 42. Die Arbeit des Blocks 40 wird durch das Ausgangssignal des ODER-Gatters 20 in Figur 1 aktiviert.
Jeder Versuchskostenindexwert aus dem Block 20 wird einem Geschwindigkeitsgenerator 43 zugeleitet. Er stimmt mit dem Geschwindigkeitsgenerator 23 in Figur 1 überein und in einer diesem ähnlichen Weise empfängt er herkömmlich simulierte Eingangssignale einschließlich simulierten Wind-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungs-Grenzen vom Block 25. Der Geschwindigkeitsgenerator 43 liefert in der oben mit Bezug auf den Geschwindigkeitsgenerator 23 erläuterten Weise ein Echt-Fluggeschwindigkeitssignal entsprechend den eingegebenen Versuchskostenindexwerten.
Das Fluggeschwindigkeitssignal am Ausgang des Geschwindigkeitsgenerators 43 liefert die Fluggeschwindigkeitseingangsgröße für ein vorausberechnendes Kommandogerät 44. Dieses Kommandogerät stimmt mit dem oben beschriebenen Kommandogerät 13 in Figur 1 überein und empfängt dieselben herkömmlichen Dateneingangssignale 14, welche dem Kommandogerät 13 zugeleitet werden. Für jeden vom Block 40 gelieferten Versuchskostenindexwert führt das Kommandogerät 44 einen Voraussagezyklus durch und liefert eine Flugzeit TF(K) zum Bestimmungspunkt sowie den Treibstoffverbrauch F(K) zum Bestimmungspunkt entsprechend dem vom Block 40 bereitgestellten Versuchskostenindex. Wie oben erwähnt, ist die Erfindung nicht nur auf die Flugzeit zum Bestimmungspunkt anwendbar, sondern auch auf geschätzte Ankunftszeiten (ETA) zu Zwischen-Bahnpunkten. In diesem Fall werden die Treibstoffverbrauchs- und Zeitausgangssignale des Kommandogeräts 44 auf einen solchen Zwischen-Bahnpunkt bezogen.
Die Ausgangssignale F(K) und TF(K) des Kommandogeräts 44 werden einem Direktbetriebskosten-Funktionsblock 45 zugeleitet. Dieser empfängt ferner die Einheitstreibstoffkostenkonstante CF(cents/ lb) sowie das oben in bezug auf Figur 1 beschriebene Eingangssignal KO. Für jeden vom Block 40 gelieferten Versuchskostenindex liefert der Direktbetriebskostenfunktionsblock 45 die entsprechenden Direktbetriebskosten DOC und zwar entsprechend der oben erwähnten DOC-Gleichung.
Das Flugzeitsignal TF(K) vom Kommandogerät 44 sowie das Direktbetriebskostensignal DOC vom Funktionsblock 45 werden einem Funktionsgeneratorblock 46 für die Betriebskosten DOC in Abhängigkeit von dem Flugzeitsignal TF zugeführt. Die drei Flugzeit- und Direktbetriebskostenwerte entsprechend den drei anfänglichen Versuchskostenindexwerten (-10, 25 und 150) werden nacheinander dem Block 46 zugeführt und darin gespeichert. Der DOC/TF-Funktionsblock 46 liefert eine quadratische polynome Annäherung der DOC/Flugzeitkurve, welche durch die drei in diesem Block gespeicherten Punkte geht. Eine Standardparabelanpassungstechnik wird benutzt zur Einführung einer Gleichung wie DOC = A&sub0;A&sub1;TF+A&sub2;(TF)². Die drei Werte von TF und DOC liefern drei Gleichungen, aus denen A&sub0;, A&sub1; und A&sub2; abgeleitet werden können. Mit den Koeffizienten A&sub0;, A&sub1; und A&sub2; als bekannten Kostanten liefert der Block 46 auf der Leitung 47 als Antwort auf ein Eingangssignal TF auf der Leitung 48 unter Anwendung dieses parabolischen Polynoms die Direktbetriebskosten DOC. Obwohl eine parabolische Interpolation zur Erzeugung der DOC/TF- Funktion im Block 46 benutzt wird, ist ohne weiteres ersichtlich, daß auch Polynome höhere Ordnung mit der gleichen Wirkung oder andere bekannte Kurvenanpassungsverfahren zum Einsatz kommen können. Wie oben erwähnt, zeigt Figur 3 die Kurve der Direktbetriebskosten in Abhängigkeit von der Flugzeit für den oben erläuterten repräsentativen Flug.
Der KOPT, TOPT-Generator 10 enthält ferner einen AEC- Funktionsspeicherblock 49 zum Speichern der oben besprochenen Ankunftszeitfehler-Kostenfunktion. Üblicherweise wird diese Funktion in stückweise linearer Form entsprechend der oben erläuterten SIGMA-Struktur gespeichert. Der AEC-Funktionsspeicherblock 49 empfängt ferner ein Signal TS kennzeichnend für die geplante Ankunftszeit des Fluges. Ein Subtrahierer innerhalb des Blocks 49 subtrahiert das Signal TS von den Versuchsflugzeiteingangssignalen TF und erzeugt ein Ankunftszeitfehlersignal TE. Dieses liefert ein AEC- Kostensignal entsprechend der gespeicherten SIGMA- Funktion. Die Versuchs-TF-Werte werden einer Leitung 48 und die entsprechenden AEC-Kostenwerte auf einer Leitung 50 angeboten. Der AEC-Funktionsspeicherblock 49 stellt ferner die kritischen AEC-Zeitpunkte auf einer Leitung 51 zur Verfügung. Er bezieht diese kritischen Zeitpunkte in Form von Ankunftszeitfehlern TE auf die geplante Ankunftszeit TS, indem er TE zu TS addiert, um die kritischen AEC-Zeitpunkte auf der Leitung 51 zu erzeugen. Figur 4 gibt eine typische, wie oben beschriebene AEC- Funktion wieder.
Der Wert der Direktbetriebskosten DOC auf der Leitung 47 und der AEC-Wert auf der Leitung 50 werden einem Summierglied 52 zugeführt, welches die Summe dieser Signale bildet. Das Augangssignal des Summierers 52 stellt die Gesamtflugkosten entsprechend dem über die Leitung 48 zugeführten Versuchs-TF-Signal dar. Figur 3 zeigt als gestrichelte Linie die Gesamtflugkostenkurve für den oben erwähnten repräsentativen Flug.
Der KOPT, TOPT-Generator 10 enthält einen Suchfunktionsblock 43, der auf der Gesamtflugkostenkurve den Minimalpunkt sucht und hieraus die optimale Flugzeit TOPT ermittelt. Der Suchfunktionsblock 53 liefert eine Folge von Versuchs-TF-Werten auf der Leitung 48, und der Summierer 52 erzeugt ein Versuchssignal TF entsprechendes Gesamtflugkostensignal. Die Suchfunktion 53 beginnt bei der frühsten vernünftigen Flugzeit TF, welche vor der geplanten Ankunftszeit liegt, und der Block empfängt einen darin gespeicherten Flugkostenwert. Die Funktion TF wird um beispielsweise 60 Sekunden oder bis zum nächstauftretenden kritischen AEC-Punkt erhöht, sofern dieser vor dem Ablauf des 60-Sekundenschrittes liegt. Ein zweiter Wert der Gesamtflugkosten wird vom Suchfunktionsblock 53 empfangen und gespeichert. Der Block 53 setzt ein Richtungssignal auf der Leitung 42, welches einer zunehmenden Zeit TF entspricht. Der zweite Wert der Gesamtflugkosten wird mit deren erstein Wert verglichen, und falls die Gesamtflugkosten abnehmen, wird die Suche in Form eines zusätzlichen 60-Sekundenschrittes oder erneut zu dem als nächster auftretenden kritischen Punkt fortgesetzt. Der erste Wert der Gesamtflugkosten wird dann unterdrückt. Die Suche läuft auf diese Weise fort bis die Gesamtflugkosten anfangen anzusteigen. Der vorangehende Versuchs-TF-Wert ist dann TOPT. Statt dessen kann beim Erreichen des Versuchs-TF-Wertes, der erhöhte Kosten ergibt, die Versuchszeit TF um beispielsweise 10 Sekunden verringert werden, um zu TOPT zu gelangen.
Wenn jedoch der Vergleich der ersten beiden erzeugten Gesamtflugkostenwerte anzeigt, daß zunehmende Versuchs- TF-Werte zu ansteigenden Kosten führen, so werden die Versuchs-TF-Werte mit Schritten von 60 Sekunden verringert, und zwar unter Berücksichtigung der oben beschriebenen kritischen AEC-Punkte, bis der Minimalwert erreicht ist und TOPT angibt. Bei Umkehr der Suchrichtung wird das Richtungssignal auf der Leitung 42 umgepolt, um eine abnehmende Versuchszeit TF anzuzeigen. Wie man sieht, werden alle kritischen Punkte innerhalb des Suchbereichs zur Auffindung der minimalen Gesamtflugkosten ausgenutzt.
Liefert die Suchfunktion 53 einen Versuchs-TF-Wert, der einem Endpunkt der im Block 46 gespeicherten Funktion DOC/TF entspricht, ohne einen Minimalwert zu erreichen, so erscheint auf der Leitung 41 ein Signal, das kein Minimum gefunden wurde. Der Endpunkt der Kurve DOC/TF entspricht dem Endpunkt des Bereichs der vom Block 40 gelieferten Versuchkostenindexwerte. Wird ein Minimum für die Gesamtflugkosten nicht gefunden und durch ein Signal auf der Leitung 41 angezeigt, so liefert der Block 40 den nächstfolgenden Kostenindexwert im Bezugssatz, und das Gerät addiert einen dementsprechenden Punkt in der oben beschriebenen Weise zu der im Block 46 gespeicherten Funktion DOC in Abhängigkeit von TF. Die Suchfunktion 53 sucht dann nach einem Minimal-Gesamtflugkostenwert auf der erweiterten Gesamtflugkostenkurve. Der Versuchs-K- Block 40 wählt den nächsten Versuchskostenindexwert in der durch das Signal auf der Leitung 42 angegebenen Richtung aus. Entspricht das Richtungssignal auf der Leitung 42 einem zunehmenden TF, so wird der nächstkleinere Kostenindexwert benutzt. Entspricht das Richtungssignal auf der Leitung 42 einem abnehmenden Wert von TF, so wird der nächsthöhere Kostenindexwert vom Block 40 ausgewertet.
Sobald der Minimal-Totalflugkostenwert erreicht ist, wird die entsprechende Versuchsflugzeit TF auf einer Leitung 54 als Signal TOPT zur Verfügung gestellt.
Der KOPT, TOPT-Generator 10 umfaßt ferner einen Generatorblock 55 für die Funktion K in Abhängigkeit von TF. Der Block 55 empfängt als Eingangssignale die Versuchskostenindexwerte vom Block 40 sowie die entsprechenden Flugzeitsignale TF(K) vom Kommandogerät 44. Der Funktionsgeneratorblock 55 erzeugt eine parabolische Annäherung der Kurve K in Abhängigkeit von TF in der gleichen Weise wie oben hinsichtlich des Blockes 46 beschrieben. Das kein vorhandenes Minimum anzeigende Signal auf der Leitung 41 gelangt zu den Blöcken 46 und 55 zwecks Steuerung der Erweiterung der darin gespeicherten Kurven, wenn die Suchfunktion 53 der oben beschriebenen Weise feststellt, daß kein Minimum gefunden wurde. Das TOPT-Signal auf der Leitung 54 wird dem Funktionsblock 55 zugeführt, der ein entsprechendes Kostenindexwertsignal auf der Leitung 56 als KOPT liefert. Figur 5 zeigt die Flugzeit bezogen auf die Kostenindexfunktion entsprechend dem oben beschriebenen repräsentativen Flug.
Das beschriebene Gerät und Verfahren stellt einen praktischen Kompromiß zwischen Genauigkeit und Verarbeitungsbelastung dar, vorausberechnet unter der Annahme, daß die Gesamtflugkostenkurve gegenüber Änderungen des Kostenindex relativ unempfindlich ist und daß die Bedeutung der Ankunftszeit nur in der Nähe der kritischen AEC-Punkte wichtig ist, wo die geplante Ankunftszeit oder Anschlußflugzeiten angegeben sind. Da diese kritischen Punkte vordefiniert sind und während des Suchvorgangs benutzt werden, ist die Genauigkeit eines Optimalpunkts zu einer kritischen Zeit sichergestellt. Das Verfahren braucht normalerweise nur drei Voraussagezyklen.
Im allgemeinen besteht das Verfahren zum Feststellen des optimalen Kostenindex KOPT in
(1) Bestimmung der Zeit TOPT, welche die Gesamtflugkosten minimiert, aus einer Kurve der Gesamtflugkosten in Abhängigkeit von der Flugzeit, wie oben anhand von Figur 3 besprochen, und
(2) Auffinden des entsprechenden Kostenindex aus einer Kurve des Kostenindex bezogen auf die Flugzeit, so wie oben mit Bezug auf Figur 5 erläutert.
In Figur 6 ist eine alternative Ausführungsform des KOPT, TOPT-Generators 10 wiedergegeben, welche vollständige Kurven mit jeder gewünschten Auflösung erzeugt. Gleiche Bezugszeichen weisen auf gleiche Baugruppen wie in Figur 2 hin. Ein Block 60 liefert eine Folge von Kostenindexwerten mit willkürlicher Auflösung über ihren Gesamtbereich. Der Generator 10 wird durch das Ausgangssignal des ODER-Gatters 20 in Figur 1 aktiviert, wie dies zuvor mit Bezug auf Figur 2 erläutert wurde. Jeder Wert von K wird durch den Geschwindigkeitsgenerator 43, das Kommandogerät 44 und den DOC-Block 45 in der oben im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Weise verarbeitet. Die Werte von DOC und TF(K) werden einem Funktionsblock 61 für DOC in Abhängigkeit von TF zugeleitet, indem der gesamte Bereich der Kurvenwerte, beispielsweise in Tabellenform gespeichert ist. Die AEC- Funktion ist in der oben anhand von Figur 2 erläuterten Weise im Block 49 gespeichert und wird durch den Summierer 52 mit der Kurve DOC kombiniert. Eine Suchfunktion 62 liefert die Versuchs-TF-Werte an die Blöcke 61 und 49 zwecks Suche nach dem Minimum der Gesamtflugkostenkurve in der oben in Verbindung mit Figur 2 beschriebenen Weise. Da der gesamte Bereich von Werten anfänglich erzeugt und im Block 61 gespeichert wird, bestimmt die Suchfunktion 62 das Minimum TOPT ohne Verwendung eines kein gefundenes Minimum anzeigenden Signals auf der Leitung 41 und Richtungssignals auf der Leitung 42, wie oben anhand von Figur 2 erläutert. Der Generator 10 in Figur 6 umfaßt ferner einen Generator 53 für die Funktion K in Abhängigkeit von TF, welcher den gesamten Bereich der Kostenindexwerte aus dem Block 60 und der entsprechenden TF(K)-Werte vom Kommandogerät 44, beispielsweise in Tabellenform speichert. Das Signal TOPT auf der Leitung 54 wird dann mittels einer Suchtabelle in den entsprechenden KOPT-Wert auf der Leitung 56 umgewandelt.
Es ist in bezug auf die Figuren 1, 2 und 6 ersichtlich, daß Zeitgeberschaltkreise und Steuersignale den verschiedenen Blöcken zugeordnet werden, um die Folge der einzelnen Schritte zu steuern. Man erkennt ferner, daß die Funktionen DOC in Abhängigkeit von TF in den Blöcken 46 (Fig. 2) und 61 (Fig. 6) erst erzeugt und dann die Suchfunktionen 53 (Fig. 2) und 62 (Fig. 6) die Nachsuchung in zeitgerechter Weise danach durchführen. Die verschiedenen Komponentenblöcke der Figuren 1, 2 und 6 sind gemäß der Erfindung vorzugsweise funktionelle Programmsegmente eines gespeicherten Digitalrechnerprogramms. In einer solchen Speicherprogrammausführung der Erfindung wird ersichtlich, daß die Mehrfachbenutzung des Kommandogeräts und des Geschwindigkeitsgenerators durch Software realisiert werden kann, indem die Geschwindigkeitsgeneratorroutine und die Kommandogerätroutine im Bedarfsfall aufgerufen und geeignete Eingangssignale den Blöcken zugeführt werden. Statt dessen kann jeder Block in herkömmlicher Weise in diskreter, analoger oder digitaler Logikschaltungstechnik ausgeführt sein.
Nachdem der KOPT, TOPT-Generator 10 die optimale Ankunftszeit TOPT und den angenäherten optimalen Kostenindex KOPT liefert, kann das Gerät nach Figur 1 dann die zur Erzielung einer hohen Ankunftszeitgenauigkeit dienende Feinabstimmung der Geschwindigkeit durch das Signal VR wie oben beschrieben einregeln.
Figur 7 zeigt in einem Diagramm die Konvergenz der erreichten Geschwindigkeitseinstellung, wie sie in der oben beschriebenen Weise erzielt wird. Der zuvor erläuterte repräsentative Flug wurde ohne Wind und mit einem Kostenindex Null durchgeführt, was zu einer Flugzeit von 2 Stunden:19 Minuten: 58 Sekunden führt. 14 Fälle von Zeitbeschränkungen wurden durchgespielt entsprechend einer erforderlichen Ankunftszeit, die von der sich ergebenden Flugszeit um ± 15 Sekunden, ± 30 Sekunden, ± 1 Minute, ± 2 Minuten, ± 3 Minuten, ± 4 Minuten und ± 5 Minuten unterscheidet. Figur 7 zeigt das Ergebnis der Geschwindigkeitseinstellung mit dem Gerät nach Figur 1 nach einer oder zwei Einstellungen. Wenn beispielsweise die nicht korrigierte Geschwindigkeit zu einer Ankunftsverspätung von 3 Minuten führt, so verringert die erste Korrektur den Ankunftsfehler auf 3,6 Sekunden und die zweite Korrektur auf -0,5 Sekunden. Die Fälle vorzeitiger Ankunft tendieren dazu, die erste Korrektur zu überziehen. Wenn beispielsweise die unkorrigierte Geschwindigkeit einer vorzeitigen Ankunft um 5 Minuten entspricht, so führt die erste Korrektur zu einer verspäteten Ankunft um 43 Sekunden. Die zweite Korrektur ergibt eine vorzeitige Ankunft von 4,3 Sekunden. Figur 7 veranschaulicht die Schnelligkeit, mit der die Geschwindigkeitskorrektur konvergiert. Mit nur einem oder zwei Zyklen liefert die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung eine sehr hohe Genauigkeit der Ankunftszeit.
Folglich erreicht die Erfindung eine praktische Methode zur Erzeugung eines Echt-Fluggeschwindigkeitsbefehls in einem Flugmanagementsystem, welches zu einem Minimum der Gesamtflugkosten führt. Das Verfahren besteht aus zwei Teilen:
(1) Auffinden der Ankunftszeit und des zugeordneten Kostenindex, die zu minimalen Gesamtflugkosten führen, und
(2) Feineinstellung des mit diesem Kostenindex erhaltenen Geschwindigkeitssignals zwecks Erzielung einer hohen Genauigkeit der Ankunftszeit.
Teil 1 des Verfahrens wird durchgeführt, sobald der Flugplan geändert wird und danach unregelmäßig. Teil 2 des Verfahrens wird in Verbindung mit Voraussagerechnungen durchgeführt, welche normalerweise in einem herkömmlichen Flugmanagementsystem wiederholt ablaufen.

Claims

1. Gerät für das Flugmanagementsystem eines Flugzeugs mit

einer Einrichtung (10) zum Erzeugen einer Funktion der direkten Betriebskosten (DOC) in Abhängigkeit von der Ankunftszeit entsprechend einer Gruppe von Kostenindexwerten;

einer Vorrichtung (49) zum Speichern einer Funktion der Kosten von Ankunftszeitabweichungen (AEC) in Abhängigkeit von den Ankunftszeitabweichungen;

Mitteln (49) zum Kombinieren der DOC-Funktion mit der AEC-Funktion zur Ableitung einer Funktion der Gesamtflugkosten in Abhängigkeit von der Ankunftszeit;

einer auf die Gesamtflugkostenfunktion ansprechenden Einrichtung (53, 62) zum Bestimmen des Minimums der Gesamtflugkostenfunktion und zu Erzeugung eines die optimale Ankunftszeit kennzeichnenden Signals (TOPT);

einer auf das Optimalankunftszeitsignal (TOPT) ansprechenden Vorrichtung (55, 63) zum Erzeugen eines der Optimalankunftszeit entsprechenden Optimalkostenindexsignals (KOPT);

einem auf das Optimalkostenindexsignal ansprechenden Geschwindigkeitsgenerator (11) zum Erzeugen eines der Fluggeschwindigkeit bei minmalen direkten Betriebskosten entsprechenden Fluggeschwindigkeitssignals (VO);

einer auf das Optimalkostenindexsignal ansprechenden Voraussageeinrichtung (13) zum Erzeugen eines der voraussichtlichen Ankunftszeit entsprechenden Ankunftszeitvoraussagesignals (T); und

einer Geschwindigkeitseinstellvorrichtung (21), welche auf das Optimalankunftszeitsignal (TOPT), das Ankunftszeitvoraussagesignal (T), sowie das Fluggeschwindigkeitssignal (VO) anspricht und das Fluggeschwindigkeitssignal entsprechend der Differenz zwischen dem Optimalankunftszeitsignal und dem Ankunftszeitvoraussagesignal ändert und ein Fluggeschwindigkeitskommandosignal (VR) zur Steuerung der Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs liefert; dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) zum Erzeugen der Betriebskostenfunktion (DOC) umfaßt:

eine Vorrichtung (40, 60) zum Bereitstellen mehrerer Versuchs-Kostenindexwertsignale;

einen weiteren Geschwindigkeitsgenerator (43), der auf jedes der Versuchs-Kostenindexwertsignale anspricht und ein bei minimalen direkten Betriebskosten dem Versuchs-Kostenindexwertsignal entsprechendes Fluggeschwindigkeitssignal erzeugt und dadurch für jeden Versuchs-Kostenindexwert ein Fluggeschwindigkeitssignal liefert; eine auf jedes der Fluggeschwindigkeitssignale des weiteren Geschwindigkeitsgenerators ansprechende weitere Voraussageeinrichtung (44) zum Erzeugen eines Ankunftszeitvoraussagesignals (TF(K)) und eines Treibstoffverbrauchsvoraussagesignals (F(K)) für jedes Fluggeschwindigkeitssignal;

einen Direktbetriebskostengenerator (45), welcher auf jedes der Ankunftszeitvoraussagesignale und jedes der Treibstoffvoraussagesignale der weiteren Voraussageeinrichtung (44) sowie auf ein den aktuellen Flugstundenkosten entsprechendes Eingangskostenindexwertsignal (KO) und ein Treibstoffkostensignal (CF) anspricht, das den Treibstoffeinheitskosten entspricht,und für jedes Paar von Ankunftszeitvoraussagesignal und Treibstoffverbrauchsvoraussagesignal ein Direktkostenbetriebssignal erzeugt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf jedes Ankunftszeitvoraussagesignal sowie jedes DOC-Signal ansprechende Einrichtung (46, 61) eine polynomische Schätzeinrichtung aufweist, die auf jedes der genannten Ankunftszeitvoraussagesignale und das DOC-Signal entsprechend jedem der Versuchs-Kostenindexwertsignale anspricht und hieraus eine polynome Schätzkurve entsprechend den genannten Ankunftszeitvoraussagesignalen und DOC-Signalen erzeugt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der DOC-Generator (45) eine Einrichtung zur Erzeugung des DOC-Signals nach folgender Gleichung umfaßt:

DOC = CF [F(R) + KO TF(K)],

wobei

CF = Einheitskosten des Treibstoffs

F(K) = Treibstoffverbrauch bei einem Kostenindex K

KO = Wert von K bei aktuellen Flugstundenkosten TF(K)= sich ergebende Flugzeit bei einem Kostenindex K ist.

4. Gerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die polynome Schätzeinrichtung einen parabolischen Schätzgenerator zur Erzeugung einer parabolischen Schätzkurve der DOC-Funktion aufweist.

5. Apparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (49) eine Vorrichtung zum Speichern der AEC-Funktion mit kritischen Zeitpunkten entsprechend der Zeiten von Anschlußflügen aufweist.

6. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombiniereinrichtung (52) eine Vorrichtung zum Addieren der AEC-Funktion zur DOC-Funktion umfaßt, um eine Funktion der gesamten Flugkosten zu erzeugen.

7. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (45, 46, 61) für das DOC-Signal, der Generator (49) für die AEC-Funktion und die Kombiniereinrichtung (52) eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Funktion der Fluggesamtkosten in Abhängigkeit von der Ankunftszeit umfassen.

8. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (53, 62) zur Bestimmung der minimalen Gesamtflugkosten eine Suchvorrichtung enthält, welche Versuchs-Ankunftszeitsignale an den Generator (46, 61, 49, 52) für die Gesamtkostenfunktion liefert, um den Gesamtflugkostenfunktionsgenerator zu aktivieren und der Sucheinrichtung Werte der Gesamtflugkosten entsprechend den Versuchs-Ankunftszeitsignalen zuzuführen.

9. Gerät nach Anspruch 8 in Abhängigkeit von Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versuchs-Ankunftszeitsignale die kritischen Zeitpunkte enthalten.

10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sucheinrichtung (53, 62) eine Vorrichtung zum Vergleich aufeinanderfolgender Werte der Gesamtflugzeitkosten entsprechend aufeinanderfolgenden Werten der Versuchs-Ankunftszeitsignale umfaßt zwecks Bestimmung desjenigen Versuchs- Ankunftszeitsignals, welches dem Minimalwert der Gesamtflugzeitkosten entspricht.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sucheinrichtung (53) ferner umfaßt:

eine ein "Kein-Minimum-Signal" (41) liefernde Vorrichtung, welche angibt, daß der Minimalgesamtflugkostenwert nicht gefunden wurde, sowie

eine Einrichtung, welche ein Richtungssignal (42) liefert, das anzeigt, ob die Versuchs-Ankunftszeitsignale ansteigen oder fallen, wenn das Kein-Minimum-Signal erzeugt wird.

12. Gerät nach Anspruch 11 in Abhängigkeit von Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (40) zur Erzeugung des Versuchs-Kostenindexwertsignals auf das "Kein-Minimum-Signal" und das Richtungssignal anspricht, um ein Zusatz-Versuchskostenindexwertsignal zu erzeugen, welches die polynome Schätzkurve in Richtung ihres Minimums erstreckt.

13. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Optimalankunftszeitsignal ansprechende Vorrichtung (55, 63) eine auf das Versuchs-Kostenindexwertsignal und die genannten Ankunftszeitvoraussagesignale ansprechende Einrichtung umfaßt zum Erzeugen einer dementsprechenden polynomen Schätzkurve.

14. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsgenerator (11) eine Einrichtung (12) für die Lieferung gemessener Flugzeug- und Atmosphären-Parametersignale an den Geschwindigkeitsgenerator umfaßt zwecks Erzeugung eines Fluggeschwindigkeitssignals (VO) entsprechend den minimalen Direktbetriebskosten DOC.

15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Voraussageeinrichtung (13) eine Vorrichtung (25, 26) zur Lieferung simulierter Flugzeug- und Atmosphären-Parametersignale entsprechend den gemessenen Flugzeug- und Atmosphären-Parametersignalen, an die Voraussageeinrichtung umfaßt zwecks Erzeugung des Ankunftszeitvoraussagesignals (16) entsprechend dem Optimalkostenindexsignal.

16. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Voraussageeinrichtung (13) eine Vorrichtung zur Erzeugung des Ankunftszeitvoraussagesignals (16), eines TUP-Signals (17) sowie eines TDN-Signals (18) umfaßt, wobei die TUP- und TDN- Signale voraussichtliche Flugzeiten angeben, die hinsichtlich Zeitsegmenten mit zugeordneten Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsgrenzen korrigiert sind.

17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitskorrektureinrichtung umfaßt:

einen Geschwindigkeitskorrekturfaktorgenerator (19), der auf das Optimalankunftszeitsignal sowie das Ankunftszeitvoraussagesignal anspricht und ein Geschwindigkeitskorrekturfaktorsignal (KSA) entsprechend der Differenz dieser beiden Signale erzeugt; und

eine Geschwindigkeitseinstelleinrichtung (21), die auf das Fluggeschwindigkeitssignal (VO) und das Geschwindigkeitskorrekturfaktorsignal anspricht und das dementsprechende Fluggeschwindigkeitskommandosignal liefert.

18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitskorrekturfaktorgenerator (19) auf die TUP- und TDN-Signale (17, 18) anspricht und den Geschwindigkeitskorrekturfaktor ferner entsprechend einem ausgewählten dieser TUP- und TDN-Signale erzeugt.

19. Gerät nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitskorrekturfaktorgenerator (19) das Geschwindigkeitskorrekturfaktorsignal entsprechend folgender Gleichung erzeugt:

KSA(neu) = KSA(zuvor) + DELTA T/TA;

wobei:

KSA = Geschwindigkeitskorrekturfaktorsignal;

DELTA T = T - TOPT

T = Ankunftszeitvoraussagesignal

TOPT = Optimalankunftszeitsignal

TA = TUP, wenn T > 0, und ist sonst TDN

TUP = Gesamtzeit während einer Voraussage, wenn die Geschwindigkeit nach oben korrigiert werden kann

TDN = Gesamtzeit während einer Voraussage, wenn die Geschwindigkeit nach unten korrigiert werden kann.

20. Gerät nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung (21) auf ein gemessenes Windsignal (22) anspricht, um das Fluggeschwindigkeitssignal entsprechend zu korrigieren.

21. Gerät nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung (21) das Fluggeschwindigkeitskommandosignal gemäß folgender Gleichung liefert:

VR = (VO + KSA VW)/(1 - KSA)

wobei

VR = Fluggeschwindigkeitskommandosignal

VO = Fluggeschwindigkeitssignal

VW = Rückenwind oder negativer Gegenwind.

22. Gerät nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine Einrichtung (28, 20) zur Erzeugung eines Aktivierungssignals für die Aktivierung des DOC-Funktionsgenerators (10) umfaßt, wobei der Geschwindigkeitskorrekturfaktorgenerator (19) auf das Aktivierungssignal anspricht, um KSA auf Null zu setzen, sobald der DOC-Funktionsgenerator aktiviert wird.