DE3930862A1 - Verfahren und einrichtung zur darstellung von flugfuehrungsinformation - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur darstellung von flugfuehrungsinformationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Darstellung von Flugführungsinformation eines Flugzeugs.
Im Cockpit eines Flugzeugs werden dem Piloten viele zur
Flugführung relevante Informationen angezeigt, dazu besteht
die übliche Instrumentierung aus einer Vielzahl von
Zeigerinstrumenten und Kontrolleuchten, die in neuen
Flugzeugtypen im wesentlichen auch durch Bildschirme
(Kathodenstrahlröhren und LCD-Anzeigen) ergänzt bzw. ersetzt
werden.
Zur Aufnahme der angezeigten Informationen durch den Piloten
ist ein sequentielles Abtasten der Instrumente nach einem
erlernten Schema und deren mentale Zusammensetzung zu einem
Gesamtbild der Flugsituation erforderlich. Dieser
Informationsaufnahme- und -verarbeitungsprozeß muß ständig
wiederholt werden, um den Flugverlauf beobachten und steuern
zu können.
Mit der Einführung von Bildschirmen wurde auch die
Informationsdarstellung verbessert, jedoch blieben die
Darstellungen für Fluglage und Navigation getrennt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anzeige von
zur Flugführung erforderlichen Daten derart zu verbessern,
daß die Informationsaufnahme und -verarbeitung vereinfacht
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe einer Bildwiedergabeeinrichtung eine räumliche
Darstellung des Flugraums mit mindestens einem Horizont und
der vorausberechneten Flugbahn des Flugzeugs erfolgt.
Als Flugraum wird die dreidimensionale Umgebung bezeichnet,
die den Luftraum vor dem Flugzeug und relevante und daher
gegebenenfalls auf dem Schirmbild darzustellende Teile des
Bodens umfaßt. Die Abbildung der dreidimensionalen Umgebung
erfolgt als "Inside-out-view", mit der die Flugzeugposition
zu anderen räumlichen Objekten in Relation gesetzt werden
kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert den Prozeß der
Informationsvermittlung durch ein den natürlichen
Sehgewohnheiten nachempfundenes Bild, so daß auch die
mentale Belastung des Piloten verringert wird. Ferner stellt
die verwendete Symbolik eine integrale Information dar, die
die Kontrolle von Lage und Bewegung im Raum und das
Einhalten von Flugbahnvorgaben und Kurzzeitnavigation
ermöglicht. Die qualitativen Informationen treten bedingt
durch die Darstellungsweise in den Vordergrund und werden
durch die notwendigen quantitativen Anzeigen ergänzt. Eine
Erleichterung der Aufgabe des Piloten wird durch eine
Zusammenfassung der einzelnen für die Flugphase relevanten
Informationen in einem ergonomisch günstig gestalteten
Gesamtbild erreicht.
Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine
vorausschauende Steuerung des Flugzeugs, wobei die Folgen
einer Steuereingabe direkt erkennbar sind. Mögliche
unerwünschte Entwicklungen - beispielsweise ein Überziehen
beim Start - können erkannt und vermieden werden, bevor sie
tatsächlich eintreten. Die Zeit für Reaktionen des Piloten
wird verlängert und die Sicherheit dadurch erhöht.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die
Darstellung der vorausberechneten Flugbahn für eine Strecke
erfolgt, die das Flugzeug in einer vorgegebenen Zeit,
vorzugsweise in einigen Sekunden, zurücklegt. Abgesehen
davon, daß die vorausberechnete Flugbahn mit der
erforderlichen Wahrscheinlichkeit nicht für eine beliebig
lange Strecke berechnet werden kann, ergibt sich durch die
Weiterbildung der Erfindung der Vorteil, daß bereits die
Länge der dargestellten vorausberechneten Flugbahn eine
ungefähre Anzeige der Geschwindigkeit bildet.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die
Darstellung der vorausberechneten Flugbahn die
vorausberechnete Position und die vorausberechnete Lage des
Flugzeugs als Funktion der Zeit umfaßt.
Ein besonders anschauliches Bild des vorausberechneten
Verhaltens des Flugzeugs ergibt sich gemäß einer anderen
Weiterbildung dadurch, daß die Darstellung der
vorausberechneten Flugbahn aus einer Reihe von Symbolen
besteht, welche innerhalb des dargestellten Flugraums die
vorausberechnete Position und die vorausberechnete Lage des
Flugzeugs in bezug auf den Flugraum zu verschiedenen
Zeitpunkten einnehmen.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß ein erstes Symbol
bezüglich Höhe und Lage nach der vorausberechneten Flugbahn
berechnet wird, daß die Ausrichtung des ersten Symbols nach
dem tatsächlichen Steuerkurs erfolgt und daß weitere Symbole
nach dem vorausberechneten Kurs über Grund ausgerichtet
werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
daß jeweils ein Symbol von einer dreieckigen Scheibe
endlicher Dicke gebildet wird, die in der vorausberechneten
Bahn des ausgefahrenen Fahrwerks liegt, wobei eine Spitze in
die vorausberechnete Flugrichtung weist. Diese Form des
Symbols ermöglicht in besonders einfacher Weise das Erkennen
von Lage und Richtung des Flugzeugs zu den jeweiligen
Zeitpunkten.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die
Symbole mit von der vorausberechneten Geschwindigkeit
abhängiger Farbe versehen. Insbesondere weisen in einem
normalen Geschwindigkeitsbereich die Symbole eine erste
Farbe, im Bereich der unteren Grenzgeschwindigkeit eine
zweite und im Bereich der oberen Grenzgeschwindigkeit eine
dritte Farbe auf.
Diese Weiterbildung ermöglicht ein rechtzeitiges
Gegensteuern für den Fall, daß bei Beibehaltung der jeweils
vorliegenden Steuereingaben innerhalb der nächsten sechs bis
acht Sekunden die Geschwindigkeit sich einem der Grenzwerte
nähern sollte. So wird beispielsweise der Pilot vor einem
Überziehen gewarnt, ohne daß er sich einem weiteren
Instrument bzw. einer weiteren Anzeigevorrichtung zuwenden
muß. Dazu erfolgt vorzugsweise die Vorausberechnung der
Geschwindigkeit aus der gemessenen Eigengeschwindigkeit.
Eine gefährliche Flugsituation kann sich durch Windscherung
ergeben bei einer Landung mit starkem Gegenwind, der sich
jedoch nicht bis zum Boden erstreckt. Eine frühzeitige
Warnung des Piloten vor einer Windscherung ist durch Blinken
und/oder einen Farbumschlag mindestens eines Teils der
dargestellten vorausberechneten Flugbahn möglich.
Dazu wird vorzugsweise die Eigengeschwindigkeit ständig
gemessen. Die Windscherungswarnung erfolgt dann bei einer
Änderung der Eigengeschwindigkeit, die nicht Folge von
Steuereingaben ist. Die Erzeugung einer Windscherungswarnung
kann auf relevante Flugphasen eingeschränkt werden. Im
übrigen ist die Erzeugung einer Windscherungswarnung als
solche bekannt.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die
Darstellung des Flugraums eine Darstellung des Bodens umfaßt
und daß auf dem Boden der von einer gedachten senkrecht über
den Symbolen befindlichen Lichtquelle geworfene Schatten der
Symbole dargestellt wird.
Mit Hilfe dieser Weiterbildung kann der Pilot die Höhe über
dem Boden ablesen, ohne seinen Blick auf ein anderes
Instrument richten zu müssen. Insbesondere ist der Pilot in
der Lage, die während des Abfangens unmittelbar vor dem
Aufsetzen erforderlichen Steuereingaben zum richtigen
Zeitpunkt vorzunehmen. So kann er beispielsweise durch die
Beobachtung des Abstands zwischen dem Schatten und dem
ersten Symbol, welches die erste vorausberechnete Position
des Flugzeugs darstellt, und der Farbe der Symbole die
Geschwindigkeit sehr genau bei der vorgeschriebenen Höhe
reduzieren.
Außerdem kann vorgesehen sein, daß bei Zusammenfallen der
Spitze der vorausberechneten Flugbahn und des Schattens ein
Warnsignal erzeugt wird. Vorzugsweise umfaßt das Warnsignal
mindestens ein Blinken und/oder einen Farbumschlag der
vorausberechneten Flugbahn im Bereich der Spitze. Dadurch
ist eine Warnung vor einem Bodenkontakt möglich.
Zur Berechnung der vorausberechneten Flugbahn bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren sind verschiedene Methoden
möglich. Insbesondere kann die vorausberechnete Flugbahn aus
den Istdaten (Geschwindigkeit, Kurs, Höhe, Steigrate,
Lagewinkel) und den auf das Flugzeug einwirkenden
Beschleunigungen oder aufgrund eines mathematischen Modells,
den Istdaten und den Steuereingaben (Ruderstellungen,
Triebwerkleistung) errechnet werden. Dabei kann ferner das
mathematische Modell durch Messung der Steuergrößen und des
Verhaltens des Flugzeugs während des Fluges verbessert
werden. Zur Vorhersage der Flugbahn kann weiterhin die
Methode der neuronalen Netze verwendet werden.
Neben der vorteilhaften Ausgestaltung der Darstellung der
vorausberechneten Flugbahn kann im Rahmen der Erfindung auch
die räumliche Darstellung des Flugraums weitergebildet und
an verschiedene Erfordernisse angepaßt werden. Insbesondere
wird eine Verbesserung der Orientierung dadurch erreicht,
daß die räumliche Darstellung des Flugraums ein erdfestes
Bodengitter umfaßt, das geographisch oder magnetisch
ausgerichtet ist, und daß die das Gitter bildenden Linien,
bezogen auf den Flugraum, einen konstanten Abstand,
vorzugsweise eine nautische Meile oder eine geodätische
Winkelminute, aufweisen.
Zweckmäßigerweise ist ferner eine Darstellung der jeweils
vorhandenen Landebahn(en) vorgesehen. Letztere kann durch
die Mittellinie in Anflugrichtung der Landebahn und/oder
durch die Darstellung eines Sollweg-Kanals für einen
Landeanflug ergänzt werden. Auch weitere Bodenmerkmale, wie
Gebirge, Gebäude, Rollbahnen und Verkehrswege können in die
räumliche Darstellung des Flugraums einbezogen werden.
Um eine möglichst natürliche Darstellung des Geländes im
Bereich des Horizonts zu erreichen, ist gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Gitter nicht
bis zum Horizont verläuft und daß die Farbe der zwischen dem
Gitter und dem Horizont verbleibenden Fläche an den sich aus
der Farbe des Bodens und aus den enger werdenden Linien des
Gitters ergebenden Farbeindruck angepaßt ist.
Das am Boden liegende Gitter wird mit zunehmender Flughöhe
kleiner, so daß es bei großen Flughöhen weniger deutlich zu
erkennen ist. Gemäß einer anderen Weiterbildung der
Erfindung ist daher vorgesehen, daß ein maximaler
vorgegebener Höhenunterschied zwischen der Position des
Flugzeugs und dem Gitter derart vorgesehen ist, daß bei
einer Flughöhe oberhalb dieses maximalen Höhenunterschiedes
das Gitter vom dargestellten Boden abgehoben und mit der
Position des Flugzeugs im vorgegebenen Höhenunterschied
bezüglich der Höhe mitgeführt wird. Dabei ist
zweckmäßigerweise der Höhenunterschied derart vorgegeben,
daß das Gitter noch eine leicht auswertbare Größe aufweist.
Um dabei Irrtümern des Piloten über die Flughöhe
vorzubeugen, können Teile des Gitters, die über dem Boden
schweben, farblich anders gekennzeichnet sein, als Teile,
die auf dem Boden aufliegen. Ferner treten dadurch
Bodenerhebungen, die höher als das mit der Flughöhe
nachgeführte Gitter sind, deutlich hervor.
Wird das Gitter gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung unter Berücksichtigung des Höhenverlaufs des
Bodens dargestellt, so werden bei einem "Abheben" des
Gitters vom Boden bei Überschreiten einer vorgegebenen
Flughöhe zunächst die tiefer gelegenen Teile des Bodens von
einem ebenen Gitter überzogen und mit zunehmender Flughöhe
die höher gelegenen Teile. Dadurch werden Bergspitzen leicht
erkennbar, wenn ihre Höhe bezogen auf die Flughöhe relevant
ist.
Um deutlich vor Bodenerhebungen zu warnen, kann alternativ
vorgesehen sein, daß das Gitter, wenn es an mindestens einer
Stelle des dargestellten Flugraums den Boden berührt,
farblich anders gekennzeichnet ist, als wenn es vollständig
über dem Boden schwebt.
Zur weiteren Orientierung ist gemäß einer anderen
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß ferner erdfeste
Navigationseinrichtungen in dem dargestellten Flugraum
dargestellt sind. Insbesondere können zu überfliegende
Festpunkte in Flughöhe rahmenartig dargestellt sein und eine
senkrechte Verbindungslinie zum Boden aufweisen. Dadurch
wird dem Piloten einerseits das Ansteuern der Festpunkte
erleichtert und andererseits der Zeitpunkt des Überfliegens
eines Festpunktes angezeigt.
Um eine vorgegebene Flugbahn besser verfolgen oder erreichen
zu können, wird gemäß einer anderen Weiterbildung der
Erfindung vorgeschlagen, daß ferner ein Rahmen dargestellt
wird, welcher eine Soll-Flugbahn an einer Stelle
kennzeichnet, welche im wesentlichen um die Länge des
dargestellten Teils der vorausberechneten Flugbahn vor dem
Flugzeug liegt. Wenn die Spitze der dargestellten
vorausberechneten Flugbahn in diesen Rahmen (flight path
director) zeigt, wird dem Piloten damit mitgeteilt, daß das
Flugzeug bei den gegebenen Steuergrößen die Sollflugbahn
erreicht bzw. beibehält - abgesehen von auftretenden
Störeinflüssen, deren Korrektur durch entsprechende
Steuereingaben erforderlich ist.
Die Nachrichtentechnik bietet Mittel zum Austausch von Daten
zwischen mehreren Flugzeugen. Diese an sich bekannten Mittel
können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Übertragung
von Daten über die vorausberechnete Flugbahn eines weiteren
Flugzeugs genutzt werden, wobei die vorausberechnete
Flugbahn des weiteren Flugzeugs in die Darstellung des
Flugraums eingeblendet wird. Dabei kann vorgesehen sein, daß
bei einer gefährlichen Annäherung der vorausberechneten
Flugbahnen ein Warnsignal und Vorschläge für eine
Kursänderung ausgegeben werden.
Diese Weiterbildung stellt eine wesentliche Verbesserung
bekannter Anzeigen einer Näherungswarnung (proximity
warning) dar, bei denen lediglich die Tatsache, daß eine
gefährliche Annäherung möglich ist, und Vorschläge zur
Richtung eines Ausweichmanövers angezeigt werden. Bei der
Darstellung beider vorausberechneten Flugbahnen und der
Anzeige von Kursänderungen wird demgegenüber dem Piloten
unmittelbar der gesamte Zusammenhang, also auch die
Bedeutung eines Ausweichens in der vorgeschlagenen Richtung
mitgeteilt.
Die Orientierung nach dem dargestellten Gitter in größeren
Flughöhen kann gemäß einer anderen Weiterbildung auch
dadurch verbessert werden, daß oberhalb einer vorgegebenen
Flughöhe ein zweites Gitter oberhalb des Bodens dargestellt
wird. Um dem Piloten die Kontrolle darüber zu erleichtern,
ob eine festgelegte Flugebene eingehalten wird, kann das
zweite Gitter eine festgelegte Flugebene darstellen und mit
der Höhe der Flugebene gekennzeichnet sein.
Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens und vorteilhafte
Einrichtungen zur Darstellung von Flugführungsinformation
möglich.
Insbesondere können in Form von Skalen und alphanumerischen
Anzeigen mit dem erfindungsgemaßen Verfahren weitere
Informationen sichtbar gemacht werden. Dabei kann in
besonders vorteilhafter Weise unter anderem vorgesehen sein,
daß eine waagerecht verlaufende Skala für den Kurs
vorgesehen ist mit einer ersten Marke für den jeweils
geflogenen Kurs und mit einer zweiten Marke, welche
denjenigen Kurs kennzeichnet, der nach einer
Standardausleitung, die zum Zeitpunkt der Darstellung der
zweiten Marke begonnen wird, vorausberechnet erreicht wird.
Ferner können verschiedene Bildwiedergabeeinrichtungen in
vorteilhafter Weise für das erfindungsgemäße Verfahren
benutzt werden. Es ist eine Verwendung von zweidimensionalen
Bildschirmen möglich - beispielsweise einer
Kathodenstrahlröhre, einer LCD- oder einer Plasma-Anordnung.
Auch Mittel zur dreidimensionalen Darstellung können im
Rahmen der Erfindung benutzt werden - beispielsweise
holographische Verfahren oder stereoskopische Verfahren mit
jeweils einer Bildwiedereingabeeinrichtung für ein linkes
und ein rechtes Auge. Zu letzterem sind Vorrichtungen zur
Befestigung am Kopf des Piloten (helmet mounted) bekannt.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Mehrere
davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer
Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Informations- und
Überwachungssystems eines modernen Verkehrsflugzeugs
mit einer Einrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 bis Fig. 8 Schirmbilder von Anzeigen nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren mit verschiedenen
Informationen und verschiedenen Flugsituationen,
Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 10 ein Diagramm eines Programms für die Einrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
Bei dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 sind die Einheiten 1
bis 12 an sich bekannte Rechen- und Steuergeräte in
Verkehrsflugzeugen, die Informationen an die Einrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens - im folgenden
Displaycomputer 13 genannt - weiterleiten.
An den Displaycomputer 13 sind ein Monitor 14, ein Speicher
15 sowie ein Bedienfeld 16 angeschlossen. Aus den von den
Einheiten 1 bis 12 dem Displaycomputer 13 zugeführten
Informationen werden im Displaycomputer Daten über den
Flugverlauf innerhalb von jeweils sechs bis acht Sekunden
vorausberechnet. Die Daten werden dann zusammen mit anderen
Daten, wie beispielsweise Daten über geographische
Verhältnisse, zu Symbolen verarbeitet, die wiederum in
Videosignale umgewandelt und dem Monitor 14 zugeführt
werden. Wie die bekannten Einheiten 1 bis 12 sind auch der
Displaycomputer 13, der Monitor 14, der Speicher 15 und das
Bedienfeld 16 aus Sicherheitsgründen mehrfach vorhanden.
Je nach Umständen im einzelnen können von den Einheiten 1
bis 12 folgende Informationen dem Displaycomputer 13
zugeführt werden:
Flight augmentation computer 1 | |
Grenzgeschwindigkeiten | |
Flight management computer 2 | Navigationsvorgaben, Kurse |
Flight warning computer 3 | Daten, die zur Sicherheitsüberwachung erforderlich sind, wie beispielsweise Winkellage und deren Grenzwerte |
Flight guidance computer 4 | Navigationsvorgaben |
Air data computer 5 | Staudruck, aktueller Luftdruck |
ATC data link 6 | Informationen von Flugkontrollstellen und anderen Flugzeugen |
Inertial reference system 7 | Position, Kurs, Beschleunigungen |
Flight control unit 8 | Autopilot-Funktionen |
Engine control unit 9 | Drehzahl, Leistung der Triebwerke |
Weight and balance computer 10 | Gewicht und Trimmung des Flugzeugs |
VOR, ADF, DME 11 | Richtung und Entfernung zu Funkfeuern |
ILS, MLS 12 | Daten von Instrumentenlandesystemen |
Der Monitor 14 ist vorzugsweise ein Farbmonitor. In den
Fig. 2 bis 10 sind jedoch die Schirmbilder entsprechend
den patentamtlichen Vorschriften als einfarbige Zeichnungen
wiedergegeben.
Fig. 2 zeigt ein Schirmbild, während das Flugzeug eine
Linkskurve fliegt. Dementsprechend weist der Horizont 21
eine Schräglage auf. Der Boden (Erdoberfläche) ist in dem
dargestellten Beispiel eben und von einem Gitter 23
überzogen, das in Nord-Süd-Richtung, beispielsweise an den
magnetischen Polen, ausgerichtet ist. Der Abstand der
Gitterlinien ist vorgegeben und kann bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung zwischen einer nautischen
Meile und einer geodätischen Winkelminute umgeschaltet
werden.
Da bei der perspektivischen Darstellung im Bereich des
Horizonts die Zahl der Gitterlinien sehr groß wird, wäre es
ohne weitere Maßnahmen erforderlich, sehr viele Gitterlinien
zu berechnen, die aus Gründen der Auflösung ohnehin nicht
mehr dargestellt werden können. Bei einer Weiterbildung der
Erfindung ist deshalb vorgesehen, in einem Flächenbereich 24
vor dem Horizont keine Linien mehr zu berechnen und
darzustellen, sondern den Flächenbereich 24 mit einer Farbe
zu versehen, welche an den sich aus der Farbe des Bodens und
aus den enger werdenden Linien des Rasters ergebenden
Farbeindruck angepaßt ist.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen wird die
vorausberechnete Flugbahn durch dreieckförmige Scheiben 25
bis 30 dargestellt. Dabei stellen die einzelnen Scheiben 25
bis 30 jeweils die vorausberechnete Position, die Höhe, den
Kurs und die Lage des Flugzeugs dar. Die Summe der
scheibenförmigen Symbole 25 bis 30, also der gesamte
dargestellte Teil der vorausberechneten Flugbahn, wird im
folgenden Prädiktor 31 genannt.
Zusätzlich zu den genannten Informationen erhält der Pilot
einen Eindruck über die Geschwindigkeit dadurch, daß die
Ausdehnung der einzelnen Symbole 25 bis 30 in Flugrichtung
und damit die gesamte Länge des Prädiktors von der
Geschwindigkeit abhängt. Eine weitere
Geschwindigkeitsinformation wird durch die Farbe derart
vermittelt, daß in einem unkritischen
Geschwindigkeitsbereich die Oberflächen der Symbole eine
erste Farbe, beispielsweise Grün, aufweisen, während bei
Annäherung an unzulässig hohe oder unzulässig niedrige
Geschwindigkeiten die Farbe derjenigen Symbole, für welche
derartige Geschwindigkeiten vorausberechnet werden, eine
entsprechende Warnfarbe, beispielsweise Rot und Orange,
annehmen.
Da es für den Piloten letztlich interessant ist, wohin das
Flugzeug fliegt, ist der Prädiktor 31 insgesamt nach dem
vorausberechneten Kurs über Grund ausgerichtet. Da jedoch
auch der Steuerkurs eine wichtige Information für den
Piloten darstellt - insbesondere beim Landen mit
Seitenwind -, ist das erste Symbol 25 des Prädiktors 31 nach
dem Steuerkurs ausgerichtet.
Dadurch, daß die Symbole 25 bis 30 nicht als Flächen sondern
als Scheiben mit einer vorgegebenen Dicke dargestellt sind,
ergibt sich eine wesentliche Verbesserung des räumlichen
Eindrucks. Bei einem realisierten Ausführungsbeispiel sind
die sichtbaren Kanten, die in den Figuren Schwarz
wiedergegeben sind, in Dunkelgrün gehalten.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Schirmbild, bei dem gegenüber Fig.
2 eine andere Flugsituation dargestellt ist und ferner
weitere Informationen auf dem Schirmbild in Form von Skalen,
Zeigern und alphanumerischen Anzeigen wiedergegeben werden.
Die dargestellte Flugsituation entspricht einem Landeanflug,
wobei sich das Flugzeug in einem Anflugkanal befindet,
dessen Grenzen durch entsprechende Geraden dargestellt sind,
von denen lediglich die Geraden 32 bis 38 mit Bezugszeichen
versehen sind. Zur Darstellung des Anflugkanals 32 bis 38
erhält der Displaycomputer 13 (Fig. 1) aus dem Speicher 15
und der Einheit 12 für den jeweils anzufliegenden Flughafen
die entsprechenden Daten.
Das Schirmbild gemäß Fig. 3 zeigt ferner einen Rahmen 39,
der im folgenden als Flight path director bezeichnet wird
und auf einer vorgegebenen Flugbahn in einer Entfernung vor
dem Flugzeug erzeugt wird, in welcher die Spitze des
Prädiktors 31 liegt. Der Pilot kann somit seine
Steuereingaben derart ausführen, daß die Spitze des
Prädiktors 31 innerhalb des Flight path directors 39 liegt.
Der Flight path director 39 "fliegt" somit vor dem Flugzeug
auf der vorgegebenen Flugbahn her.
Im folgenden werden die auf dem Schirmbild gemäß Fig. 3
sichtbaren weiteren Anzeigen erläutert. Für die
Geschwindigkeit ist ein Bereich 40 am linken Rand des
Bildschirms vorgesehen. Dabei wird die Geschwindigkeit im
Feld 41 in Knoten numerisch angezeigt. Eine senkrecht
verlaufende Skala 42 wird in Abhängigkeit von der
Geschwindigkeit derart verschoben, daß die numerische
Anzeige über der entsprechenden Stelle der Skala gezeigt
wird. Ein Balken 43 dient als Anzeige der
Geschwindigkeitstendenz, die im Falle des Schirmbildes nach
Fig. 3 leicht negativ ist. Außerdem ist neben der Skala 42
ein F in das Bild eingeblendet, um anzuzeigen, daß bei
dieser Geschwindigkeit die Landeklappen auszufahren sind.
Ein weiterer Balken 44 geht vom unteren Ende des Bereichs 40
aus und kennzeichnet die untere kritische
Grenzgeschwindigkeit, die bei der jeweiligen Flugsituation
zu meiden ist. Entsprechend ist der Balken 44 mit einer
auffälligen Farbe, beispielsweise Rot, versehen.
Die im oberen Teil des Bildschirms eingeblendeten Marken 45
stellen zusammen mit einem Zeiger 46 eine Rollwinkelanzeige
dar. Dabei zeigt ein oberer Teil 47 des Zeigers 46 den
Rollwinkel an, während ein unterer Teil 48 als Slip skid
indicator dient. Über dem Rollwinkelanzeiger ist eine Zeile
mit alphanumerischen Zeichen vorgesehen, welche
Informationen über den Autopiloten umfassen. Bei der in Fig.
3 dargestellten Flugsituation ist beispielsweise der
Autopilot AP1 eingeschaltet. Ferner wird mit dem Flight
director FD2 gearbeitet.
In einem Bereich 50 am rechten Rand des Schirmbildes werden
Informationen zur Flughöhe dargestellt. Dabei wird in einem
mittleren Feld 51 die jeweilige Flughöhe in Fuß numerisch
angezeigt. Eine Skala 52 verläuft senkrecht scheinbar hinter
dem Feld 51 und bewegt sich in Abhängigkeit von der Flughöhe
derart, daß die numerische Anzeige vor der entsprechenden
Stelle der Skala erscheint. Die Länge eines vom Feld 51
ausgehenden Balkens 53 stellt die Variometeranzeige dar. Im
Falle von Fig. 3 wird ein Sinken des Flugzeugs angezeigt.
Unterhalb des Bereichs 50 bedeutet die Buchstabenkombination
QNH den eingestellten Modus für den Höhenmesser.
Zur Anzeige des Nickwinkels sind zwei Marken 55, 56
vorgesehen, welche einerseits durch ihre Lage gegenüber dem
Horizont und andererseits numerisch den Nickwinkel angeben.
Im unteren Bereich des Schirmbildes ist eine waagerecht
verlaufende Skala 58 zur Kursanzeige vorgesehen. Wie bei der
Höhen- und Geschwindigkeitsanzeige befindet sich auch bei
dieser Skala ein feststehendes Feld 59, in welchem der
Steuerkurs (Heading) numerisch angezeigt wird. Dazu wird die
Skala 58 passend in waagerechter Richtung bewegt. Weitere
Marken 60, 61 werden später anhand von Fig. 6 genauer
erläutert.
Das Schirmbild gemäß Fig. 4 zeigt eine gegenüber Fig. 3
spätere Phase des Landeanflugs. Dabei sind die Landebahn 62,
der letzte Teil des Anflugkanals 32 bis 35 sowie der Flight
path director 39 erkennbar. Gerät das Flugzeug unter eine
vorgegebene Höhe, so wird auf dem Schirmbild ein Schatten 63
des Prädiktors 31 sichtbar. Der Schatten 63 gibt dem Piloten
eine Information über die Höhe bzw. die vorausberechnete
Höhe, ohne daß es einer Konzentration auf ein weiteres
Instrument bedarf. Im Zusammenhang mit der Farbänderung der
Symbole des Prädiktors 31 im Bereich der unteren zulässigen
Geschwindigkeit gewinnt der Pilot auf einen Blick alle kurz
vor dem Aufsetzen benötigten Informationen.
Gegenüber den weiteren in das Schirmbild eingeblendeten
Informationen sind in Fig. 4 aufgrund der anderen
Flugsituation weitere Informationen erkennbar. So ist im
Feld 41 für die Geschwindigkeitsanzeige ein Dreieck 57
sichtbar, das die Sollgeschwindigkeit bei eingeschaltetem
Autopiloten darstellt. Am oberen Ende der Skala 42 ist ein
weiterer Balken 66 sichtbar, der die sich aus der jeweiligen
Flugsituation ergebende obere zulässige Geschwindigkeit
darstellt. Außerdem ist am unteren Ende der Skala 52 ein
Feld 67 vorgesehen, in welchem numerisch die
Sinkgeschwindigkeit dargestellt wird, wenn sie einen
bestimmten Wert überschreitet.
Fig. 5 zeigt wiederum am Beispiel einer Linkskurve den
Flight path director 39. Aus der Darstellung wird deutlich,
daß das Flugzeug auf der vorausberechneten Flugbahn an dem
Flight path director vorbeifliegt, wenn der Pilot nicht die
Kurve enger zieht. Ferner zeigen der Balken 43 eine
Beschleunigung und der Balken 53 ein Sinken an.
Bei dem Schirmbild gemäß Fig. 5 ist der derzeitige
Steuerkurs 109°. Eine Marke 60 weist auf etwa 89°. Dieser
Kurs ist derjenige Kurs, welchen das Flugzeug fliegt, wenn
zum dargestellten Zeitpunkt ein Standard-Ausleitmanöver
begonnen wird. Unter dem Feld 51 ragt teilweise ein weiteres
Feld 69 hervor, mit welchem die dem Autopiloten vorgegebene
Sollflughöhe wiedergegeben wird. Bei exaktem Einhalten der
Sollflughöhe verschwindet die Marke 69 hinter dem Feld 51.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Flugsituation soll durch
Fliegen einer Rechtskurve auf einer vorgeschriebenen
Flugbahn der dargestellte Anflugkanal 70 erreicht werden.
Dazu wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung ein
Flight path director 39 erzeugt. Der Pilot kann
vorausschauend die Wirkung seiner Steuereingaben bezüglich
des Flight path directors 39 beobachten und somit die
vorgeschriebene Kurve in sehr guter Annäherung und mit einem
Minimum an Korrektureingaben fliegen. Außer der Marke 60 ist
auf dem Schirmbild nach Fig. 6 eine weitere Marke 61
sichtbar, die auf einen Punkt der Skala 58 weist. Mit dieser
Marke kann ein ausgewählter Kurs (Selected heading)
angezeigt werden, der zuvor eingegeben wurde.
Das Schirmbild nach Fig. 7 zeigt außer den bereits
erläuterten Darstellungen bodenfeste Navigationshilfen, die
als Rahmen 71, 73 dargestellt sind, die über je eine Stange
72 mit dem Boden verbunden sind. Durch diese Verbindung kann
der Pilot gut den Standort der Navigationshilfe abschätzen.
Ferner sind die Navigationshilfen durch verschiedenartige
Rahmen 71, 73 dargestellt. So kann beispielsweise ein
sechseckiger Rahmen ein VOR und ein runder Rahmen ein NDB
kennzeichnen. Durch die Steuerung des Flugzeugs nach dem
Prädiktor 31 kann der Pilot einerseits sehr genau die
Navigationshilfe überfliegen. Andererseits ist für den
Piloten der Zeitpunkt des Überfliegens leicht erkennbar und
ist etwa eine Sekunde, nachdem das zeitlich letzte Symbol 15
durch den Rahmen 71 hindurchtritt.
Ferner ist bei dem Schirmbild nach Fig. 7 außer dem
Prädiktor 31, der die vorausberechnete Flugbahn des eigenen
Flugzeugs darstellt, ein weiterer Prädiktor 74 sichtbar, der
aus Informationen über die vorausberechnete Flugbahn eines
weiteren Flugzeugs gewonnen wird. Nähern sich die
vorausberechneten Flugbahnen zu mindestens einem Zeitpunkt
mehr als zulässig, so wird dieses dem Piloten durch
Verfärbung und/oder Blinken der jeweiligen Symbole deutlich
gemacht. Dabei kann es nützlich sein, wenn sich der Pilot
ein Bild über die in bezug auf die momentane Flugsituation
möglichen Flugbahnen (Potential flight paths) machen kann.
Es ist deshalb gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen, daß die Grenzen desjenigen Raums, den das
Flugzeug erreichen kann, errechnet und räumlich dargestellt
werden. Ein Beispiel dafür ist ebenfalls in Fig. 7 gezeigt,
wobei die Grenzen des vom Flugzeug erreichbaren Raums als
Ellipse 75 dargestellt sind, die die dargestellte
vorausberechnete Flugbahn umfaßt. Als weitere Information
sind eine horizontale und eine vertikale Strecke 76, 77
vorgesehen, die sich in der Flugbahn kreuzen. Ein Pfeil 78
zeigt dem Piloten einen Vorschlag zum Ausweichen an.
Fig. 8 zeigt ein Schirmbild mit einem Prädiktor 31, dessen
erstes Symbol 25 entsprechend dem Steuerkurs ausgerichtet
ist. Die weiteren Symbole 26 bis 30 sind nach dem Kurs über
Grund ausgerichtet.
Fig. 9 zeigt als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel für
den Displaycomputer 13 (Fig. 1), der im wesentlichen aus 14
sogenannten Transputern P0 bis P13 aufgebaut ist. Geeignet
sind beispielsweise Transputer des Typs INMOS T 800 und des
Typs INMOS T 212 der Firma INMOS Ltd. Transputer sind
Prozessoren, die sich durch eine einfache buslose
Kommunikation untereinader auszeichnen. Je nach Anwendung
kann ein dem Bedarf an Rechenkapazität angepaßtes
Mehr-Prozessor-Netzwerk konfiguriert und zur parallelen
Datenübertragung und -verarbeitung genutzt werden.
Auf den Prozessoren des Netzwerks werden Programmmodule
plaziert, die über Link interfaces untereinander
kommunizieren. Eine für Transputer entwickelte Hochsprache
OCCAM - beschrieben beispielsweise in R. Steinmetz: OCCAM2,
2. Auflage, Hüthig-Verlag, Heidelberg 1988 - unterstützt das
buslose Netzwerkkonzept durch Sprachkonstrukte, mit deren
Hilfe sogenannte Software-Kanäle vereinbart werden können,
über die Daten in einfacher Art und Weise an andere
Prozessoren übertragen werden. Ein Software-Kanal verbindet
zwei im allgemeinen parallele Prozessoren. Hinweise zur
Programmierung von Transputern finden sich ferner in
zahlreichen Veröffentlichungen der Firma INMOS, Ltd.
Die von den Einheiten 1 bis 12 (Fig. 1) zugeführten Daten
werden zunächst in einem dem Prozessor P3 zugeordneten
Speicher zwischengespeichert. Der Prozessor P3 übernimmt die
Zeitsteuerung um eine Datenkonsistenz zwischen den
angeschlossenen Einheiten und dem Displaycomputer zu
gewährleisten. Ferner werden mit Hilfe des Prozessors P3
Datenkonvertierungen und eine logische Verteilung der Größen
zur Weiterverabeitung auf die Prozessoren P0, P1, P2
vorgenommen. Ein dem Prozessor P4 zugeordneter Speicher
dient zur Übernahme von Daten aus dem Speicher 15 (Data
base, Fig. 1). Der Prozessor P13 steuert den Datenfluß vom
und zum Bedienfeld 18 (Control panel, Fig. 1).
In einem Symbolgenerator, der von den Prozessoren P0, P2,
P5, P6 und P7 gebildet wird, wird zunächst ein Szenenmodell
erstellt, was im einzelnen anhand von Fig. 9 später
erläutert wird. Die Prozessoren P8 bis P11 übernehmen die
Aufgabe einer Raster-Scan-Konvertierung der
dreidimensionalen Symbolikelemente. Der Prozessor P12 liest
die in den Prozessoren P8 bis P11 erzeugten vier gleich
großen Bildbereiche in den Bildspeicherbereich ein. Am
Ausgang 81 des Displaycomputers sind die Videosignale
entnehmbar.
Das in Fig. 10a und b dargestellte Diagramm zeigt im
wesentlichen den Datenfluß und die wichtigsten Schritte zur
Datenverarbeitung. Dabei sind zusammengehörende Linien
gleichlautend von a bis m bezeichnet. Bei 91 werden die
Daten von den Einheiten 1 bis 12 (Fig. 1) zugeführt und bei
92 in geeigneter Weise zwischengespeicht, konvertiert und
auf verschiedene Prozessoren verteilt. Daten, welche zur
Vorausberechnung der Flugbahn erforderlich sind, werden
zunächst bei 93 gefiltert und dann der Berechnung der
vorausberechneten Flugbahn 94 zugeführt. Die Filterung hat
im wesentlichen eine Tiefpaßcharakteristik und dient zur
Unterdrückung von Störungen, welche zu einer
Vorausberechnung der Flugbahn nicht sinnvoll beitragen. In
einem Programmteil 45 wird parallel dazu die Geschwindigkeit
vorausberechnet, während ein Programmteil 96 zur Berechnung
der erreichbaren Flugbahnen dient.
Aus dem Speicher 15 werden die Informationen zu dem jeweils
zu überfliegenden Gebiet ausgelesen und dienen zusammen mit
Fluginformationen, beispielsweise des Kurses und der Höhe,
zur Berechnung des Gitters, des Horizonts und sonstiger
Merkmale des Bodens im Programmteil 97. Bei 98 wird die
Mittellinie der Landebahn ebenfalls mit Hilfe aus dem
Speicher 15 ausgelesenen Daten und mit Hilfe von
Fluginformationen berechnet. Bei 99 werden Informationen
über Navigationshilfen aus dem Speicher 15 ausgelesen und
mit Fluginformationen verknüpft. Schließlich erfolgt im
Programmteil 100 in ähnlicher Weise die Berechnung des
Anflugkanals.
Unter Verwendung der in den Programmteilen 94 bis 100
berechneten Daten und verschiedener Fluginformationen werden
bei 101 und 102 Daten für eine Bodenannäherungswarnung und
für einen Flight path director generiert. Bei 103 wird aus
den aktuellen Flugdaten ein Kurs vorausberechnet, der bei
Ausleitung einer Kurve nach Abbauen des aktuellen
Rollwinkels mit einer Standard-Rollrate
(Standard-Ausleitung) erreicht wird. Dieser Kurs sowie
weitere Flugdaten werden einem Programmteil 104 zur
Berechnung der Skalen und numerischen Anzeige zugeleitet.
Die vorausberechneten Flugbahndaten werden vom Programmteil
94 einer Einrichtung 105 zur Datenübertragung zugeführt,
damit die vorausberechnete Flugbahn auch in anderen
Flugzeugen oder in Flugsicherungsstationen angezeigt werden
kann. Außerdem können mit Hilfe der Einrichtung 105 Daten
von einem in der Nähe befindlichen Flugzeug empfangen und im
Programmteil 106 mit den Daten der eigenen vorausberechneten
Flugbahn und den eigenen Flugdaten zu einer
Kollisionswarnung verarbeitet werden. Ein von den
Programmteilen 107 bis 114 gebildeter Symbolgenerator
erstellt ein Szenenmodell, welches Elemente wie
beispielsweise den Prädiktor 31, den Sollwegkanal 70, die
Landebahn 62, das Bodenraster 23 und den Horizont 21 umfaßt.
Diese Elemente werden als dreidimensionale Kanten- bzw.
Flächenmodelle in Weltkoordinaten formuliert und im
anschließenden Programmteil 115 unter Verwendung der
aktuellen Lage- und Positionsdaten in ein gemeinsames
Bezugssystem transformiert.
Im einzelnen wird bei 109 der Prädiktor generiert, wozu
Daten über die vorausberechnete Flugbahn von 94 zugeführt
werden, die im wesentlichen die Form des Prädiktors
bestimmen, während die von 95 zugeführten Daten über die
vorausberechnete Geschwindigkeit die Länge des Prädiktors
und die Farbgebung beeinflussen. Die Farbgebung wird
ebenfalls von Daten beeinflußt, die von der
Kollisionswarnung 106 zugeführt werden, wobei gegebenenfalls
in einem nicht dargestellten Programmteil ein Symbol als
Vorschlag für ein Ausweichmanöver generiert wird.
Schließlich dienen die vom Programmteil 101 zugeführten
Daten zusammen mit den bereits aufgeführten zur Erzeugung
des Schattens des Prädiktors. Die übrigen Programmteile 108
und 110 bis 114 berechnen jeweils die Symbole Flight path
director 39 (Fig. 3), Potential flight path 76 (Fig. 7),
Gitter 23, Horizont 21 und gegebenenfalls andere
Bodenmerkmale, Landebahnmittellinie, Navigationshilfe 71
(Fig. 7) und Anflugkanal 70 (Fig. 6).
Nach der Transformation der Symbole in ein gemeinsames
Bezugssystem bei 115 wird das transformierte Szenenmodell in
das dreidimensionale Beobachtersystem mit dem
Design-eye-point als Ursprung überführt. Im Anschluß daran
werden die vom Beobachter aus sichtbaren Anteile der
Symbolikelemente bestimmt. Hierzu werden im Programmteil 116
sogenannte Clipping-Algorithmen verwendet, die
nichtsichtbare Polygon- und Liniensegmente unterdrücken.
Danach werden im Programmteil 117 bei den auf das
Sichtvolumen begrenzten Objekte für den Beobachter
nichtsichtbare Kanten und Flächen unterdrückt. Während die
Transformation und die Überführung in ein dreidimensionales
Beobachtersystem für die einzelnen Symbole getrennt
erfolgen, ist bei dem Unterdrücken der nichtsichtbaren
Kanten und Flächen das Verhältnis der Symbole untereinander
zu berücksichtigen, was bei der Darstellung des
Programmteils 117 durch senkrechte Pfeile angedeutet ist.
Im Programmteil 118 erfolgt eine Projektion der Symbole auf
die Schirmbildebene. Im Anschluß daran wird über einen
Displaydriver 119 der Datenstrom zu den Einrichtungen zur
Umwandlung der Daten in ein Videosignal, Blitter 120 bis 123
geführt. Der Blitter 123 erhält zusätzlich die vom
Programmteil 104 erzeugten Daten über Skalen, Zeiger und
alphanumerische Zeichen. Da diese Daten zweidimensional
dargestellt werden, werden hierfür die Bearbeitungsschritte
107 bis 119 nicht benötigt. Die von den Blittern 120 bis 123
erzeugten Signale werden in einem Videospeicher 124
zusammengefaßt und können anschließend dem Monitor 14 (Fig. 1)
zugeleitet werden.
Claims (46)
1. Verfahren zur Darstellung von Flugführungsinformation
eines Flugzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer
Bildwiedergabeeinrichtung eine räumliche Darstellung des
Flugraums mit mindestens einem Horizont und der
vorausberechneten Flugbahn des Flugzeugs erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Darstellung der vorausberechneten Flugbahn die
vorausberechnete Position und die vorausberechnete Lage des
Flugzeugs zu verschiedenen Zeitpunkten umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Darstellung der vorausberechneten Flugbahn für eine
Strecke erfolgt, die das Flugzeug in einer vorgegebenen
Zeit, vorzugsweise in einigen Sekunden, zurücklegt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Darstellung der vorausberechneten Flugbahn aus einer
Reihe von Symbolen besteht, welche innerhalb des
dargestellten Flugraums die vorausberechnete Position und
die vorausberechnete Lage des Flugzeugs in bezug auf den
Flugraum zu verschiedenen Zeitpunkten einnehmen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
ein erstes Symbol bezüglich Höhe und Lage nach der
vorausberechneten Flugbahn berechnet wird, daß die
Ausrichtung des ersten Symbols nach dem tatsächlichen
Steuerkurs erfolgt und daß weitere Symbole nach dem
vorausberechneten Kurs über Grund ausgerichtet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
jeweils ein Symbol von einer dreieckigen Scheibe endlicher
Dicke gebildet wird, die in der vorausberechneten Bahn des
ausgefahrenen Fahrwerks liegt, wobei eine Spitze in die
vorausberechnete Flugrichtung weist.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Symbole mit einer von der für das jeweilige Symbol
vorausberechneten Geschwindigkeit abhängigen Farbe versehen
sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
in einem normalen Geschwindigkeitsbereich die Symbole eine
erste Farbe, im Bereich der unteren Grenzgeschwindigkeit
eine zweite und im Bereich der oberen Grenzgeschwindigkeit
eine dritte Farbe aufweisen.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorausberechnung der Geschwindigkeit aus der gemessenen
Eigengeschwindigkeit erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
durch Blinken und/oder einen Farbumschlag mindestens eines
Teils der dargestellten vorausberechneten Flugbahn eine
Windscherungswarnung erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Darstellung des Flugraums eine Darstellung des Bodens
umfaßt und daß auf dem Boden der von einer gedachten
senkrecht über den Symbolen befindlichen Lichtquelle
geworfene Schatten der Symbole dargestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Zusammenfallen der Spitze der vorausberechneten Flugbahn
und des Schattens ein Warnsignal erzeugt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
das Warnsignal mindestens ein Blinken und/oder einen
Farbumschlag der dargestellten vorausberechneten Flugbahn im
Bereich der Spitze umfaßt.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorausberechnete Flugbahn aus den Istdaten
(Geschwindigkeit, Kurs, Höhe, Steigrate, Lagewinkel) und den
auf das Flugzeug einwirkenden Beschleunigungen errechnet
wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorausberechnete Flugbahn aufgrund eines mathematischen
Modells, den Istdaten und den Steuereingaben
(Ruderstellungen, Triebwerkleistung) errechnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
das mathematische Modell durch Messung der Steuergrößen und
des Verhaltens des Flugzeugs während des Fluges verbessert
wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorausberechnete Flugbahn nach der Methode der
neuronalen Netze errechnet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Darstellung des Bodens vorgesehen ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die räumliche Darstellung des Flugraums ein erdfestes
Bodengitter umfaßt, das geographisch oder magnetisch
ausgerichtet ist, und daß die das Gitter bildenden Linien,
bezogen auf den Flugraum, einen konstanten Abstand,
vorzugsweise eine nautische Meile oder eine geodätische
Winkelminute, aufweisen.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die Darstellung des Flugraums eine Darstellung der jeweils
vorhandenen Landebahn(en) umfaßt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß ferner die Mittellinie der Landebahn in Anflugrichtung
verlängert dargestellt ist.
22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die räumliche Darstellung des Flugraums eine Darstellung
eines Sollweg-Kanals für einen Landeanflug umfaßt.
23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
weitere Bodenmerkmale (Gebirge, Gebäude, Rollbahnen,
Verkehrswege) in die räumliche Darstellung des Flugraums
einbezogen sind.
24. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gitter nicht bis zum Horizont verläuft und daß die Farbe
der zwischen dem Gitter und dem Horizont verbleibenden
Fläche an den sich aus der Farbe des Bodens und aus den
enger werdenden Linien des Gitters ergebenden Farbeindruck
angepaßt ist.
25. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
ein maximaler vorgegebener Höhenunterschied zwischen der
Position des Flugzeugs und dem Gitter derart vorgesehen ist,
daß bei einer Flughöhe oberhalb dieses maximalen
Höhenunterschiedes das Gitter vom dargestellten Boden
abgehoben und mit der Position des Flugzeugs im vorgegebenen
Höhenunterschied bezüglich der Höhe mitgeführt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
Teile des Gitters, die über dem Boden schweben, farblich
anders gekennzeichnet sind, als Teile, die auf dem Boden
aufliegen.
27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gitter, wenn es an mindestens einer Stelle des
dargestellten Flugraums den Boden berührt, farblich anders
gekennzeichnet ist, als wenn es vollständig über dem Boden
schwebt.
28. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gitter unter Berücksichtigung des Höhenverlaufs des
Bodens dargestellt ist.
29. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
ferner erdfeste Navigationseinrichtungen in dem
dargestellten Flugraum dargestellt sind.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
zu überfliegende Festpunkte in Flughöhe rahmenartig
dargestellt sind und eine senkrechte Verbindungslinie zum
Boden aufweisen.
31. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ferner ein Rahmen dargestellt wird, welcher eine
Soll-Flugbahn an einer Stelle kennzeichnet, welche im
wesentlichen um die Länge des dargestellten Teils der
vorausberechneten Flugbahn vor dem Flugzeug liegt.
32. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Mittel zur Übertragung von Daten über die vorausberechnete
Flugbahn eines weiteren Flugzeugs vorgesehen sind und daß
die vorausberechnete Flugbahn des weiteren Flugzeugs in die
Darstellung des Flugraums eingeblendet wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einer gefährlichen Annäherung der vorausberechneten
Flugbahnen ein Warnsignal und Vorschläge für eine
Kursänderung ausgegeben werden.
34. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
oberhalb einer vorgegebenen Flughöhe ein zweites Gitter
oberhalb des Bodens dargestellt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Gitter eine festgelegte Flugebene darstellt und
mit der Höhe der Flugebene gekennzeichnet ist.
36. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ferner mit Hilfe der Bildwiedergabeeinrichtung weitere
Informationen in Form von alphanumerischen Zeichen und/oder
Skalen mit Zeigern dargestellt werden.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß
die weiteren Informationen an sich bekannte Flugdaten (Höhe,
Geschwindigkeit, Geschwindigkeitsentwicklung,
Grenzgeschwindigkeit, Steig/Sink-Geschwindigkeit, Kurs,
Nickwinkel, Rollwinkel, Lage des Horizonts) umfassen.
38. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß
ferner mit Hilfe der Bildwiedergabeeinrichtung Warnsignale
(Immediate Warnings) dargestellt werden.
39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß
eine waagerecht verlaufende Skala für den Kurs vorgesehen
ist mit einer ersten Marke für den jeweils geflogenen Kurs
und mit einer zweiten Marke, welche denjenigen Kurs
kennzeichnet, der nach einer Standardausleitung, die zum
Zeitpunkt der Darstellung der zweiten Marke begonnen wird,
vorausberechnet erreicht wird.
40. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Nickwinkelanzeige in seitlichen Bereichen des
dargestellten Flugraums Marken vorgesehen sind, die bei
Geradeausflug auf dem dargestellten Horizont liegen und
zusätzlich mit einer numerischen Darstellung des Nickwinkels
versehen sind.
41. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine räumliche Darstellung des aus dem gegenwärtigen
Flugzustand heraus erreichbaren Luftraums vorgesehen ist.
42. Einrichtung zur Darstellung von Flugführungsinformation
eines Flugzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Grafikcomputer und eine Bildwiedergabeeinrichtung zur
räumlichen Darstellung des Flugraums mit mindestens einem
Horizont und der vorausberechneten Flugbahn des Flugzeugs
vorgesehen sind.
43. Einrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildwiedergabeeinrichtung einen zweidimensionalen
Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, einer LCD- oder einer
Plasma-Anordnung umfaßt.
44. Einrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildwiedergabeeinrichtung Mittel zur
dreidimensionalen, insbesondere holographischen Darstellung,
enthält.
45. Einrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildwiedergabeeinrichtung zwei bildliche
Darstellungen erzeugt, die jeweils einem Auge eines Piloten
zuführbar sind.
46. Einrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildwiedergabeeinrichtungen mit Vorrichtungen zur
Befestigung am Kopf des Pilotens versehen sind.
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