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Dokumentenidentifikation DE60217937T2 15.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001603098
Titel System und Verfahren zur Erzeugung von Flugplandaten
Anmelder L-3 Communications Avionics Systems, Inc., Grand Rapids, Mich., US
Erfinder Brust, S., Clifford, Dayton OH 45430, US;
Evans, Gary, Troy OH 45373, US
Vertreter Schwabe, Sandmair, Marx, 81677 München
DE-Aktenzeichen 60217937
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 03.07.2002
EP-Aktenzeichen 050169630
EP-Offenlegungsdatum 07.12.2005
EP date of grant 24.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse G08G 5/00(2006.01)A, F, I, 20070102, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01C 23/00(2006.01)A, L, I, 20070102, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Heutige Flugzeuge machen einen ausgedehnten Gebrauch von computererzeugten Anzeigen. Im Vergleich mit der früheren Geräteausstattung sind computererzeugte Anzeigen für Piloten leichter zu nutzen und zu verstehen, ein Vorteil, der sich als wichtig erweisen kann, wenn schnelle Entscheidungen getroffen werden müssen. Ein Bereich einer solchen Anzeige könnte eine künstliche Ansicht des Luftraums sein, durch den der Pilot fliegt, wobei die Flugbahn in einer leicht zu folgenden Weise markiert ist. Eine derartige Ansicht kann anhand der Flugplandaten erzeugt werden. Eine solche Anzeige kann Navigationsinformationen wie eine Kompassrose oder Informationen aufweisen, die den gegenwärtigen Steuerkurs oder die Bewegungsrichtung des Flugzeugs betreffen. So ein System ist aus der Druckschrift US-A-5 798 713 bekannt.

Die US-Patente Nr. 5 420 582 und 5 798 713 offenbaren ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anzeigen von Flugmanagement-Informationen für ein Flugzeug. Eine dreidimensionale Anzeige des Luftraums mit wenigstens einem Horizont und der vorausberechneten Flugbahn des Flugzeugs werden durch eine Bildwiedergabevorrichtung bewirkt. Die vorausberechnete Flugbahn wird vorzugsweise als eine Reihe von Symbolen angezeigt, die in dem angezeigten Flugraum die vorausberechnete Position und die vorausberechnete Flughöhe des Flugzeugs mit Bezug auf den Flugraum zu unterschiedlichen Zeitpunkten annehmen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein System, ein Programm und ein Verfahren zum Anzeigen eines dreidimensionalen Bildes eines Luftraums zur Verfügung, dass eine Reihe von durchscheinenden horizontalen "Pflastersteinen" aufweist, die wie Trittsteine liegen, wobei sie die ausgewählte Flugbahn markieren. Zusätzlich weist die Anzeige eine Reihe von vertikalen Rechtecken – so genannten "Toren" – auf, wobei die Tore die ausgewählte Flugbahn einfassen. Eins oder mehrere der Tore weisen eine grafische Darstellung der Richtung auf, in der das Flugzeug durch die Tore fliegen sollte. In dem Bild werden die Tore und Pflastersteine vom Betrachtungspunkt der gegenwärtigen Position des Flugzeugs dargestellt. Das System beinhaltet Änderungen des Kurses, indem bei Anweisung eine neue Flugbahn erzeugt wird. Die neue Flugbahn wird in einer Weise erzeugt, die eine kontinuierliche Führung für den Piloten gewährleistet und ausreichend Zeit für den Piloten lässt, um den neuen Kurs anzupassen.

Damit wird gemäß einer breiten Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren, ein Programm und ein System zur Darstellung von Flugbahninformationen für ein Flugzeug in einer dreidimensionalen Luftraumanzeige zur Verfügung gestellt, wobei Flugplandaten empfangen werden, Flugzeug-Leistungsdaten empfangen werden, die Daten verarbeitet werden, um ausgewählte Flugbahndaten zu bilden, erste und zweite Symbole als Reaktion auf die ausgewählten Flugbahndaten erzeugt werden, wobei die ersten Symbolen die Abgrenzungen um die ausgewählte Flugbahn zeigen und die zweiten Symbolen der ausgewählten Flugbahn folgen, und die ersten und zweiten Symbole in einer dreidimensionalen Luftraumanzeige angezeigt werden. Wie es bevorzugt wird, werden die Symbole vom Betrachtungspunkt der gegenwärtigen Position des Flugzeugs aktualisiert und angezeigt.

Um die Navigation gemäß der Erfindung weiterhin zu unterstützen, kann die Anzeige (in Kombination oder getrennt von anderen Merkmalen der vorliegenden Erfindung) eine Kompassrose aufweisen, die den gegenwärtigen Steuerkurs und die Flugrichtung des Flugzeugs anzeigt. Die Kompassrose wird anhand von Daten erzeugt, die eine herkömmliche zweidimensionale Ansicht einer Kompassrose darstellen und die unter Verwendung eines Grafikprozessors gedreht wird, um eine dreidimensionale Ansicht der Kompassrose in einer Ebene zu zeigen, die nahezu horizontal im dreidimensionalen Luftraumbild erscheint. Zusätzlich können verschiedene Wegpunkte wie Flughäfen und Navigationsleuchten sowie geopolitische Grenzen in der Anzeige enthalten sein.

Die vorhergehenden und weitere Merkmale der Erfindung werden durch die beigefügten Ansprüche definiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:

1 eine Veranschaulichung eines dreidimensionalen Luftraumbildes, das sich aus der Technik der vorliegenden Erfindung ergibt;

2 eine schematische Veranschaulichung eines Computersystems, das geeignet ist, um die vorliegende Erfindung auszuführen;

3 ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren zum Erzeugen einer Flugbahn aus verschiedenen eingegebenen Parametern veranschaulicht;

4 eine Veranschaulichung einer dreidimensionalen Luftraumanzeige, die eine Kompassrose aufweist, die sich aus der Anwendung der vorliegenden Erfindung ergibt.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Es wird ein dynamisches dreidimensionales Bild 10 (1) eines Flugzeugs zum Erleichtern des Führens eines Flugzeugs gezeigt. Das Bild enthält eine Darstellung in drei Dimensionen von bevorstehenden Abschnitten einer ausgewählten Flugbahn. Die Flugbahn wird durch eine Reihe von Toren 12a und 12b (vorzugsweise offene Rechtecke) dargestellt, die auf einem Hintergrund überlagernd angeordnet sind, der die Erde 16 und den Himmel 18 darstellt, die an einem künstlichen Horizont 20 aufeinander treffen. Jedes Tor umrahmt ein Polygon (obwohl andere Formen verwendet werden können), das in einer vertikalen Ebene des dreidimensionalen Luftraumbildes wie ein Fensterrahmen zu liegen scheint, durch das das Flugzeug fliegen sollte. Die Flugbahn wird außerdem durch eine Reihe von "Pflastersteinen" 26a26b dargestellt, die vorzugsweise durchscheinende Polygone sind, die der Flugbahn folgen. Die Pflastersteine scheinen in einer horizontalen Ebene des dreidimensionalen Luftraumbildes wie Trittsteine am Himmel zu liegen, wobei sie so erscheinen, dass sie zum Horizont hin zurückweichen. Die Tore 12 und Pflastersteine 26 werden durch ein Programm erzeugt, das durch einen Computer (2) ausgeführt wird. Das Bild kann 15 bis 30 mal in einer Sekunde aktualisiert werden, so dass sich während des Fluges die Tore 12 und Pflastersteine 26 von der Entfernung anzunähern und zur Vorderseite des dreidimensionalen Luftraumbildes zu bewegen scheinen, wobei sie einen visuellen Eindruck eines Flugzeugs geben, das durch die Tore und entlang der Länge der Pflastersteine unter der Annahme fliegt, dass das Flugzeug entsprechend des ausgewählten Flugplans fliegt.

Es wird ein System gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in 2 schematisch gezeigt. Das System umfasst einen Computer 52, eine Anordnung 54, um für den Computer Flug-Leistungseigenschaften des Flugzeugs zu erfassen, eine Anordnung 56, um Informationen hinsichtlich der Position, der Flughöhe und des Richtungskurses des Flugzeugs zu erfassen, eine Anordnung 58, um dem Computer Flugplaninformationen zur Verfügung zu stellen, und eine Anordnung 60, um neue Flugplaninformationen einzugeben. Mit dem Computer sind ein Speicher 62 und ein Grafikprozessor 64 verbunden, der eine Cockpit-Anzeige 66 steuert.

Die Cockpit-Anzeige 66 kann zum Beispiel eine Kathodenstrahlröhre (cathode ray tube – CRT), ein Bildschirm mit einer Flüssigkristallanzeige, ein Plasma-Flachbildschirm oder eine andere geeignete Anzeigevorrichtung sein.

Der Speicher 62 kann sowohl flüchtige als auch nicht flüchtige Speicherkomponenten aufweisen. Flüchtige Komponenten sind jene, die bei einem Energieverlust keine Datenwerte behalten. Nicht flüchtige Komponenten sind jene, die bei einem Energieverlust Daten behalten. Damit kann der Speicher 62 zum Beispiel Direktzugriffsspeicher (random access memory – RAM), Nur-Lese-Speicher (read only memory – ROM), Festplattenlaufwerke, Disketten, auf die über ein Diskettenlaufwerk zugegriffen wird, Kompaktdisks, auf die über ein Kompaktdisk-Laufwerk zugegriffen wird, Magnetbänder, auf die über ein entsprechendes Bandlaufwerk zugegriffen wird, und/oder andere Speicherkomponenten oder eine Kombination von beliebigen zwei oder mehreren dieser Speicherkomponenten aufweisen. Zusätzlich kann der RAM-Speicher zum Beispiel einen statischen RAM-Speicher (SRAM), einen dynamischen RAM-Speicher (DRAM) oder einen magnetischen RAM-Speicher (MRAM) oder andere derartige Vorrichtungen umfassen. Der ROM-Speicher kann zum Beispiel einen programmierbaren Nur-Lese-Speicher (programmable read only memory – PROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read only memory – EPROM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (electrically erasable programmable read only memory – EEPROM) oder eine weitere ähnliche Speichervorrichtungen aufweisen.

Wenn sich ein Pilot oder eine Pilotin für einen Flug gemäß der vorliegenden Erfindung vorbereitet, kann er oder sie die Flugplaninformationen 58 (2) in einem Computer 52 zur Verarbeitung eingeben. Der Flugplan umfasst in der Regel den Start-Flughafen oder -Ort, den Ziel-Flughafen oder -Ort und Wegpunkte, die die zu folgende Route und die zugewiesenen Flughöhen für jede Teilstrecke des Flugs definieren. Die eingegebenen Informationen können außerdem ausführliche Abfluginformationen aufweisen, die die Zuordnung der Piste und Abflugverfahren enthalten.

Der Computer 52 (2) weist eine Gruppe von Anweisungen auf, die eine Flugbahn erzeugen. Diese Flugbahn-Anweisungen können in den Prozessor des Computers aus dem Speicher 62 geladen werden. Die Flugbahn-Generatorlogik erzeugt unter Berücksichtigung des speziellen involvierten Flugzeugs und seiner Flugeigenschaften, wie an 54 angezeigt wird, und unter Verwendung herkömmlicher Methodik vorzugsweise eine gekrümmte Flugbahn in drei Dimensionen, die dem Flugplan entspricht. Diese Flugbahn-Informationen werden im Speicher 56 (2) gespeichert. Der Computer 52 tastet die Flugbahn-Informationen in regelmäßigen Intervallen ab und platziert Tore 12 und Pflastersteine 26 an den abgetasteten Stellen entlang der Bahn. Diese Informationen werden zum Grafikprozessor 64 weitergeleitet, der ein Bild eines dreidimensionalen Luftraums, z. B. 10 in 1, zur Anzeige auf der Cockpit-Anzeige 66 erzeugt.

Eine Grenzbedingung auf dem angezeigten Bild kann die sein, dass die Flugbahn keine Flugplaninformationen unter 200 Fuß (ca. 61 Meter) Flughöhe über Bodenhöhe (altitude above ground level – AGL) aufweist. Diese Begrenzung kann auferlegt werden, weil es bei einer derartig niedrigen Flughöhe für den Piloten wünschenswert ist, den Boden und nicht die Cockpit-Anzeige zu beobachten. Ansonsten kann die anfängliche Flugbahn alle Kurven und Änderungen der Höhe vom Start bis zur Landung aufweisen, die durch den Piloten eingegeben wurden.

Das dreidimensionale Luftraum-Bild, das anhand der Flugbahn-Informationen erzeugt wird, ist dynamisch und wird aktualisiert, wenn sich die Position des Flugzeugs mit Bezug auf die Flugbahn ändert. Um jedoch Störungen im angezeigten Bild zu verringern, kann eine weitere Grenzbedingung, die "Clipping-Volumen" genannt wird, auferlegt werden. Das Clipping-Volumen erstreckt sich von unmittelbar vor dem Flugzeug bis zu drei Meilen (ca. 5,5 Kilometer) vor dem Flugzeug. Die Tore und Pflastersteine außerhalb dieses Volumens werden vorzugsweise nicht angezeigt, weil sie entweder zu nahe sind, um für den Piloten von Wert zu sein, oder für eine gegenwärtige Betrachtung zu weit voraus sind.

Die Anzeige der Tore 12 und der Pflastersteine 26 ist besonders nützlich in Verbindung mit einem Kommandogerät bzw. einer Vorhersageeinrichtung 68 (1). Das Kommandogerät 68 ist ein Bild auf der Anzeige, das die Position darstellt, in der sich das Flugzeug zu einem Moment eines speziellen Zeitintervalls in der Zukunft unter der Annahme befinden wird, dass keine Änderungen an der Flugsteuerung vorgenommen werden. Die Länge der Zeit vor dem Flugzeug ist eine auswählbare Zeit, die für ein langsameres Flugzeug kürzer und für ein schnelleres Flugzeug länger ist. Für ein allgemeines Flugzeug kann das Kommandogerät etwa 5 bis 20 Sekunden im Voraus positioniert sein, wobei 12 Sekunden im Voraus der gegenwärtigen Position besonders zufrieden stellend sind. Wenn das Kommandogerät 68 in der Anzeige enthalten ist, kann der Pilot durch Manövrieren des Flugzeugs navigieren, so dass das Kommandogerät in den Toren 12 liegt und der Straße folgt, die durch die Pflastersteine 26 gebildet wird.

Die Flugbahn wird als eine Reihe von Toren 12 und Pflastersteinen 26 angezeigt, die am Himmel als ein dreidimensionales Luftraumbild erscheinen. Die Tore 12 umrahmen die beabsichtigte Flugbahn, wobei es bei niedrigeren Höhen für den Flugplan typisch ist, den vertikalen Bereich von 150 Fuß (ca. 45,7 m) über und unter der spezifischen Höhe und den horizontalen Bereich von etwa 300 (ca. 91,4 m) zu jeder Seite der spezifischen Bahn festzulegen. Die 150 Fuß (ca. 45,7 m) vertikale Toleranz und die 300 Fuß (ca. 91,4 m) horizontale Toleranz werden vergrößert, sobald die Reiseflughöhe erreicht ist. Diese Spielräume sind jedoch entsprechend den beliebigen Anforderungen des Fluges einstellbar, die man von der Flugsicherung empfängt oder die von dem Piloten auferlegt werden. Bei Annäherung an eine Landung kann die durch die Tore 12 und die Pflastersteine 26 veranschaulichte Flugbahn genau die Breite der Landebahn haben.

Die Tore 12 zeigen die äußeren Grenzen der Flugbahn durch den Raum, während die Pflastersteine dem Boden der vertikalen Toleranz der Flugbahn folgen. Bei frontaler Annäherung an ein Tor 12, d. h. senkrecht zur Ebene des Tors, führt die gewünschte Flugbahn vorzugsweise durch die Mitte des Tors über den Pflastersteinen 26. Wie oben angemerkt wurde, kann die Größe der Tore für verschiedene Teile des Flugplans eingestellt werden. Zum Beispiel sind in den Start- und Landeabschnitten die Tore relativ kleiner, wobei sie die Notwendigkeit für eine vorsichtige Navigation an diesen Punkten des Fluges widerspiegelt. Sobald man sich jedoch auf der Reiseflughöhe befindet, können die Tore geöffnet werden, um eine größere Abweichung von der Mittellinie der Flugbahn zuzulassen.

Die Tore 12 sind auf der Anzeige positioniert, um den Piloten zu führen. Die Tore 12 werden in einem dreidimensionalen Bild in einer Weise dargestellt, dass sie dem Piloten Informationen bezüglich der richtigen Flughöhe und des Fluges des Flugzeugs zur Verfügung stellen. Die Tore 12 erscheinen höher am Himmel 18 als das Gerät 68, wenn das Flugzeug steigen sollte, um die gewünschte Flugbahn zu erreichen, und niedriger am Himmel, wenn das Flugzeug sinken sollte.

Die Tore 12 und Pflastersteine 26 ändern außerdem ihre Form, um Änderungen der Richtung der Flugbahn vorzuschlagen. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erscheinen die Tore 12 als Rechtecke, wenn die Flugbahn rechtwinklig zur scheinbaren Ebene der Tore liegt. Wo das Flugzeug jedoch wenden sollte, bewegt sich die Aufeinanderfolge von Toren zur rechten oder linken (wie es passend ist) und kann des Weiteren in Parallelogramme verzerrt werden, um den geeigneten Grad des Fluges des Flugzeugs anzuzeigen. Zum Beispiel veranschaulichen die Tore 12a und 12b in 1 eine bevorstehende Rechtswendung. Diese Tore 12a und 12b haben vertikale Seiten, wobei aber deren oberen und unteren Ränder mit Bezug auf den künstlichen Horizont 20 geneigt sind und dem Piloten anzeigen, dass das Flugzeug in Schräglage gebracht werden sollte, um die Wendung auszuführen. Ähnlich dazu sind die Pflastersteine wie der Pflasterstein 26 in Trapeze spitz zulaufend, um eine Wendung zu markieren.

Das System ordnet die Tore 12 und die Pflastersteine 26 vorzugsweise so an, dass ein konstantes Zeitintervall zwischen ihnen bei einer Grundgeschwindigkeit des Flugzeugs erscheint. Zum Beispiel können die Tore 12 und die Pflastersteine 26 fünf Sekunden auseinander sein, was für ein Flugzeug, das mit 264 Fuß (ca. 80 m) pro Sekunde fliegt, bedeutet, dass die Tore und Pflastersteine 1320 Fuß (ca. 402 m) voneinander beabstandet sind. Typischerweise ist das System so eingestellt, dass es für jedes Tore 12 zwei Pflastersteine 26 erzeugt, so dass die Pflastersteine alle 2,5 Sekunden in diesem Beispiel vorüber fliegen würden. Wenn sich die Geschwindigkeit des Flugzeugs ändert, ändert sich auch der Abstand zwischen den Toren und Pflastersteinen, so dass die Pflastersteine 26 mit der gleichen Geschwindigkeit vorüber zu fliegen scheinen, in diesem Beispiel alle 2,5 Sekunden. Man hat durch Experimente festgestellt, dass, wenn die Pflastersteine 26 in dem Bild alle 1 bis 5 Sekunden vorüber zu fliegen scheinen, der Pilot eine zufrieden stellende Wahrnehmung der Bewegung hat. Wenn die Pflastersteine häufiger vorbei fliegen, ergeben sie für den Piloten einen ablenkenden, undeutlichen Eindruck, und wenn sie zu selten sind, bekommt der Pilot keinen ausreichenden Eindruck der Bewegung beim Betrachten der Anzeige.

Wenn das Flugzeug von seinem Flugplan abweicht, indem es unter die scheinbare Höhe der Pflastersteine 26, das heißt unter den ausgewählten vertikalen Fehlerspielraum abfällt (im Beispiel 150 Fuß (ca. 45,7 m)), verschwinden die Pflastersteine vom Bildschirm. Dies ist eine sichtbare Anzeige für den Piloten, dass er steigen sollte. Wenn das Flugzeug die ausreichende Flughöhe wieder gewinnt, erscheinen die Pflastersteine wieder auf dem Bildschirm.

Eins oder mehrere der Tore 12 können eine Anzeige der Richtung aufweisen, in der angenommen wird, dass das Flugzeug durch die Tore fliegt. Gewöhnlicherweise gibt es keinen häufigen Bedarf für diese Informationen, da das Fliegen von einem Tor zum nächsten mit Beginn des Starts einen Flug in die richtige Richtung natürlich erzeugt. Dennoch gibt es Zeiten, besonders wenn der Pilot eine unerwartete Wendung ausgeführt hat und zur Flugbahn nach der unerwarteten Abweichung zurückkehrt, dass es nicht sofort deutlich wird, in welche Richtung es gehen soll. Die Anzeige an den Toren einer beabsichtigten Richtung kann den Piloten dabei unterstützen, einen fehlgeleiteten Flug zu vermeiden. Aus diesem Grund können einige oder alle der Tore 12 einen Querbalken 70 (4) haben, der einen Pfeil 72 aufweist, der in die Richtung des beabsichtigten Fluges weist. Natürlich gibt es weitere Formen, die dem Zweck genauso dienen könnten. Der Querbalken 70, der die Oberseite des Tores markiert, kann zu Gunsten nur der Linien vollständig entfernt sein, die die Vorderkanten des Pfeils 72 markieren, oder es können unterschiedliche Pfeile oder dergleichen so angefertigt werden, dass es scheint, sie erstrecken sich in die gewünschte Richtung, entweder wie ein Pflasterstein im Raum schwebend oder am Tor befestigt.

Wenn sich die Position des Flugzeugs ändert, wird die neue Position durch eine herkömmliche Anordnung 80 wie anhand von GPS-Daten und/oder anhand eines trägen Leitungssystems bestimmt, wobei diese Informationen zum Computer 52 gesendet werden. Der Computer berechnet die Änderung der Position im Vergleich mit der vorherigen Position und der Flugbahn. Die sich ergebenden Informationen werden zu einem Grafikprozessor weitergeleitet, der eine neue dreidimensionale Anzeige erzeugt, die die Tore 12 und die Pflastersteine 26 in deren neuen Positionen relativ zum Flugzeug zeigen. Wenn das Flugzeug weiter vordringt, werden neue Tore und Pflastersteine angezeigt, die zuerst in dem scheinbaren Abstand erscheinen und sich dann zum Vordergrund des dreidimensionalen Luftraumbildes bewegen, wenn das Flugzeug entlang der Flugbahn weiter vordringt.

Der Flugbahn-Generator kann die Flugbahn neu erzeugen, wenn es während des Fluges oder selbst davor erforderlich ist. Wenn zum Beispiel die Abfluginformationen während der Zeit, in der die anfängliche Flugbahn erzeugt wird, nicht verfügbar sind, können diese Informationen später hinzugefügt und die Flugbahn neu erzeugt werden, so dass sie diese Informationen vor dem Start beinhalten. Während des Fluges kann der Pilot oder die Pilotin aus dem einen oder anderen Grund den Kurs ändern. Er oder sie kann dies tun, um einer Witterung auszuweichen, oder auf Grund einer Anweisung der Luftsicherung. Des Weiteren kann die Flugbahn auf Grund der Hinzufügung von Ankunfts- und/oder Annäherungsinformationen aktualisiert werden. Der Pilot kann noch keine zugewiesene Start- und Landebahn zum Zeitpunkt des Starts haben, oder die zugewiesene Start- und Landebahn oder der Annäherungsflugplan kann sich zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Flugplan anfänglich vorbereitet wird, und dem Zeitpunkt, an dem man sich dem Ziel nähert, ändern. In diesem Fall werden die neuen Informationen in den Computer an 60 eingegeben, wobei eine neue Flugbahn erzeugt wird. In einer solchen Situation übernimmt das System als seinen derzeitigen "Startpunkt" nicht den Flughafen des Ausgangsorts, sondern die gegenwärtigen Betriebsbedingungen (gegenwärtiger Standort und Ausrichtung) des Flugzeugs, die man anhand der Eingabeanordnung 56 erhalten hat. Das System erzeugt dann eine neue Flugbahn, die den gegenwärtigen Standort mit dem gewünschten Zielpunkt verbindet. Jedes Mal, wenn die Flugbahn aktualisiert wird, stellt das Programm eine neue Flugbahn mit einem ersten Segment zur Verfügung, dass zum Beispiel eine Weiterführung von 5 bis 30 Sekunden der gegenwärtigen Flugbahn hat.

Die Länge dieser Weiterführungsbahn hängt von einer Anzahl von Variablen ab. Die Zeit sollte für den Computer zur Erzeugung einer neuen Flugbahn und für den Grafikprozessor zur Erzeugung der notwendigen Tore und Pflastersteine lang genug sein. Es sollte nach der Aktualisierung der Anzeige für den Piloten auch genug Zeit gelassen werden, um zu reagieren, wobei die Eigenschaften des Flugverhaltens des besonderen Flugzeugs berücksichtigt werden sollten, da die Flugbahn den Piloten nicht suggerieren sollte, ein Manöver zu vollführen, das das Flugzeug nicht komfortabel durchführen kann. Dieses Ausgangssegment gewährleistet, dass das System alle diese Betrachtungen berücksichtigt. Versuche haben gezeigt, dass eine Verzögerung von 5 bis 30 Sekunden, bevor eine beliebige Kursänderung erforderlich ist, im Allgemeinen abhängig vom Flugzeug und seiner Geschwindigkeit ausreicht.

Das System gemäß der vorliegenden Erfindung macht es für einen Piloten außerdem möglich, eine dreidimensionale grafische Darstellung einer erforderlichen Kursänderung zu betrachten, bevor sie ausgeführt wird. Wenn eine Kursänderung notwendig wird, kann der Pilot die neuen Anweisungen in den Computer des Systems eingeben. Das System projiziert dann unmittelbar die erforderliche Kursänderung auf die Luftraumanzeige in einer charakteristischen Form, z. B. in einer Reihe von kleinen, quadratischen Toren 80 (4). Der Pilot kann dann den geplanten neuen Kurs in der Anzeige sehen, wobei er mit einer Gelegenheit ausgestattet ist, die geplante Kursänderung zu akzeptieren. Der Pilot könnte zum Beispiel die vorgeschlagene Kursänderung ablehnen, wenn sie in einen Luftraum führt, der verboten ist, oder zu gefährlichen Bedingungen zu führen scheint. Dies ist besonders nützlich, wenn die Anzeige auch Informationen über die geografische Beschaffenheit der Umgebung, Hindernisse und/oder das Wetter aufweist. Wenn die vorgeschlagene Änderung nicht durch eine zustimmende Eingabe des Piloten akzeptiert wird, entfernt das System den vorgeschlagenen Kurs, wobei nur die vorher existierende Flugbahn zurückbleibt. Wenn der Pilot den neuen Kurs akzeptiert, dann werden die kleinen Kästchen durch Pflastersteine und Tore ersetzt, um den Weg zu zeigen. Während der vorläufige Kurs so beschrieben wird, dass er als eine Reihe von kleinen Quadraten 80 erscheint, sind offensichtlich weitere Darstellungen möglich: es könnte eine spitz zulaufende Volllinie mit einer kennzeichnenden Farbe verwendet werden, es könnte ein Paar Linien verwendet werden, die sich aneinander annähern, aber im dreidimensionalen Luftraumbild parallel erscheinen, so wie geschlossene geometrische Figuren wie Dreiecke, Halbmonde usw. verwendet werden könnten. Es ist vorzuziehen, dass sie wenigstens unterscheidend sein sollten und es dem Piloten ermöglichen, die vorgeschlagene Änderung im Bild im dreidimensionalen Luftraum, in dem das Flugzeug fliegt, unmittelbar zu sehen.

Die vorliegende Erfindung erwägt des Weiteren eine Kompassrose 82 (4), die als Teil der dreidimensionalen Luftraumanzeige gezeigt wird. Die Kompassrose 82 wird erzeugt, indem dem Computer Kursrichtungsinformationen zusammen mit Informationen zur Verfügung gestellt werden, die eine herkömmliche zweidimensionale Kompassrose beschreiben. Dieser Kompassrose 82 wird eine Dicke zugewiesen, wobei diese Informationen dann zum Grafikprozessor 69 übertragen werden, der das Bild so dreht, dass die Kompassrose in der Ebene des Bodens in der dreidimensionalen Luftraum-Anzeige zu liegen scheint.

Zusätzlich können verschiedene Landmarkierungen so angefertigt sein, dass sie im Luftraumbild erscheinen. Diese Landmarkierungen können Funksender 88, die für die Navigation verwendet werden, Flughafen-Start- und Landebahnen, politische Grenzen und dergleichen aufweisen. Das Vorhandensein dieser Landmarkierungen kann den Piloten bei der Wahl eines Kurses und dabei, auf diesem zu bleiben, unterstützen. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer künstlichen Anzeige des Geländes unter dem Flugzeug verwendet werden. Diese Anzeige kann entsprechend den Verfahren erzeugt werden, die in einer US-Patentanmeldung beschrieben sind, die gleichzeitig hiermit eingereicht wird und den Titel System and Method For Synthetic Flight Display trägt, dessen gesamte Offenbarung hier mit Bezug enthalten ist.

Obwohl die Logik 90 (3) der vorliegenden Erfindung in der Software enthalten ist oder durch allgemeine Hardware codiert ausgeführt wird, wie oben erörtert ist, kann die Logik 90 (3) als eine Alternative außerdem in zugehöriger Hardware oder einer Kombination aus Software/allgemeiner Hardware und zugehöriger Hardware enthalten sein. Wenn die Logik 90 (3) in zugehöriger Hardware enthalten ist, kann sie als eine Schaltung oder ein Automat ausgeführt werden, der eine beliebige oder eine Kombination einer Anzahl von Technologien verwendet. Diese Technologien können diskrete logische Schaltungen mit Logikgattern zum Ausführen verschiedener logischer Funktionen beim Anlegen von einem oder mehreren Datensignalen, die Anwendung spezifischer integrierter Schaltungen mit entsprechenden Logikgattern, programmierbare Verknüpfungsfelder (programmable gate arrays – PGA) frei programmierbare Verknüpfungsfelder (field programmable gate arrays – FPGA) oder weitere Komponenten usw. aufweisen, sind aber nicht darauf beschränkt. Solche Technologien sind dem Fachmann im Allgemeinen bekannt und werden folglich hier nicht ausführlich beschrieben.

Das Blockschaltbild und/oder Ablaufdiagramm von 2 zeigt den Aufbau, die Funktionalität und die Wirkungsweise einer Ausführung der Logik 90 (3). Wenn er in der Software enthalten ist, kann jeder Block ein Modul, ein Segment oder einen Teil eines Codes darstellen, der Programmbefehle aufweist, um die spezielle(n) logische(n) Funktion(en) auszuführen. Die Programmbefehle können in der Form eines Quellcodes enthalten sein, der durch Menschen lesbare Ausführungen, die in einer Programmiersprache geschrieben sind, oder einen Maschinencode aufweist, der Zahlenbefehle umfasst, die durch ein geeignetes Ausführungssystem wie einem Prozessor in einem Computersystem oder einem anderen System erkannt werden können. Der Maschinencode kann anhand des Quellcodes usw. umgewandelt werden. Wenn er in Hardware enthalten ist, kann jeder Block eine Schaltung oder eine Reihe von miteinander verbundenen Schaltungen darstellen, um die spezielle(n) logische(n) Funktion(en) auszuführen.

Obwohl das Blockschaltbild und/oder Ablaufdiagramm von 3 eine spezielle Reihenfolge der Ausführung zeigt, ist es verständlich, dass die Reihenfolge der Ausführung von der, die geschildert wird, abweichen kann. Zum Beispiel kann die Reihenfolge der Ausführung von zwei oder mehreren Blöcken relativ zu der gezeigten Reihenfolge durcheinander gebracht sein. Außerdem können zwei oder mehrere Blöcke, die in 3 als Aufeinanderfolge gezeigt werden, gleichzeitig oder mit teilweiser Gleichzeitigkeit ausgeführt werden. Zusätzlich können eine Anzahl von Zählwerken, Zustandsvariablen, Warnsignalen oder Meldungen zum hier beschriebenen logischen Ablauf zum Zweck einer erweiterten Nutzbarkeit, der Abrechnung, Leistungsmessung oder um Hilfe bei der Problembehebung zur Verfügung zu stellen, usw. hinzugefügt werden. Es versteht sich, dass alle solche Variationen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen. Außerdem sind das Blockschaltbild und/oder das Ablaufdiagramm nach 3 relativ selbsterklärend und werden von Fachmann in dem Umfang verstanden, dass Software und/oder Hardware durch den Fachmann erzeugt werden kann, um die verschiedenen logischen Funktionen, wie sie hier beschrieben sind, auszuführen.

Wenn außerdem die Logik 90 (3) Software oder einen Code umfasst, kann sie in einem beliebigen computerlesbaren Medium für die Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Befehls-Ausführungssystem wie zum Beispiel einem Prozessor in einem Computersystem oder einem anderen System enthalten sein. In diesem Sinn kann die Logik zum Beispiel Aussagen umfassen, die Befehle und Angaben aufweisen, die aus dem computerlesbaren Medium abgerufen und durch das Befehls-Ausführungssystem ausgeführt werden können. Im Kontext der vorliegenden Erfindung kann ein "computerlesbares Medium" ein beliebiges Medium sein, das die Logik 90 (3) zur Verwendung durch oder in Verbindung mit dem Befehls-Ausführungssystem enthalten, speichern oder aufrechterhalten kann. Das computerlesbare Medium kann eine beliebige von vielen physikalischen Medien wie zum Beispiel elektronische, magnetische, optische, elektromagnetische, Infrarot- oder Halbleiter-Medien aufweisen. Spezifischere Beispiele eines geeigneten computerlesbaren Mediums würden Magnetbänder, Magnet-Disketten, Magnet-Festplattenlaufwerke oder Kompaktdisks aufweisen, sind aber nicht darauf beschränkt. Außerdem kann das computerlesbare Medium ein Direktzugriffsspeicher (RAM) sein, der zum Beispiel einen statischen RAM-Speicher (SRAM), einen dynamischen RAM-Speicher (DRAM) oder einen magnetischen RAM-Speicher (MRAM) aufweist. Zusätzlich kann das computerlesbare Medium ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein programmierbarer Nur-Lese-Speicher (PROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM), ein elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM) oder eine andere Art von Speichervorrichtung sein.


Anspruch[de]
Verfahren zur Darstellung von Flugbahninformationen für ein Flugzeug in einer dreidimensionalen Luftraumanzeige, wobei das Verfahren die Schritte des Empfangens von Flugbahndaten, des Empfangens von Flugzeug-Leistungsdaten, des Verarbeitens der Daten, um ausgewählte Flugbahndaten zu bilden, des Erzeugens von Symbolen (12/26) als Reaktion auf die ausgewählten Flugbahndaten, wobei die Symbole (12) Abgrenzungen um die ausgewählte Flugbahn zeigen, die die Anzeige der Symbole vom Betrachtungspunkt der gegenwärtigen Position des Flugzeugs beinhalten, wobei die Symbole eine Reihe von Zielen definieren, durch die das Flugzeug fliegen sollte, um dem Flugplan zu folgen, wobei mit wenigstens einem der Symbole eine Anzeigevorrichtung (72) der Richtung verbunden ist, durch die das Flugzeug durch die von dem Symbol dargestellte Abgrenzung hindurch fliegen sollte, und des Anzeigens der ersten und zweiten Symbole in einer dreidimensionalen Luftraumanzeige umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren mit dem Schritt zum Empfangen von Daten, die die gegenwärtige Position des Flugzeugs beschreiben, wobei der Schritt zum Anzeigen der Symbole den Schritt zum Aktualisieren und Anzeigen der Symbole vom Betrachtungspunkt der gegenwärtigen Position des Flugzeugs aufweist. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eins der Symbole (12) Parallelogramme sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Symbole (12) in der dreidimensionalen Luftraumanzeige gleichförmig beabstandet erscheinen und vorzugsweise die Symbole in einem Abstand, der von der Grundgeschwindigkeit des Flugzeugs abhängig ist, in der dreidimensionalen Luftraumanzeige gleichförmig beabstandet erscheinen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Symbol (12) ein Parallelogramm ist und der Schritt des Anzeigens der Symbole vom Betrachtungspunkt der gegenwärtigen Position des Flugzeugs das Variieren der Länge der Seiten des Parallelogramms und der Winkel aufweist, die zwischen den Seiten des Parallelogramms enthalten sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren mit dem Schritt zum Anzeigen einer Kompassrose (82) in der dreidimensionalen Luftraumanzeige, wobei die Kompassrose so gezeigt wird, dass sie näherungsweise in einer horizontalen Ebene unter der gegenwärtigen Position des Flugzeugs zu liegen scheint. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Empfangens der Flugplandaten das Empfangen von Daten entsprechend einem Anfangsflugplan, das Verarbeiten der Daten, um erste Flugbahndaten zu bilden, und danach das Empfangen von Daten entsprechend eines zweiten Flugplans und entsprechend der gegenwärtigen Position des Flugzeugs und das Verarbeiten der zweiten Flugplandaten aufweist, um eine zweite Flugbahn zu bilden, die an der gegenwärtigen Position des Flugzeugs beginnt, wobei die zweite Flugbahn ein anfänglichesegment aufweist, das eine unveränderte Weiterführung des Anfangsflugplans ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Erzeugens der Symbole das Erzeugen zweiter Symbole (26) aufweist, die parallelflach sind, und der Schritt des Anzeigens der Symbole den Schritt des Anzeigens der zweiten Symbole als eine Reihe von parallelflachen Symbolen aufweist, die in einer Ebene parallel zu der Ebene der ausgewählten Flugbahn in der dreidimensionalen Luftraumanzeige liegen. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zweiten Symbole in der Ebene der ausgewählten Flugbahn zu liegen scheinen. Auf einem computerlesbaren Medium zur Darstellung ausgewählter Flugbahninformationen für ein Flugzeug in einer dreidimensionalen Luftraumanzeige gespeichertes Programm, das einen Code, der Datenkategorien für Flugplandaten definiert, einen Code, der Datenkategorien für Flugzeug-Leistungsdaten definiert, einen Code, der die Daten verarbeitet, um ausgewählte Flugbahndaten zu bilden, und einen Code aufweist, der Anzeigesymbole (12/26) als Reaktion auf die ausgewählten Flugbahndaten erzeugt, wobei die Symbole (12) Abgrenzungen um die ausgewählte Flugbahn zeigen, die die Anzeige der Symbole (12) vom Betrachtungspunkt der gegenwärtigen Position des Flugzeugs beinhalten, wobei die Symbole (12/26) eine Reihe von Zielen definieren, durch die das Flugzeug fliegen sollte, um dem Flugplan zu folgen, und wenigstens einem der Symbole eine Anzeigevorrichtung (72) der Richtung zugeordnet ist, durch die das Flugzeug durch die von den Symbolen (12/26) dargestellte Abgrenzung hindurch fliegen sollte. System zur Darstellung von Flugbahninformationen für ein Flugzeug in einer dreidimensionalen Flugraumanzeige, wobei das System eine Anordnung zum Empfangen von Flugplandaten, eine Anordnung zum Empfangen von Flugzeug-Leistungsdaten, eine Anordnung zum Verarbeiten der Daten, um ausgewählte Flugbahndaten zu bilden, eine Anordnung zum Erzeugen von Symbolen (12/26) als Reaktion auf die ausgewählten Flugbahndaten, wobei die Symbole (12) Abgrenzungen um die ausgewählte Flugbahn zeigen, die das Anzeigen der Symbole vom Betrachtungspunkt der gegenwärtigen Position des Flugzeugs beinhalten, wobei das Symbol eine Reihe von Zielen definiert, durch die das Flugzeug fliegen sollte, um der Flugbahn zu folgen, und wenigstens einem der Symbole eine Anzeigevorrichtung (72) der Richtung zugeordnet ist, durch die das Flugzeug durch die von dem Symbol dargestellte Abgrenzung hindurch fliegen sollte, und eine Anordnung zum Anzeigen der Symbole in einer dreidimensionalen Luftraumanzeige aufweist.






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