DE102009032552A1 - A method of displaying overflown terrain on a display device aboard an aircraft - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung des überflogenen Geländes auf einem Anzeigegerät an Bord eines Luftfahrzeugs, wobei
- für die dargestellten Geländepunkte jeweils die momentanen Wahrscheinlichkeiten für eine Kollision des Luftfahrzeugs mit diesen Geländepunkten berechnet werden und
- die dargestellten Geländepunkte in Abhängigkeit von der zugeordneten Kollisionswahrscheinlichkeit koloriert werden.The invention relates to a method for displaying the overflown terrain on a display device on board an aircraft, wherein
- For the terrain points shown, the current probabilities for a collision of the aircraft with these terrain points are calculated and
- The terrain points shown are colored depending on the associated collision probability.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung des überflogenen Geländes auf einem geeigneten Anzeigegerät an Bord eines Luftfahrzeugs, z. B. auf der integrierten Anzeige eines elektronischen Fluginstrumentensystems (EFIS = Electronic Flight Instrument System).The The invention relates to a method for displaying the overflown Terrain on a suitable display device Board of an aircraft, z. B. on the integrated display of a electronic flight instrument system (EFIS = Electronic Flight Instrument system).
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Bei Flügen über hügliges oder bergiges Gelände und relativ unbekanntem Terrain, gepaart mit einer niedrigen Flughöhe über Grund, wie z. B. im Landeanflug oder bei operationellen Missionseinsätzen eines militärischen Transportflugzeugs oder bei Hubschraubern und Kleinflugzeugen mit relativ geringer, absoluter Gipfelhöhe, kann es zu ungewollten, bedrohlichen Annäherungen des Luftfahrzeugs an das Gelände kommen – insbesondere bei eingeschränkten Sichtverhältnissen.at Flights over hilly or mountainous terrain and relatively unknown terrain, coupled with a low altitude above Reason, such. B. in approach or operational mission missions a military transport plane or helicopters and small aircraft with relatively low, absolute summit heights, It can lead to unwanted, threatening approaches of the aircraft come to the site - especially in restricted Visibility.
Elektronische Fluginstrumentensysteme (EFIS) moderner Luftfahrzeuge sind mit einer sogenannten ”Moving Map” zur intuitiven, zeitgenauen Visualisierung der momentanen geo-referenzierten Position sowie der aktuellen Flugrichtung des Luftfahrzeugs über dem überflogenen Gelände ausgestattet.electronic Flight instrument systems (EFIS) of modern aircraft are equipped with a so-called "Moving Map" for intuitive, timely Visualization of the current geo-referenced position as well the current flight direction of the aircraft over the overflown Terrain equipped.
Die bekannten Darstellungsformen zur Visualisierung des Geländes auf einer ”Moving Map” beschränken sich zur Zeit auf die zwei folgenden grundlegenden Ansätze:
- a) Darstellung der absoluten, geographischen Höhen – analog der Farbgebung einer topographischen Karte.
- b) Darstellung der Geländehöhe in Relation zur momentanen Flughöhe des Luftfahrzeugs (dynamisch veränderlich) oder in Relation zur absoluten Gipfelhöhe des Luftfahrzeugs (statisch unveränderlich). Diese Form der Darstellung ist unter dem Begriff der höhenkodierten Farbgebung des Geländes bekannt.
- a) Representation of the absolute, geographical heights - analogous to the coloring of a topographical map.
- b) Representation of the terrain altitude in relation to the current altitude of the aircraft (dynamically variable) or in relation to the absolute altitude of the aircraft (static immutable). This form of representation is known by the concept of height-coded color of the terrain.
Der Vorteil der Darstellungsform b) gegenüber der von a) liegt in der Tatsache begründet, dass durch die höhenkodierte Farbgebung des Geländes eine zusätzliche Warnfunktionalität implementiert wird. Die für das Luftfahrzeug als bedrohlich eingestuften Bereiche des Terrains können bei dieser Form der Darstellung z. B. in rötlichen oder orangefarbenen Farbtönen besonders hervorgehoben werden, um eine visuelle Warnung zu generieren.Of the Advantage of the form of representation b) compared to that of a) justified in the fact that by the height-coded Coloring the site an additional warning functionality is implemented. The threat to the aircraft classified areas of the terrain can in this form of Representation z. B. in reddish or orange shades be specially highlighted to generate a visual warning.
Der
Nachteil der Darstellungsform b) liegt jedoch in der relativen Einfachheit
dieser Warnfunktionalität begründet. Dies führt
zu einer möglicherweise mangelhaften Differenzierung in
Bezug auf die tatsächliche Bedrohung des Geländes
für das Luftfahrzeug. Ein anschauliches Beispiel hierfür
ist in
Noch deutlicher wird der Nachteil der einfachen, höhenkodierten Farbgebung, wenn die als kritisch eingestuften Bereiche des Geländes mit ihrer roten bzw. orangefarbenen Warndarstellung hinter dem Luftfahrzeug liegen – in Bereichen also, von denen sich das Luftfahrzeug momentan entfernt oder sich nicht weiter annähert.Yet the disadvantage of the simple, height-coded is clearer Coloring, if classified as critical areas of the terrain with her red or orange warning behind the aircraft lie - in areas thus, of which the aircraft currently removed or not approaching.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine farbliche Geländedarstellung zu erzeugen, mit der man die tatsächliche Bedrohung des Geländes für das Luftfahrzeug zur Anzeige bringen kann.Of the The invention is therefore based on the object, a color terrain representation to generate the actual threat of the Terrain for the aircraft can be displayed.
Diese
Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sowie eine Vorrichtung,
die dieses Verfahren implementiert und zur Anzeige bringt, sind
Gegenstand von weiteren Patentansprüchen.These
Task is solved by the method according to
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Eine bekannte Darstellungsform zur Visualisierung des Geländes auf einer ”Moving Map” ist die sog. höhenkodierten Farbgebung des Geländes. Bei dieser Darstellungsform wird die Geländehöhe in Relation zur momentanen Flughöhe des Luftfahrzeugs (dynamisch veränderlich) oder in Relation zur absoluten Gipfelhöhe des Luftfahrzeugs (statisch unveränderlich) farblich hervorgehoben. Dadurch implementiert die höhenkodierte Farbgebung des Geländes eine einfache Warnfunktionalität, welche vor allen höheren Geländeerhebungen warnt – unabhängig von Flugrichtung, Fluglage, Geschwindigkeit, Abstand und weiteren relevanten Kenngrößen. Diese einfache Warnfunktionalität wird erfindungsgemäß so erweitert, dass die tatsächliche Bedrohung des Geländes für das Luftfahrzeug zur Anzeige gebracht wird.A well-known form of presentation for the visualization of the terrain on a "moving map" is the so-called height-coded Color of the terrain. In this form of presentation is the terrain height in relation to the current altitude of the aircraft (dynamically changeable) or in relation to the absolute height of the aircraft (static immutable) Highlighted in color. This implements the height-coded Coloring the terrain a simple warning functionality, which warns against all higher terrain surveys - independent of flight direction, attitude, speed, distance and more relevant characteristics. This simple warning functionality is extended according to the invention so that the actual Threat to the terrain for the aircraft Display is brought.
Dabei wird die tatsächliche Bedrohung des Geländes für das Luftfahrzeug ermittelt, in dem zu jedem dargestellten Punkt des Geländes die Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Luftfahrzeug mit diesem Geländepunkt kollidiert, berechnet wird. Das dargestellte Geländeprofil wird in Abhängigkeit von dieser Kollisionswahrscheinlichkeit eingefärbt bzw. farblich hervorgehoben (der Begriff ”Farbe” umfasst in diesem Zusammenhang auch Abstufungen oder Farbverläufe von Grautönen). Die berechnete Kollisionswahrscheinlichkeit wird in ein korrespondierendes Warnfarbenspektrum transformiert (z. B. von Grün oder Blau für geringe oder überhaupt keine Kollisionswahrscheinlichkeit zu Rot oder Orange für die höchste Gefahrenstufe).This will determine the real threat to the terrain of the aircraft by calculating the likelihood that the aircraft will collide with that terrain point for each point of the terrain represented. The The terrain profile shown is colored or highlighted in color as a function of this collision probability (the term "color" in this context also includes gradations or color gradients of gray tones). The calculated collision probability is transformed into a corresponding warning color spectrum (eg from green or blue for little or no collision probability to red or orange for the highest danger level).
Die Kollisionswahrscheinlichkeit wird dabei in Abhängigkeit zweier Klassen von Parametern berechnet:
- – Parameterklasse 1: geometrische Geländeparameter – hierzu zählen:
- – der relative Ortsunterschied des Luftfahrzeugs zu Geländeerhebungen nach Distanz und Höhe
- – weitere Parameter zur ortsabhängigen Beschreibung des Geländes in Relation zum Luftfahrzeug
- – Parameterklasse 2: physikalisch/flugdynamische Kenngrößen des Luftfahrzeugs – hierzu zählen:
- – die momentanen Werte für Fluggeschwindigkeit, Beschleunigung, Drehraten
- – die Fluglage (Rollwinkel, Nickwinkel, Gierwinkel)
- – die absolute Gipfelhöhe des Luftfahrzeugs
- – Flugleistungsdaten des Luftfahrzeugs (wie z. B. maximales Steig- und Sinkvermögen)
- – weitere Parameter, die die Flugdynamik des Luftfahrzeugs beeinflussen (z. B. die Konfiguration von Landeklappen und Fahrwerk etc.).
- - Parameter class 1: geometric terrain parameters - these include:
- - The relative difference in the location of the aircraft to terrain surveys by distance and altitude
- - Further parameters for the location-dependent description of the terrain in relation to the aircraft
- - Parameter class 2: physical / flight dynamic characteristics of the aircraft - these include:
- - the current values for airspeed, acceleration, yaw rates
- The attitude (roll angle, pitch angle, yaw angle)
- - the absolute maximum height of the aircraft
- - Flight performance data of the aircraft (such as maximum climbing and sinking capacity)
- - other parameters that affect the flight dynamics of the aircraft (eg the configuration of flaps and landing gear etc.).
Darüber hinaus können weitere Einflussgrößen, z. B. aus der Meteorologie (Windrichtung und -stärke) sowie Werte aus einer Flugpfadprädiktion (z. B. von einem Ground Collision Avoidance System (GCAS)) für die Berechnung der Kollisionswahrscheinlichkeit berücksichtigt werden.About that In addition, other influencing factors, z. B. from meteorology (wind direction and strength) and Values from an air path prediction (eg from a ground Collision Avoidance System (GCAS)) for the calculation of Collision probability are taken into account.
Durch Berücksichtigung all dieser Kenngrößen ergibt sich ein wesentlich differenzierteres und präziseres Abbild der realen, tatsächlichen Bedrohung des Geländes für das Luftfahrzeug. Dieses Abbild der tatsächlichen Bedrohung wird – im Sinne der Erfindung – als das momentane Bedrohungspotential des Geländes interpretiert. Dieses Bedrohungspotential kann, z. B. in der EFIS-Darstellung einer ”Moving Map”, zur Anzeige gebracht werden – d. h. es wird analog zu einem Wetterradar eine Art ”Bedrohungsradar” implementiert, das in der Lage ist, die tatsächliche Bedrohung des Geländes für das Luftfahrzeug zu visualisieren. Damit wird die bekannte ”Moving Map” in eine intelligente ”Moving Threat Map” transferiert.By Consideration of all these parameters results in a much more differentiated and more precise Image of the real, actual threat to the terrain for the aircraft. This image of the actual Threat is - in the sense of the invention - as interpreted the current threat potential of the terrain. This threat potential can, for. B. in the EFIS representation of a "Moving Map ", to be displayed - d. H. it will analogous to a weather radar implemented a kind of "threat radar", that is capable of real the threat of the terrain visualize for the aircraft. Thus, the well-known "Moving Map "into an intelligent" Moving Threat Map "transferred.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass gezielt nur noch diejenigen Geländebereiche mit den kritischen Warnfarben (z. B. Rot oder Orange) dargestellt werden, die für das Luftfahrzeug tatsächlich eine entsprechend ernste Bedrohung darstellen und dass andererseits diejenigen Geländebereiche, von denen keine unmittelbare Bedrohung ausgeht, niemals in grellen Warnfarben leuchten. Damit kann der Pilot bei der Einschätzung der momentanen Situation besser unterstützt bzw. entlastet werden und dies kann helfen die Flugsicherheit – insbesondere bei kritischen Missionen oder Landeanflügen – zu erhöhen.Of the Advantage of the invention is that targeted only those Terrain areas with the critical warning colors (eg red or orange) representing the aircraft actually pose a correspondingly serious threat and that, on the other hand, those terrain areas of which no immediate threat, never in bright warning colors to shine. Thus, the pilot in the assessment of current situation better supported or relieved and this can help the flight safety - in particular on critical missions or landing approaches - too increase.
Die erfindungsgemäße Darstellung ist nicht auf die klassische 2-dimensionale Kartendarstellung (Ebenenprojektion) einer ”Moving Map” beschränkt. Sie kann ebenso gut auf eine räumliche bzw. perspektivische Darstellung des Geländes auf einem sog. ”Synthetic Vision Display” übertragen werden. In der entsprechenden 3-dimensionalen Geländedarstellung des ”Synthetic Vision Displays” wird dann ebenfalls die tatsächliche Bedrohung des Geländes für das Luftfahrzeug anhand der korrespondierenden Verteilung des Warnfarbenspektrums intuitiv ablesbar sein.The inventive representation is not on the classic 2-dimensional map display (plane projection) of a "Moving Map "limited. She may as well be on one spatial or perspective representation of the terrain transmitted on a so-called "Synthetic Vision Display" become. In the corresponding 3-dimensional terrain representation of the "Synthetic Vision Display" will then too the actual threat to the site for that Aircraft based on the corresponding distribution of the warning color spectrum be intuitively readable.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert.The The invention will be described in more detail below with reference to figures explained.
- –
101 : höchste Geländeerhebungen - –
102 : momentane Position des Luftfahrzeugs - –
103 : auf Basis der momentanen Fluglage vorausberechneter Flugpfad des Luftfahrzeugs
- -
101 : highest terrain elevations - -
102 : current position of the aircraft - -
103 : on the basis of the current attitude precalculated flight path of the aircraft
- –
201 : höchste Geländeerhebungen - –
202 –104 : stufenweise niedrigere Geländeerhebungen - –
205 : momentaner Steuerkurs - –
206 : momentane Position des Luftfahrzeugs
- -
201 : highest terrain elevations - -
202 -104 : gradually lower terrain elevations - -
205 : current heading - -
206 : current position of the aircraft
- –
301 : auf Basis der momentanen Fluglage vorausberechneter Flugpfad des Luftfahrzeugs
- -
301 : on the basis of the current attitude precalculated flight path of the aircraft
- –
401 : hohe Geländeformation in relativ großer Entfernung - –
402 : mittelhohe Geländeformation in mittlerer Entfernung - –
403 : niedrige Geländeformation in relativ geringer Entfernung - –
404 : Flugrichtungsvektor des anfliegenden Luftfahrzeugs
- -
401 : high terrain formation at a relatively long distance - -
402 : mid-high terrain formation in the middle distance - -
403 : low terrain formation at a relatively short distance - -
404 : Flying direction vector of approaching aircraft
- –
501 : Ort des Luftfahrzeugs und seine momentane Bewegungsrichtung v → - –
502 : Elevation des Geländes am Ort r → 1 - –
503 : Elevation des Geländes am Ort r → 2
- -
501 : Location of the aircraft and its current direction of motion v → - -
502 : Elevation of the terrain at location r → 1 - -
503 : Elevation of the terrain at location r → 2
- –
601 : Geländebereich mit dem größten Bedrohungspotential für das Lfz. - –
602 –604 : stufenweise geringeres Bedrohungspotential für das Lfz.
- -
601 : Terrain area with the greatest threat potential for the Lfz. - -
602 -604 : gradual lower threat potential for the Lfz.
- –
701 : Geländebereich mit dem größten Bedrohungspotential für das Lfz. - –
702 –703 : stufenweise geringeres Bedrohungspotential für das Lfz.
- -
701 : Terrain area with the greatest threat potential for the Lfz. - -
702 -703 : gradual lower threat potential for the Lfz.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG IM DETAILDESCRIPTION OF THE INVENTION IN DETAIL
In
Der
Nachteil der Warnfunktion einer reinen höhenkodierten Farbgebung
der ”Moving Map” wird in
Die
tatsächliche Bedrohung des Geländes für
ein Luftfahrzeug geht nicht notwendigerweise von den höchsten
Geländeerhebungen aus. Man kann leicht Situationen finden,
in denen sogar relativ niedrige Geländestrukturen in räumlicher
Nähe zum Luftfahrzeug deutlich kritischer sind, als größerer
Erhebungen, die weiter entfernt liegen (vgl. hierzu
Um die tatsächliche Bedrohung des Luftfahrzeugs zu beschreiben, wird der bereits oben erwähnte Begriff des Bedrohungspotentials fT eingeführt. Darunter wird hier die Summe aller verfügbarer Informationen verstanden, welche jedem Ort (φLAT, λLON, hALT) im Gelände eine Kollisionswahrscheinlichkeit PC des Luftfahrzeugs mit diesem Geländepunkt eindeutig zuordnet.To describe the actual threat of the aircraft, the concept of threat potential f T mentioned above is introduced. This is understood here as the sum of all available information which unambiguously assigns a collision probability P C of the aircraft with this terrain point to each location (φ LAT , λ LON , h ALT ) in the terrain.
Das
Bedrohungspotential fT kann als eine funktionale
Abbildung des Raumes I der geometrischen Geländeparameter
sowie der physikalisch/flugdynamischen Luftfahrzeugkenngrößen
auf das rechts offene Einheitsintervall [0, 1) ∊ R aufgefasst
werden:
- Δh:
- rel. Höhendifferenz zw. dem Lfz. und dem Ort (φLAT, λLON, hALT)
- Δd:
- euklidische Distanz zw. dem Lfz. und dem Ort (φLAT, λLON, hALT)
- v → AV:
- Geschwindigkeitsvektor des Lfz.
- a → AV:
- Beschleunigungsvektor des Lfz.
- (Ψ, ϑ, φ)AV:
- Flugrichtung und -lage des Lfz.
- .delta.h:
- rel. Height difference betwee the Lfz. And the place (φ LAT , λ LON , h ALT )
- .DELTA.d:
- Euclidean distance between the vehicle and the place (φ LAT , λ LON , h ALT )
- v → AV:
- Speed vector of the lfz.
- a → AV :
- Acceleration vector of the Lfz.
- (Ψ, θ, φ) AV :
- Flight direction and position of the Lfz.
Das Bedrohungspotential fT beschreibt den Einfluss von geometrischen sowie physikalisch/flugdynamischen Randbedingungen zwischen Luftfahrzeug und Gelände bei der Bestimmung einer Kollisionswahrscheinlichkeit bez. des Geländepunktes (φLAT, λLON, hALT). Hierbei ist in Definition (1) – in Abhängigkeit einer konkreten Realisierung zur Berechnung des Bedrohungspotentials fT – die Berücksichtigung weiterer Parameter und Kenngrößen leicht möglich, wie z. B.:
- • absolute Gipfelhöhe des Luftfahrzeugs
- • Flugleistungsdaten des Luftfahrzeugs (wie Steig- und Sinkvermögen etc.)
- • weitere Parameter, welche die Flugdynamik des Luftfahrzeugs beeinflussen (z. B. die Konfiguration von Landeklappen und Fahrwerk etc.).
- • meteorologische Daten (wie Windrichtung und -stärke)
- • Kenngrößen einer Flugpfadprädiktion
- • flugdynamische Optimierungen wie z. B. die Ausnutzung eines momentanen Geschwindigkeitsüberschusses des Luftfahrzeugs bei der Berechnung einer anteiligen Umwandlung von kinetischer Energie in eine Flughöhenreserve (potentielle Energie).
- • absolute peak height of the aircraft
- • flight performance data of the aircraft (such as climbing and sinking capacity, etc.)
- • other parameters that influence the flight dynamics of the aircraft (eg the configuration of flaps and landing gear, etc.).
- • meteorological data (such as wind direction and strength)
- • Characteristics of a flight path prediction
- • flight dynamics optimization such. For example, taking advantage of a momentary overspeed of the aircraft in calculating a proportionate conversion of kinetic energy into a flight reserve (potential energy).
Aus der Definition (1) ergibt sich eine zu jedem Zeitpunkt t aktuelle Wahrscheinlichkeit PC für die Kollision des Luftfahrzeugs mit irgendeinem Ort (φLAT, λLON, hALT) des überflogenen Geländes.From definition (1), there is obtained at each instant t actual probability P C for the collision of the aircraft with any location (φ LAT , λ LON , h ALT ) of the overflown terrain.
Ein in dieser Art und Weise mathematisch konstruiertes Bedrohungspotential ist direkt proportional zu den Auswirkungen und Konsequenzen einer Annäherung des Luftfahrzeugs an eine gegebene Geländestruktur. Je größer das Bedrohungspotential fT ist, desto größer sind die daraus resultierenden Konsequenzen für das Luftfahrzeug – an deren Ende eine mögliche Kollision mit dem Gelände steht.A mathematically constructed threat potential in this manner is directly proportional to the effects and consequences of approaching the aircraft to a given terrain structure. The greater the threat potential f T , the greater are the resulting consequences for the aircraft - at the end of which there is a potential collision with the terrain.
Im
Beispielszenario von
Das Bedrohungspotential fT aus Definition (1) lässt sich auf Grund seiner mathematischen Konstruktion über jedem beliebigen digitalen Elevationsmodell des überflogenen Geländes berechnen.The threat potential f T from Definition (1) can be calculated on the basis of its mathematical construction over any digital elevation model of the overflown terrain.
In Abhängigkeit der in einem bestimmten Luftfahrzeugtyp zur Verfügung stehenden Parameter und Kenngrößen sind dem Fachmann numerische Verfahren bekannt, welche zur Berechnung eines Bedrohungspotentials fT gemäß Definition (1) benutzt werden können. Dies gilt insbesondere für folgende Veröffentlichungen:
- •
US 5 555 175 A - •
DE 197 09 097 A1 - •
US 2007/0055418 A1 - •
EP 1 369 665 A2
- •
US 5 555 175 A - •
DE 197 09 097 A1 - •
US 2007/0055418 A1 - •
EP 1 369 665 A2
Auch eine Kombination aus den oben benannten Verfahren ist für eine konkrete Berechnung des Bedrohungspotentials fT gemäß Definition (1) denkbar.A combination of the above-mentioned methods is also conceivable for a concrete calculation of the threat potential f T according to definition (1).
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Warnfunktionalität einer ”Moving Map”-Darstellung an der für das Luftfahrzeug jeweils tatsächlichen Bedrohung durch das Gelände ausgerichtet. Dabei wird die tatsächliche Bedrohung durch das Bedrohungspotential fT mathematisch eindeutig beschrieben. Durch fT ist es möglich, jedem Ort (φLAT, λLON, hALT) des dargestellten Geländes eine Kritikalität zu zuordnen, welche die momentane Wahrscheinlichkeit PC dafür angibt, dass das Luftfahrzeug mit eben diesem Ort kollidiert. Durch diese Eigenschaft von fT ist es möglich in der Kartendarstellung der ”Moving Map” ein situationsabhängiges Bewusstsein für konkrete Bedrohungen beim Piloten hervorzurufen. Dieser Umstand unterscheidet die vorliegende Erfindung wesentlich von bekannten sog. ”Ground Collision Avoidance Systemen”, die i. d. R. nur eine einzige Ausweichflugbahn für das Luftfahrzeug berechnen – was fast immer mit dem akustischen Warnkommando: ”Pull up” endet. Besitzt der Pilot jedoch gemäß der Erfindung ein situationsabhängiges Bewusstsein über die tatsächliche Bedrohung jedes Punktes des ihn umgebenden Geländes, ist es z. B. durch vorausschauende Kursänderungen möglich, gefährliche ”Pull up”-Situationen zu vermeiden.In accordance with the present invention, the warning functionality of a "moving map" representation is aligned with the actual threat to the aircraft from the terrain. The actual threat posed by the threat potential f T is mathematically unambiguously described. By f T it is possible to assign a criticality to each location (φ LAT , λ LON , h ALT ) of the illustrated terrain, which indicates the instantaneous probability P C for the aircraft to collide with precisely that location. Through this property of f T it is possible in the map presentation of the "Moving Map" to create a situational awareness of specific threats to the pilot. This fact differentiates the present invention substantially from known so-called. "Ground collision avoidance systems", which usually only calculate a single alternate trajectory for the aircraft - which almost always ends with the acoustic warning command: "pull up". However, if the pilot according to the invention has a situation-dependent awareness of the actual threat to each point of the surrounding terrain, it is z. For example, it is possible to avoid dangerous pull-up situations by making predictive changes to the course.
Praktisch gesehen kann es – im gemäß Definition (1) nie erreichbaren Extremfall – nur mit denjenigen Geländepunkten zu einer Kollision kommen, für welche sich eine Kollisionswahrscheinlichkeit von PC = 1 ergibt. Alle anderen Bereiche des Geländes besitzen notwendigerweise eine geringere Kollisionswahrscheinlichkeit von PC < 1. Es existieren auf Grund der momentanen Position und Fluglage des Luftfahrzeugs i. a. stets größere Geländebereiche, für die es physikalisch/flugdynamisch unmöglich ist, dass das Luftfahrzeug mit ihnen kollidiert (PC = 0). Letzteres gilt insbesondere für Geländebereiche, welche z. B. weit hinter dem Luftfahrzeug, in entgegengesetzter Flugrichtung, liegen.In practical terms - in the extreme case never attainable according to definition (1) - a collision can only occur with those terrain points for which a collision probability of P C = 1 results. All other areas of the terrain necessarily have a lower collision probability of P C <1. Due to the current position and attitude of the aircraft, there are always larger terrain areas for which it is physically impossible to collide with the aircraft (P C = 0). The latter is especially true for terrain areas which z. B. far behind the aircraft, in the opposite direction of flight, are.
Gemäß der
Erfindung wird die zu jedem Ort (φLAT, λLON, hALT) des Geländes
mittels fT berechnete, momentane Kollisionswahrscheinlichkeit
PC in ein Warnfarbenspektrum transformiert.
Anschließend wird die entsprechende Geländedarstellung
der ”Moving Map” mit der sich aus PC ergebenden
Farbverteilung koloriert. Dabei wird das Warnfarbenspektrum Wc so aufgebaut, dass jeder Kollisionswahrscheinlichkeit
PC eindeutig eine korrespondierende Warnfarbe
c ∊ Wc zugeordnet wird:
Die sich aus Definition (2) ergebende Farbverteilung über allen Geländepunkten (φLAT, λLON, hALT) der ”Moving Map” entspricht somit der tatsächlichen, momentanen Bedrohung dieses Geländes für das Luftfahrzeug zur Zeit t. Die Farbverteilung ist ein eindeutiges Abbild des Bedrohungspotentials fT.The color distribution over all terrain points (φ LAT , λ LON , h ALT ) of the "Moving Map" resulting from Definition (2) thus corresponds to the actual instantaneous threat to this terrain for the aircraft at time t. The color distribution is a clear image of the threat potential f T.
Die konkrete Wahl eines geeigneten Warnfarbenspektrums Wc zur Visualisierung der tatsächlichen Bedrohung des Geländes für das Luftfahrzeug ist einerseits von den HW-Eigenschaften der verwendeten ”Moving Map” und andererseits von den Anforderungen an das verwendete Mensch-Maschinen-Interface (HMI) abhängig. Es ist vorteilhaft – analog zu den bereits bisher verwendeten Farbdarstellungen – diejenigen Geländebereiche, von denen momentan die größte Bedrohung ausgeht, mit entsprechenden Rot- oder Orangetönen zu kolorieren. Zulässig wäre hierbei auch, dass mehreren, etwa gleichgroßen Kollisionswahrscheinlichkeiten eine gemeinsame Warnfarbe c ∊ Wc zugeordnet wird, d. h. dass das verwendete Warnfarbenspektrum nicht notwendig stetig, sondern auch diskret aufgebaut sein kann. Analog gilt dies für eine diskrete Berechnung von PC in Abhängigkeit der räumlichen Auflösung des zugrundeliegenden, digitalen Geländemodels (Terrain-Elevationsdatenbank). Es ist anzumerken, dass die konkrete Wahl des verwendeten Warnfarbenspektrums Wc sowie eine stetige oder diskrete Berechnung der ortsabhängigen Kollisionswahrscheinlichkeiten PC für das grundlegende Konzept der Erfindung ohne Belang sind, sondern lediglich verschiedene vorteilhafte Ausführungen darstellen.The concrete choice of a suitable warning color spectrum W c for visualizing the actual threat to the terrain for the aircraft depends, on the one hand, on the HW properties of the "moving map" used and, on the other hand, on the requirements for the man-machine interface (HMI) used. It is advantageous - analogous to the previously used color representations - those terrain areas of which currently the biggest threat emanates to color with corresponding red or orange shades. It would also be permissible in this case for a common warning color c ε W c to be assigned to a plurality of approximately equal collision probabilities, ie that the warning color spectrum used can not necessarily be continuous, but also discrete. Analogously, this applies to a discrete calculation of P C as a function of the spatial resolution of the underlying digital terrain model (terrain elevation database). It should be noted that the specific choice of the used warning color spectrum W c and a continuous or discrete calculation of the location-dependent collision probabilities P C for the basic concept of the invention are irrelevant, but merely represent various advantageous embodiments.
In
Ein
weiteres Beispiel für die erfindungsgemäße
Kartendarstellung zeigt
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- - EP 1369665 A2 [0035] - EP 1369665 A2 [0035]
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