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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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Die
vorhergehenden und weitere Merkmale der Erfindung werden durch die
beigefügten
Ansprüche
definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
Veranschaulichung eines dreidimensionalen Luftraumbildes, das sich
aus der Technik der vorliegenden Erfindung ergibt;
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2 eine
schematische Veranschaulichung eines Computersystems, das geeignet
ist, um die vorliegende Erfindung auszuführen;
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3 ein
Ablaufdiagramm, das das Verfahren zum Erzeugen einer Flugbahn aus
verschiedenen eingegebenen Parametern veranschaulicht;
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4 eine
Veranschaulichung einer dreidimensionalen Luftraumanzeige, die eine
Kompassrose aufweist, die sich aus der Anwendung der vorliegenden
Erfindung ergibt.
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BESCHREIBUNG
VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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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" 26a–26b 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.