DE60304053T2

DE60304053T2 - Nichtlineare elektronische anzeige dynamischer flugzeugparameter

Info

Publication number: DE60304053T2
Application number: DE60304053T
Authority: DE
Inventors: John St-Bruno MARIS
Original assignee: Marinvent Corp
Current assignee: Marinvent Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: US7062364B2; CN1688868A; EP1546655A2; CN100547353C; EP1546655B1; JP4246155B2; WO2004031833A2; JP2006501097A; US20040113816A1; AU2003266895A8; BR0314374B1; DE60304053D1; BR0314374A; WO2004031833A3; CA2494050C; ATE320588T1; CA2494050A1; AU2003266895A1; ES2260639T3

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Flugzeuginstrumente. Genauer befaßt sich diese Erfindung mit Anzeigen für dynamische Parameter von Flugzeugen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Messung und Anzeige von dynamischen Parametern eines Flugzeugs ist eine Grundvoraussetzung für die einwandfreie Kontrolle, Steuerung und Validierung der Position und Geschwindigkeit eines Flugzeugs.
Es ist bekannt, daß die Messung der Höhe und Vertikalgeschwlndigkeit eines Flugzeugs durch barometrische oder andere Mittel eine ausgereifte Technologie ist, die auf Prinzipien beruht, die seit dem ersten Einsatz von Altimetern und Vertikalgeschwindigkeitsanzeigen (VSI) relativ unverändert geblieben sind.
Im Gegensatz dazu haben sich die "modernen" Altimeteranzeigen in vier getrennten Schritten entwickelt.
Eine früheste moderne Variante, der "three-pointer" (Dreizeiger) besteht aus einer kreisförmigen Analoganzeige, die drei konzentrische Zeiger aufnimmt, deren Stellung auf einer gemeinsamen Skala abgelesen wird. Je ein Zeiger dient zur Anzeige der 100er, 1000er und 10000er der Höhe in Fuß, wie in 1a gezeigt ist. In dieser Beschreibung wird das Längenmaß "Fuß" verwendet, und 100 Fuß entsprechen etwa 304,8 Meter.
Dieses Format ist schwer zu interpretieren, insbesondere in dynamischen Situationen. Die Verwendung dieser Technologie führte zu etlichen Luftverkehrsunfällen, weil der kleine 10000 Fuß Zeiger leicht von größeren Zeigern verdeckt wird, was zu Interpretationsfehlern führt, die Vielfachen von 10000 Fuß entsprechen. Diese Tendenz wurde inakzeptabel mit dem Aufkommen von Düsenstrahlflugzeugen, deren hohe Steig- und Sinkraten das Dreizeiger-Altimeter praktisch nutzlos machten. Dem Fachmann wird bewußt sein, daß das Dreizeiger-Altimeter in Flugzeugen mit niedriger Leistung für den allgemeinen Luftverkehr noch weithin in Gebrauch ist.
Eine zweite Generation von mechanischen Altimetern, das "Counter-Pointer" Altimeter (Zähler/Zeiger-Altimeter), ist eine Verfeinerung des Dreizeiger-Altimeters und weist einen einzigen 100 Fuß Zeiger auf, der eine kreisförmige Skala überstreicht, mit einer zusätzlichen digitalen Anzeige der Höhe auf einer Trommel oder einem Zähler auf der Fläche des Instruments, wie in 1b gezeigt ist.
Obgleich die Einzelheiten der digitalen Anzeige, etwa ihr kleinstes digitales Höheninkrement, bei verschiedenen Ausführungsformen variieren, bleibt das Prinzip unverändert. Zu den hauptsächlichen Vorteilen des Zähler/Zeiger-Altimeters gehören die Leichtigkeit der Interpretation und die Beseitigung der potentiellen 10000 Fuß Interpretationsfehler.
Eine dritte Generation von Altimetern umfaßt ein sich bewegendes vertikales Höhenband, das gegen einen zentralen stationären Zeiger abgelesen wird, wie in 2 gezeigt ist. Das Instrument enthält typischerweise eine digitale Anzeige der Höhe des Flugzeugs benachbart zu der Bandanzeige.
Verfeinerungen dieses Systems umfassen die Bereitstellung einer Vertikalgeschwindigkeitsanzeige benachbart zu der Höhenskala, was es dem Piloten erlaubt, die Höhe und Vertikalgeschwindigkeit mit einer minimalen Augenbewegung simultan zu überwachen.
Eine aktuelle Generation von Altimetern spiegelt einen Übergang von mechanischen Instrumenten zu elektronischen Fluginstrumenten (Eletronic Flight Instrument Systems; EFIS) und Head-Up Displays (HUD) wieder. Solche Systeme haben es ermöglicht, die Höhenanzeige von etwaigen "physikalischen" Altimeterinstrumenten zu entkoppeln und dadurch neue Displayformate einzubeziehen.
Die oben beschriebenen modernen Altimeterformate haben etliche wichtige Nachteile.
Außer bei sehr geringen Höhen findet keine analoge Darstellung der Höhe des Flugzeugs über der Höhenreferenz statt, die typischerweise durch den mittleren Meeresspiegel (Normal Null; mean see-level (MSL)) gebildet wird. Dies liegt daran, daß bei großen Höhen, wegen des Skalierungskompromisses zwischen adäquater Auflösung und adäquatem Anzeigebereich weder der Zähler/Zeiger- noch das Band-Altimeter die Höhenreferenz zeigen können. Mit anderen Worten, der analoge Teil die ser Altimeter kann nur ein relativ schmales Höhenband um die aktuelle Höhe des Flugzeugs herum anzeigen, und dieses Höhenband enthält typischerweise nicht den Nullpunkt. Dies ist ein wesentlicher Nachteil, wenn man bedenkt, daß Menschen Anderungsraten von analogen Daten (z.B. Zeigern) wesentlich besser bewerten können als digitale Daten, und daß die simultane Anzeige des Nullpunktes und der Höhenreferenz kritisch ist, insbesondere in sehr dynamischen Situationen. Mit traditionellen Implementierungen war es nicht möglich, die Höheninformation in der bevorzugten analogen Form und gleichzeitig sowohl den Nullpunkt als auch die aktuelle Höhe anzuzeigen.
Des weiteren ist die Auflösung der mechanischen Altimeter im allgemeinen bei allen Höhen festgelegt, obgleich Flugoperationen unter unterschiedlichen Umständen unterschiedliche Auflösungen erfordern mögen (z.B. ist bei geringeren Höhen, wo der Bodenabstand am kritischsten ist, eine höhere Auflösung wünschenswert).
Hinsichtlich der Luftgeschwindigkeit des Flugzeugs ist es bekannt, daß die Messung der Luftgeschwindigkeit des Flugzeugs mit pitot-statischen Mitteln ebenfalls als eine sehr ausgereifte Technologie bekannt ist, die auf Prinzipien beruht, die seit dem Einsatz der ersten Luftgeschwindigkeitsanzeigen (ASI weitgehend unverändert geblieben sind. Moderne Luftgeschwindigkeitsanzeigen haben eine von zwei Formen: eine Kreisskalen/Zeiger-Anzeige, gelegentlich ergänzt durch einen digitalen Zähler, und die Anzeige mit festem Zeiger und beweglichem Band, die typischerweise in Electronic Flight Instrument Systems (EFIS) und Head-Up Displays (HUD) verwirklicht ist, wie in 3 gezeigt ist. Diese beiden Formate haben einen gemeinsamen wichtigen Nachteil, sie benutzen eine feste Skala, die einen Kompromiß zwischen Auflösung und Skalenbereich erfordert. Mit anderen Worten, eine große Skala ist leichter ablesbar, hat jedoch einen relativ schmalen Bereich, wohingegen eine kleinere Skala einen großen Bereich ermöglicht, jedoch die Lesbarkeit beeinträchtigt.
Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung, die die oben genannten Nachteile überwinden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Anzeige eines dynamischen Parameters eines Flugzeugs zu schaffen, bei der eine flexible, dynamische Skala für den Parameter verwendet wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Anzeige eines dynamischen Parameters eines Flugzeugs mit Hilfe einer flexiblen, dynamischen Skala für den Parameter zu schaffen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Anzeige eines gemessenen Höhensignals eines Flugzeugs zusammen mit einer flexiblen Höhenskala zu schaffen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Anzeige eines gemessenen Luftgeschwindigkeitssignals eines Flugzeugs zusammen mit einer flexiblen Geschwindigkeitsskala zu schaffen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Anzeige eines Vertikalgeschwindigkeitswertes eines Flugzeugs zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Anzeige eines dynamischen Parameters eines Flugzeugs vorgesehen, mit einer Verarbeitungseinheit, die ein Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus und einen Ablesewert des genannten dynamischen Parameters empfängt und ein Anzeigesignal festlegt, und einer Anzeigeeinheit, die eine Skala anzeigt, die sich in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Anzeigealgorithmus dynamisch und nichtlinear ändert, wobei die Anzeigeeinheit weiterhin einen Zeiger darstellt, der in Übereinstimmung mit dem Ablesewert des dynamischen Parameters auf die Skala zeigt, wodurch ein Bereich des Ablesewertes des dynamischen Parameters hervorgehoben wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Anzeige eines dynamischen Parameters eines Flugzeugs geschaffen, das die folgenden Schritte umfaßt: Bereitstellen eines Ablesewertes des dynamischen Parameters, Erzeugen einer Skala, die sich dynamisch und nichtlinear ändert, unter Verwendung des bereitgestellten Ablesewertes des dynamischen Parameters und eines Signals für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus, und eines Zeigers, der in Übereinstimmung mit dem Ablesewert des dynamischen Parameters des Flugzeugs auf die Skala zeigt, und Anzeigen der Skala zusammen mit dem Zeiger, um dadurch einen Bereich der Ablesewerte des dynamischen Parameters hervorzuheben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Anzeige eines dynamischen Parameters eines Flugzeugs geschaffen, mit einer Anzeigeeinheit, die ein Anzeigesignal empfängt und eine Skala darstellt, die sich in Übereinstimmung mit einem ausgewählten Anzeigealgorithmus dynamisch und nichtlinear ändert, wobei die Anzeige weiterhin einen Zeiger darstellt, der in Übereinstimmung mit einem Ablesewert des dynamischen Parameters auf die Skala zeigt, um dadurch einen Bereich der Ablesewerte des dynamischen Parameters hervorzuheben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verdeutlicht durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
1a eine Frontansicht eines herkömmlichen Dreizeiger-Altimeters; wobei zu erkennen ist, daß Anstrengungen erforderlich sind, um die Ablesewerte der drei Zeiger zu einem kohärenten Höhenwert zu synthetisieren, und daß der kleine 10000 Fuß Zeiger durch einen größeren Zeiger verdeckt werden kann:
1b eine Frontansicht eines herkömmlichen Zähler/Zeiger-Altimeters;
2 eine Frontansicht einer herkömmlichen Ausführungsform eines Band-Altimeters; wobei der Fachmann erkennt, daß infolge des kleinen Teils des hypothetischen "Bandes", das aufgrund von Skalenbeschränkungen sichtbar ist, ein Nullpunkt-, Meeresspiegel- oder Grund-Referenzdatum fehlt;
3 eine Frontansicht einer herkömmlichen Anzeige mit festem Zeiter und beweglichem Band, wie sie typischerweise in Electronic Flight Instrument Systems (EFIS) und Head-Up Displays (HUD) verwirklicht ist;
4 ein Blockdiagramm einer nichtlinearen elektronischen Anzeige für einen dynamischen Parameter eines Flugzeugs, mit einer Verarbeitungseinheit und einer Anzeigeeinheit in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Flußdiagramm, das zeigt, wie das nichtlineare elektronische Display für einen dynamischen Parameter des Flugzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung arbeitet;
6 ein Diagramm, das ein erstes Beispiel eines dynamischen Parameterbandes zeigt, wie es bei einem nichtlinearen elektronischen Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs vorgesehen ist;
7 ein Diagramm, das ein zweites Beispiel für das dynamische Parameterband zeigt, das bei dem nichtlinearen elektronischen Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs vorgesehen ist;
8 ein Diagramm, das ein drittes Beispiel für das dynamische Parameterband zeigt, das bei dem nichtlinearen elektronischen Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs vorgesehen ist;
9 ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform des nichtlinearen elektronischen Displays für den dynamischen Parameter des Flugzeugs zeigt, wobei der dynamische Parameter die Höhe ist;
10 ein Flußdiagramm, das zeigt, wie das nichtlineare elektronische Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs in der ersten Ausführungsform der Erfindung arbeitet, wenn der dynamische Parameter die Höhe ist;
11 eine Abbildung, die ein erstes Beispiel für das nichtlineare elektronische Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs in der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei der dynamische Parameter die Höhe ist;
12 ein Bild, das ein zweites Beispiel für das nichtlineare elektronische Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs in der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei der dynamische Parameter die Höhe ist;
13 ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform des nichtlinearen elektronischen Displays für den dynamischen Parameter des Flugzeugs zeigt, wenn der dynamische Parameter die Geschwindigkeit ist,
14 ein Flußdiagramm, das zeigt, wie das nichtlineare elektronische Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs in der zweiten Ausführungsform der Erfindung arbeitet, wenn der dynamische Parameter die Geschwindigkeit ist; und
15 eine Abbildung, die ein Beispiel für das nichtlineare elektronische Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs in der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wenn der dynamische Parameter die Geschwindigkeit ist.
Es sei angemerkt, daß gleiche Merkmale in allen beigefügten Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines nichtlinearen elektronischen Displays 5 für einen dynamischen Parameter eines Flugzeugs gezeigt.
Das nichtlineare elektronische Display 5 für den dynamischen Parameter des Flugzeugs umfaßt eine Verarbeitungseinheit 8 und eine Anzeigeeinheit 10. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verarbeitungseinheit 8 ein digitaler Computer oder Mikroprozessor, während die Anzeigeeinheit 10 entweder ein Electronic Flight Instrument System (EFIS), ein Multifunktionsdisplay (MFD) oder ein Head-Up Display (HUD) ist, wobei all diese Displays dem Fachmann bekannt sind.
Die Verarbeitungseinheit 8 empfangt ein Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus, das von einer Benutzerschnittstelle 6 bereitgestellt wird, und ein Signal für einen gemessenen dynamischen Parameter, das von einer Meßeinrichtung 12 für den dynamischen Parameter bereitgestellt wird.
Die Verarbeitungseinheit 8 liefert ein Anzeigesignal für den dynamischen Parameter an die Anzeigeeinheit 10.
In 5 ist gezeigt, wie das nichtlineare elektronische Display 5 für den dynamischen Parameter in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung arbeitet.
Gemäß Schritt 20 wird ein Anzeigealgorithmus mit Hilfe der Benutzerschnittstelle 6 ausgewählt. Das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus wird von der Benutzerschnittstelle 6 an die Verarbeitungseinheit 8 übermittelt.
In einer Ausführungsform wird der Anzeigealgorithmus von einem Piloten des Flugzeugs ausgewählt, während in einer anderen Ausführungsform der Erfindung der Anzeigealgorithmus durch den Luftdaten- oder Display-Computer oder dergleichen ausgewählt wird. Für einfache Ausführungsformen kann der Anzeigealgorithmus ein fester Algorithmus sein, der nicht durch den Benutzer wählbar ist.
Gemäß Schritt 22 wird ein Signal für den dynamischen Parameter mit der Meßeinrichtung 12 gemessen, die das Signal für den gemessenen dynamischen Parameter an die Verarbeitungseinheit 8 ausgibt.
Gemäß Schritt 24 umfaßt das Anzeigesignal für den dynamischen Parameter Daten zur Anzeige eines dynamischen Parameterbandes auf der Anzeigeeinheit 10. Bevor das dynamische Parameterband angezeigt wird, bestimmt die Verarbeitungseinheit 8 zunächst das Anzeigesignal für den dynamischen Parameter unter Verwendung des Signals für den gemessenen dynamischen Parameter und des Signals für den ausgewählten Anzeigealgorithmus und gibt das erzeugte Anzeigesignal für den dynamischen Parameter an die Anzeigeeinheit 10 aus.
In 6 ist ein erstes Beispiel für ein dynamisches Parameterband 30 gezeigt, das auf einem nichtlinearen elektronischen Display 10 für den dynamischen Parameter des Flugzeugs dargestellt wird.
Das dynamische Parameterband 30 enthält eine dynamische, nichtlineare Skala 34 für den dynamischen Parameter, eine zugehörige nichtlineare dynamische Skala 32 der Parameterwerte und einen Zeiger 36.
Nach Konvention werden die dynamische, nichtlineare Skala 34 für den dynamischen Parameter und die zugehörige nichtlineare dynamische Skala 32 der Parameterwerte vertikal dargestellt. In alternativen Ausführungsformen können die dynamische, nichtlineare Skala 34 für den dynamischen Parameter und die zugehörige nichtlineare dynamische Skala 32 der Parameterwerte horizontal oder unter irgendwelchen anderen Winkeln dargestellt werden.
Die dynamische, nichtlineare Skala 34 für den dynamischen Parameter ist eine dynamische Parameterskala, die zwischen einem ersten Skalenende 38 für den dynamischen Parameter und einem zweiten Skalenende 40 für den dynamischen Parameter liegt.
Die zugehörige nichtlineare dynamische Skala 32 der Parameterwerte enthält eine Vielzahl von entsprechenden dynamischen Parameterwerten und liegt zwischen einem ersten dynamischen Parameterwert 42 entsprechend dem ersten Skalenende 38 für den dynamischen Parameter und einem zweiten dynamischen Parameterwert 44 entsprechend dem zweiten Skalenende 40 für den dynamischen Parameter.
Der Zeiger 36 liegt im wesentlichen in gleichen Abständen zwischen den Enden 38 und 40 der dynamischen, nichtlinearen Skala 34 für den dynamischen Parameter. Der Zeiger 36 enthält eine Anzeige für das Signal für den gemessenen dynamischen Parameter.
Es versteht sich, daß die dynamische, nichtlineare Skala 34 für den dynamischen Parameter entsprechend dem Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt ist. Wie nachstehend erläutert werden wird, ist in einer Ausführungsform das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein exponentieller Faktor, während in einer anderen Ausführungsform der Erfindung das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein logarithmischer Faktor ist. Alternativ ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein geometrischer Faktor.
Weiterhin versteht es sich, daß, während ein erster Teil der dynamischen, nichtlinearen Skala 34 für den dynamischen Parameter, z.B. der Teil oberhalb des Zeigers 36, gemäß einem ersten Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt ist, ein zweiter Teil der dynamischen, nichtlinearen Skala 34 für den dynamischen Parameter, z.B. der Teil unterhalb des Zeigers 36, gemäß einem zweiten Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt sein kann.
In einer Ausführungsform werden der erste dynamische Parameterwert 42, der dem ersten Skalenende 38 für den dynamischen Parameter entspricht, und der zweite dynamische Parameterwert 44, der dem zweiten Skalenende 40 für den dynamischen Parameter entspricht, von der Benutzerschnittstelle 6 bereitgestellt, während in einer anderen Ausführungsform die ersten und zweiten dynamischen Parameterwerte 42 und 44 automatisch ausgewählt werden.
7 zeigt nun ein zweites Beispiel für ein dynamisches Parameterband 50 auf einem nichtlinearen elektronischen Display für einen dynamischen Parameter des Flugzeugs.
Das dynamische Parameterband 50 hat eine dynamische, nichtlineare Skala 52 für den dynamischen Parameter, eine entsprechende nichtlineare dynamische Skala 54 der Parameterwerte, einen Zeiger 56 und einen dazu benachbarten vertikalen Balken 66.
Nach Konvention werden die dynamische, nichtlineare Skala 52 für den dynamischen Parameter und die entsprechende nichtlineare dynamische Skala 54 der Parameterwerte vertikal dargestellt. In einer alternativen Ausführungsform können die dynamische, nichtlineare Skala 52 für den dynamischen Parameter und die entsprechende nichtlineare dynamische Skala 54 der Parameterwerte auch horizontal dargestellt werden.
Die dynamische, nichtlineare Skala 52 für den dynamischen Parameter weist eine dynamische Parameterskala auf, die zwischen einem ersten Skalenende 58 für den dynamischen Parameter und einem zweiten Skalenende 60 für den dynamischen Parameter liegt.
Die entsprechende nichtlineare dynamische Skala 54 der Parameterwerte weist eine Vielzahl entsprechender dynamischer Parameterwerte auf und liegt zwischen einem ersten dynamischen Parameterwert 62 entsprechend dem ersten Skalenende 58 für den dynamischen Parameter und einem zweiten dynamischen Parameterwert 64 entsprechend dem zweiten Skalenende 60 für den dynamischen Parameter.
Der Zeiger 56 liegt in im wesentlichen gleichen Abständen zwischen den Enden 58 und 60 der dynamischen, nichtlinearen Skala 52 für den dynamischen Parameter. Der Zeiger 56 weist eine Anzeige für das gemessene Signal für den dynamischen Parameter auf.
Der benachbarte vertikale Balken 66 liegt neben der entsprechenden nichtlinearen dynamischen Skala 54 der Parameterwerte.
Alternativ liegt der benachbarte vertikale Balken 66 neben der dynamischen, nichtlinearen Skala 52 für den dynamischen Parameter.
Der benachbarte vertikale Balken 66 hat ein variables Ende 68 angrenzend an einen entsprechenden künftigen Parameterwert 53. Der benachbarte vertikale Balken 66 liefert deshalb eine Anzeige für einen zukünftigen dynamischen Parameterwert, wenn eine aktuelle Änderungsrate des dynamischen Parameters während einer vorgegebenen Zeitspanne beibehalten wird.
Der fachkundige Leser wird positiv vermerken, daß der entsprechende künftige dynamische Parameterwert 53 von einem Piloten des Flugzeugs leicht erfaßt werden kann, wenn er auf das variable Ende 68 blickt.
Es versteht sich, daß die dynamische, nichtlineare Skala 52 für den dynamischen Parameter gemäß dem Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt ist. Wie nachstehend erläutert werden wird, ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus in einer Ausführungsform ein exponentieller Faktor, während in einer anderen Ausführungsform der Erfindung das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein logarithmischer Faktor ist. Alternativ ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein geometrischer Faktor.
Weiterhin versteht es sich, daß, während ein erster Teil der dynamischen, nichtlinearen Skala 52 für den dynamischen Parameter, z.B. der Teil oberhalb des Zeigers 56, gemäß einem ersten Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt ist, ein zweiter Teil der dynamischen, nichtlinearen Skala 52 für den dynamischen Parameter, z.B. der Teil unterhalb des Zeigers 56, gemäß einem Signal für einen zweiten Anzeigealgorithmus angepaßt sein kann.
In einer Ausführungsform werden der erste dynamische Parameterwert 62, der dem ersten Ende 58 der Skala für den dynamischen Parameter entspricht, und der zweite dynamische Parameterwert 64, der dem zweiten Ende 60 der Skala für den dynamischen Parameter entspricht, von der Benutzerschnittstelle 6 bereitgestellt, während in einer anderen Ausführungsform der erste dynamische Parameterwert 62 und der zweite dynamische Parameterwert 64 automatisch ausgewählt wer den. In der Tat stellt man fest, daß sich die dynamische, nichtlineare Skala 52 für den dynamischen Parameter von dem ersten dynamischen Parameterwert 62 und dem zweiten dynamischen Parameterwert 64 aus in Richtung auf den Zeiger 56 dehnt.
In 8 ist nun ein drittes Beispiel für ein dynamisches Parameterband 80 auf einem nichtlinearen elektronischen Display für dynamische Parameter des Flugzeugs gezeigt.
Das dynamische Parameterband 80 enthält eine dynamische, nichtlineare Skala 82 für den dynamischen Parameter, eine entsprechende nichtlineare dynamische Skala 84 der Parameterwerte, einen Zeiger 86, einen benachbarten vertikalen Balken 96 und eine Anzeige 100 für eine Änderungsrate des dynamischen Parameters in Bezug auf eine vorgegebene Zeitspanne.
Nach Konvention sind die dynamische, nichtlineare Skala 82 für den dynamischen Parameter und die entsprechende nichtlineare dynamische Skala 84 der Parameterwerte vertikal dargestellt. In einer alternativen Ausführungsform können die dynamische, nichtlineare Skala 82 für den dynamischen Parameter und die entsprechende nichtlineare dynamische Skala 84 der Parameterwerte horizontal dargestellt werden.
Die dynamische, nichtlineare Skala 82 für den dynamischen Parameter weist eine Skala für den dynamischen Parameter auf die zwischen einem ersten Skalenende 88 für den dynamischen Parameter und einem zweiten Skalenende 90 für den dynamischen Parameter liegt.
Die entsprechende nichtlineare dynamische Skala 84 der Parameterwerte weist eine Vielzahl von entsprechenden dynamischen Parameterwerten auf und liegt zwischen einem ersten dynamischen Parameterwert 92 entsprechend dem ersten Skalenende 88 für den dynamischen Parameter und einem zweiten dynamischen Parameterwert 93 entsprechend dem zweiten Skalenende 90 für den dynamischen Parameter.
Der Zeiger 86 liegt im wesentlichen in der Mitte der dynamischen, nichtlinearen Skala 82 für den dynamischen Parameter. Der Zeiger 86 enthält eine Anzeige für das Signal für den gemessenen dynamischen Parameter.
Der benachbarte vertikale Balken 96 liegt neben der entsprechenden nichtlinearen dynamischen Skala 84 der Parameterwerte.
Alternativ liegt der benachbarte vertikale Balken 96 neben der dynamischen, nichtlinearen Skala 82 für den dynamischen Parameter.
Der benachbarte vertikale Balken 96 weist ein variables Ende 98 auf, das einem entsprechenden künftigen dynamischen Parameterwert 101 benachbart ist. Der benachbarte vertikale Balken 96 gibt daher eine Anzeige für einen künftigen Wert des dynamischen Parameters, wenn eine aktuelle Änderungsrate des dynamischen Parameters während einer vorgegebenen Zeitspanne beibehalten wird. Der benachbarte vertikale Balken 96 enthält weiterhin eine Anzeige 100 für eine Änderungsrate des dynamischen Parameters in Bezug auf eine vorgegebene Zeitspanne.
Der kundige Leser wird positiv vermerken, daß der entsprechende künftige dynamische Parameterwert 101 von einem Piloten des Flugzeugs leicht erfaßt werden kann, wenn er auf das variable Ende 98 blickt.
Es versteht sich, daß die dynamische, nichtlineare Skala 82 für den dynamischen Parameter gemäß dem Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt ist. Wie nachstehend erläutert werden wird, ist in einer Ausführungsform das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein exponentieller Faktor, während in einer anderen Ausführungsform der Erfindung das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein logarithmischer Faktor ist. Alternativ ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein geometrischer Faktor.
Weiterhin versteht es sich, daß, während ein erster Teil der dynamischen, nichtlinearen Skala 82 für den dynamischen Parameter gemäß einem ersten Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt ist, ein zweiter Teil der dynamischen, nichtlinearen Skala 82 für den dynamischen Parameter gemäß einem zweiten Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt sein kann.
In 9 ist nun ein Blockdiagramm gezeigt, das eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei der das nichtlineare elektronische Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs ein nichtlineares elektronisches Altimeterdisplay 118 für das Flugzeug ist.
Das nichtlineare elektronische Altimeterdisplay 118 enthält eine Verarbeitungseinheit 112 und eine Anzeigeeinheit 114.
Bei dieser ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Verarbeitungseinheit 112 noch ein Luftdaten-Computer, der dem Fachmann bekannt ist, während die Anzeigeeinheit 114 entweder ein Elektronic Flight Instrument System (EFIS), ein Multifunktionsdisplay (MFD) oder ein Head-Up Display (HUD) ist, wobei all diese Displaytypen dem Fachmann bekannt sind.
Die Verarbeitungseinheit 112 empfängt ein Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus und ein Höhenreferenzsignal, die von der Benutzerschnittstelle 110 bereitgestellt werden, sowie ein Signal für die gemessene Höhe, das von der Höhenmeßeinrichtung 116 bereitgestellt wird.
Die Verarbeitungseinheit 112 liefert ein Höhenanzeigesignal an die Anzeigeeinheit 114.
In 10 ist nun gezeigt, wie das nichtlineare elektronische Altimeterdisplay 118 in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung arbeitet.
Gemäß Schritt 120 wird mit Hilfe der Benutzerschnittstelle 110 ein Anzeigealgorithmus ausgewählt. Das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus wird von der Benutzerschnittstelle 110 an die Verarbeitungseinheit 112 übermittelt. In einer Ausführungsform wird der Anzeigealgorithmus von einem Piloten des Flugzeugs ausgewählt, während in einer anderen Ausführungsform der Erfindung der Anzeigealgorithmus von dem Luftdaten- oder Displaycomputer oder dergleichen ausgewählt wird. Für einfache Ausführungsformen kann der Anzeigealgorithmus ein fester Algorithmus sein, der nicht durch den Benutzer wählbar ist.
Gemäß Schritt 122 wird mit Hilfe der Benutzerschnittstelle 110 ein Höhenreferenzsignal ausgewählt. Das ausgewählte Höhenreferenzsignal wird von der Benutzerschnittstelle 110 an die Verarbeitungseinheit 112 übermittelt. In einer Ausführungsform wird das Höhenreferenzsignal von einem Piloten des Flugzeugs ausgewählt, während in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Höhenreferenzsignal von dem Luftdaten-Computer oder dergleichen bereitgestellt wird. Das Höhenreferenzsignal repräsentiert typischerweise einen Wert für die Altimetereinstel lung, der in Millibar, Millimeter Quecksilber oder als Höhenwert in Fuß oder Meter ausgedrückt ist.
Gemäß Schritt 124 wird ein Höhensignal mit Hilfe der Höhenmeßeinrichtung 116 gemessen, die ein Signal für die gemessene Höhe an die Verarbeitungseinheit 112 liefert.
Gemäß Schritt 126 wird das Höhen-Anzeigesignal, das ein Höhenband enthält, auf der Anzeigeeinheit 114 produziert.
In 11 ist nun ein erstes Beispiel für ein Höhenband 130 gezeigt, das auf einem nichtlinearen elektronischen Höhendisplay für ein Flugzeug produziert wird.
Das Höhenband 130 enthält eine dynamische, nichtlineare Höhenskala 134, eine entsprechende nichtlineare Skala 132 der Höhenwerte, einen Zeiger 144, einen angrenzenden vertikalen Balken 146 und eine Anzeige 150 für eine Änderungsrate der Höhe in Bezug auf eine vorgegebene Zeitspanne.
Nach Konvention werden die dynamische, nichtlineare Höhenskala 134 und die entsprechende nichtlineare Skala 132 der Höhenwerte vertikal dargestellt. In einer alternativen Ausführungsform können die dynamische, nichtlineare Höhenskala 134 und die entsprechende nichtlineare Skala 132 der Höhenwerte auch horizontal dargestellt werden.
Die dynamische, nichtlineare Höhenskala 134 enthält eine Höhenskala, die zwischen einem ersten Ende 136 der Höhenskala und einem zweiten Ende 138 der Höhenskala liegt.
Die entsprechende nichtlineare Skala der Höhenwerte 132 enthält eine Vielzahl von entsprechenden Höhenwerten und liegt zwischen einem ersten Höhenwert 140, der dem ersten Ende 136 der Höhenskala entspricht, und einem zweiten Höhenwert 142, der dem zweiten Ende 138 der Höhenskala entspricht.
Der Zeiger 144 liegt im wesentlichen in der Mitte der dynamischen, nichtlinearen Höhenskala 134. Der Zeiger 144 enthält eine Anzeige für das gemessene Höhensignal. In diesem Beispiel ist das gemessene Höhensignal 5000 Fuß.
Der angrenzende vertikale Balken 146 liegt neben der entsprechenden nichtlinearen Skala 132 der Höhenwerte.
Alternativ liegt der angrenzende vertikale Balken 146 neben der dynamischen, nichtlinearen Höhenskala 134.
Der angrenzende vertikale Balken 146 weist ein variables Ende 148 auf, das einem entsprechenden künftigen Höhenwert 152 benachbart ist. Der angrenzende vertikale Balken 146 ist zwischen dem gemessenen Höhensignal und dem variablen Ende 148 ausziehbar. Der angrenzende vertikale Balken 146 bietet somit eine Anzeige für einen künftigen Höhenwert, wenn eine aktuelle Änderungsrate der Höhe während einer vorgegebenen Zeitspanne beibehalten wird. Der angrenzende vertikale Balken 146 enthält weiterhin eine Anzeige 150 für die Änderungsrate der Höhe in Bezug auf eine vorgegebene Zeitspanne.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die vorgegebene Zeitspanne eine Minute. In diesem Beispiel beträgt die Anzeige 150 für die Änderungsrate der Höhe in Bezug auf eine vorgegebene Zeitspanne 1000 Fuß/min. Außerdem beträgt in diesem Beispiel der entsprechende künftige Höhenwert 152 6000 Fuß.
Der fachkundige Leser wird positiv vermerken, daß der künftige Höhenwert 152 von einem Piloten des Flugzeugs leicht erfaßt werden kann, wenn er auf das variable Ende 148 blickt.
Es versteht sich, daß die dynamische, nichtlineare Höhenskala 134 gemäß dem Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt ist.
In der Tat wird die dynamische, nichtlineare Höhenskala 134 ständig in Übereinstimmung mit den verschiedenen Prinzipien angepaßt, die nachstehend näher erläutert werden.
Ein erstes Prinzip besteht darin, daß die dynamische, nichtlineare Höhenskala 134 im wesentlichen auf das gemessene Höhensignal zentriert ist. Der Fachmann wird zu schätzen wissen, daß dieses erste Prinzip eine gute Präsentation der Höheninformation für den Piloten des Flugzeugs ermöglicht.
Ein zweites Prinzip besteht darin, daß, vorzugsweise, der erste Höhenwert 140 den Einstellwert für das Altimeter repräsentiert. Der Einstellwert für das Altimeter kann in einer Ausführungsform die mittlere Seehöhe sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Einstellwert für das Altimeter ein Standard-Druckwert von 760 mm Hg (29,92 Zoll Quecksilber) sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Einstellwert für das Altimeter die Bodenoberfläche selbst sein, sofern die Höhenmeßeinrichtung 118 ein Radar-Altimeter oder eine radioaltimetrische Einrichtung ist. Der Einstellwert für das Altimeter kann von Hand gewählt oder von dem Luftdaten-Computer oder Radar-Altimeter bezogen werden.
Ein drittes Prinzip bezieht sich auf die Tatsache, daß die dynamische, nichtlineare Höhenskala 134 anhand des Signals für den ausgewählten Anzeigealgorithmus so skaliert wird, daß sowohl das gemessene Höhensignal als auch der Einstellwert 140 für das Altimeter in den verfügbaren Anzeigeraum passen.
In einer Ausführungsform ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein exponentieller Faktor. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein logarithmischer Faktor. In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein geometrischer Faktor. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus so eingestellt, daß der Maßstab der dynamischen, nichtlinearen Höhenskala 134 mit zunehmendem Abstand zu einer aktuellen Höhe abnimmt: d.h., die höchste Auflösung in der dynamischen, nichtlinearen Höhenskala 134 sieht man in der unmittelbaren Umgebung des gemessenen Höhensignals für das Flugzeug.
Die Wahl eines geometrischen Faktors, eines logarithmischen Faktors, eines exponentiellen Faktors oder irgendeines anderen nichtlinearen Signals für den ausgewählten Anzeigealgorithmus kann von einer gewünschten Anwendung und einem gewünschten Höhenanzeigebereich abhängig sein.
Ein viertes Prinzip bezieht sich auf die Tatsache, daß oberhalb des gemessenen Höhensignals die dynamische, nichtlineare Höhenskala 134 durch einen ähnlichen geometrischen, logarithmischen oder exponentiellen Faktor oder irgendein anderes nichtlineares Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus auf den zweiten Höhenwert 142 skaliert wird.
Wegen der relativ größeren Signifikanz von Höhen unterhalb des Flugzeugs ist es möglich, einen oberen Skalierungsfaktor so anzupassen, daß oberhalb des gemessenen Höhensignals ein kleinerer Höhenmaßstab angezeigt wird als unterhalb des gemessenen Höhensignals. Es versteht, daß nach dem dritten Prinzip das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus auch automatisch geändert werden kann.
Der Fachmann wird zu schätzen wissen, daß die hohe Auflösung dort stattfindet, wo sie am wichtigsten ist, um eine akkurate Höhe beizubehalten, um z.B. Sicherheitsabständen nach Maßgabe der Luftverkehrskontrollbehörden (Traffic Controller Clearances; ATC) zu genügen; und gleichzeitig eine deutliche graphische Anzeige für die Beziehung des Flugzeugs zu dem ersten Höhenwert 140 gegeben wird.
Wie zuvor erwähnt wurde, versteht es sich, daß, während ein erster Teil der dynamischen, nichtlinearen Höhenskala 134, z.B. der Teil oberhalb des Zeigers 144, gemäß einem ersten Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt wird, ein zweiter Teil der dynamischen, nichtlinearen Höhenskala 134, z.B. der Teil unterhalb des Zeigers 144, gemäß einem zweiten Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt werden kann.
In 12 ist nun ein zweites Beispiel für das Höhenband 130 gezeigt, das auf einem nichtlinearen elektronischen Höhendisplay für ein Flugzeug produziert wird.
In diesem Beispiel zeigt der Zeiger 144 ein gemessenes Höhensignal von 5000 Fuß.
Weiterhin beträgt in diesem Beispiel die Anzeige 150 für eine Änderungsrate der Höhe in Bezug auf eine vorgegebene Zeitspanne –3000 Fuß/min, und der entsprechende künftige Höhenwert 152 wird 2000 Fuß betragen, wenn das Flugzeug seine Sinkrate beibehält.
Weiterhin ist zu bemerken, daß die dynamische, nichtlineare Höhenskala 134 fortwährend anhand des Signals für den Anzeigealgorithmus angepaßt wird, um einen Höhenbereich hervorzuheben; eine solche fortwährende Anpassung ermöglicht dem Piloten des Flugzeugs eine gute Wahrnehmung der Dynamik des Flugzeugs; genauer gesagt wird der Fachmann bemerken, daß im Fall eines Sinkfluges die dyna mische, nichtlineare Geschwindigkeitsskala 134 zunimmt, wenn weniger Höhe in dem verfügbaren Anzeigebereich "unterzubringen" ist. Dies führt zu einer erhöhten Auflösung dort, wo sie am notwendigsten ist, nämlich bei niedrigen Höhen.
Zusammenfassend wird sich für eine gegebene Steig- oder Sinkrate die dynamische, nichtlineare Geschwindigkeitsskala 134 bei geringen Höhen schneller bewegen als bei großen Höhen, weil der Skalenfaktor im ersteren Fall größer ist. Dies hat den vorteilhaften Effekt, daß hohe Sinkraten bei geringen Höhen hervorgehoben werden, indem ihnen ein größeres Gewicht gegeben wird.
Auch wenn eingewandt werden kann, daß der benachbarte vertikale Balken zu bestehenden Vertikalgeschwindigkeitsanzeigen (VSI analog ist, sollte bemerkt werden, daß herkömmliche Vertikalgeschwindigkeitsanzeigen nicht in der Lage sind, sehr hohe Änderungsraten zu zeigen und dabei eine für normale Operationen adäquate Auflösung beizubehalten.
So ist es bei heutigen Vertikalgeschwindigkeitsanzeigen nicht unüblich, daß sie insbesondere bei Sinkflügen mit hoher Sinkrate "eingefroren" werden, so daß der Pilot insbesondere bei Flugzeugen mit hoher Leistung nur eine blasse Vorstellung von der aktuellen Sinkrate und ihrer Beziehung zur aktuellen Höhe hat. Dies gilt unglücklicherweise auch für herkömmliche Vertikalgeschwindigkeitsanzeigen, die digitale Anzeigewerte einschließen, weil die Bestimmung der "Zeit bis zum Aufprall" immer noch eine gedankliche Division des gemessenen Höhensignals (das sich sehr schnell ändert) durch den augenblicklichen Wert der Vertikalgeschwindigkeitsanzeige erfordert.
Die gedankliche Division ist gewöhnlich unter dynamischen Bedingungen bei hoher Arbeitsbelastung eine unlösbare Aufgabe.
Der Fachmann wird zu schätzen wissen, daß solche Mängel bei der vorliegenden Erfindung nicht möglich sind, da die Vertikalgeschwindigkeitsanzeige nur in dem einen Fall "eingefroren" wird, in dem der Aufprall auf den Boden in weniger als 1 Minute erfolgt.
In einem solchen Fall ist der bevorstehende Aufprall offensichtlich, und der digitale Anzeigewert 150 wird dem Piloten immer noch die benötigte Information über die Sinkrate liefern.
Außerdem ist zu bemerken, daß ein weiterer Vorteil einer solchen Ausführungsform des Höhenbandes 130 darin besteht, daß der Pilot leicht den idealen asymptotischen Übergang in den Horizontalflug auf einer gewünschten Höhe erreichen kann, indem er einfach die Steig- oder Sinkrate so anpaßt, daß das variable Ende 58 auf der gewünschten Horizontalflughöhe festgehalten wird.
Die fortwährende Anpassung der dynamischen, nichtlinearen Höhenskala 134, wenn sie in dieser Weise verwendet wird, hat den Effekt, daß die Steig- oder Sinkrate allmählich auf 0 verringert wird, wenn die Differenz zwischen der geforderten Höhe und dem aktuell gemessenen Höhensignal abnimmt.
In 13 ist nun ein Blockdiagramm gezeigt, das eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei der das nichtlineare elektronische Display für den dynamischen Parameter des Flugzeugs ein nichtlineares elektronisches Geschwindigkeitsdisplay 162 ist.
Das elektronische nichtlineare Geschwindigkeitsdisplay 162 enthält eine Verarbeitungseinheit 164 und eine Anzeigeeinheit 166.
Weiterhin ist bei dieser ersten Ausführungsform der Erfindung die Verarbeitungseinheit 164 ein Luftdaten-Computer, der dem Fachmann bekannt ist, während es sich bei der Anzeigeeinheit 166 um ein Luftgeschwindigkeitsdisplay eines Elektronic Flight Instrumentation Systems (EFIS), ein Multifunktionsdispaly (MFD) oder ein Head-Up Display (HUD) handelt, die alle dem Fachmann bekannt sind.
Die Verarbeitungseinheit 164 empfängt ein Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus, das von der Benutzerschnittstelle 160 bereitgestellt wird, und ein gemessenes Geschwindigkeitssignal, das von der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 168 bereitgestellt wird.
Die Verarbeitungseinheit 164 liefert ein Geschwindigkeitsanzeigesignal an die Anzeigeeinheit 166.
In 14 ist nun gezeigt, wie das elektronische nichtlineare Geschwindigkeitsdisplay 162 für ein Flugzeug in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung arbeitet.
Gemäß Schritt 180 wird mit Hilfe der Benutzerschnittstelle 160 ein Anzeigealgorithmus ausgewählt. Das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus wird von der Benutzerschnittstelle 160 an die Verarbeitungseinheit 164 übermittelt. In einer Ausführungsform wird der Anzeigealgorithmus durch den Piloten des Flugzeugs ausgewählt, während in einer anderen Ausführungsform der Erfindung der Anzeigealgorithmus durch den Luftdaten-Computer oder dergleichen ausgewählt wird.
Gemäß Schritt 182 wird ein Geschwindigkeitssignal mit Hilfe der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 168 gemessen, die das gemessene Geschwindigkeitssignal an die Verarbeitungseinheit 164 liefert.
Gemäß Schritt 184 wird auf der Anzeigeeinheit 166 ein Geschwindigkeitsanzeigesignal produziert, das ein Geschwindigkeitsband enthält. Das Geschwindigkeitsband wird bereitgestellt, indem zunächst anhand des gemessenen Geschwindigkeitssignals und des Signals für den ausgewählten Anzeigealgorithmus das Geschwindigkeitsanzeigesignal bestimmt wird und das erzeugte Geschwindigkeitsanzeigesignal an die Anzeigeeinheit 166 übermittelt wird.
In 15 ist nun ein Beispiel für ein Geschwindigkeitsband 190 gezeigt, das auf einem elektronischen, nichtlinearen Display für dynamische Parameter eines Flugzeugs produziert wird.
Das Geschwindigkeitsband 190 enthält eine dynamische, nichtlineare Geschwindigkeitsskala 192, eine entsprechende nichtlineare Skala 194 von Geschwindigkeitswerten, einen Zeiger 212 und einen angrenzenden vertikalen Balken 214.
Vorzugsweise werden die dynamische, nichtlineare Geschwlndigkeitsskala 192 und die entsprechende nichtlineare Skala 194 der Geschwindigkeitswerte vertikal dargestellt.
Die dynamische, nichtlineare Geschwindigkeitsskala 192 enthält eine Geschwindigkeitsskala, die zwischen einem ersten Ende 196 der Geschwindigkeitsskala und einem zweiten Ende 198 der Geschwindigkeitsskala liegt.
Die entsprechende nichtlineare Skala 194 der Geschwindigkeitswerte umfaßt eine Vielzahl von entsprechenden Geschwindigkeitswerten und liegt zwischen einem ersten Geschwindigkeitswert 200, der dem ersten Ende 196 der Geschwindigkeitsskala entspricht, und einem zweiten Geschwindigkeitswert 210, der dem zweiten Ende 198 der Geschwindigkeitsskala entspricht.
Der Zeiger 212 liegt im wesentlichen in der Mitte der dynamischen, nichtlinearen Gewschwindigkeitsskala 192. Der Zeiger 212 enthält eine Anzeige für das gemessene Geschwindigkeitssignal.
Der angrenzende vertikale Balken 214 liegt neben der entsprechenden nichtlinearen Skala 194 der Geschwindigkeitswerte. Alternativ liegt der angrenzende vertikale Balken 214 neben der dynamischen, nichtlinearen Geschwindigkeitsskala 192.
Der angrenzende vertikale Balken 214 hat ein variables Ende 216, das einem entsprechenden künftigen Geschwindigkeitswert 218 benachbart ist.
Der angrenzende vertikale Balken 214 liefert daher eine Anzeige für einen künftigen Geschwindigkeitswert, wenn eine aktuelle Änderungsrate der Geschwindigkeit während einer vorgegebenen Zeitspanne beibehalten wird. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die vorgegebene Zeitspanne 10 Sekunden.
Der fachkundige Leser wird zu schätzen wissen, daß der entsprechende künftige Geschwindigkeitsmeßwert 218 von dem Piloten leicht erfaßt werden kann, wenn er auf das variable Ende 216 blickt,
Es ist zu bemerken, daß die dynamische, nichtlineare Geschwindigkeitsskala 192 fortlaufend anhand des Signals für den ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt wird. In einer Ausführungsform ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein exponentieller Faktor, in einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein logarithmischer Faktor; in einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus ein geometrischer Faktor.
In der Tat ist der ausgewählte Algorithmus so eingestellt, daß die höchste Auflösung in der unmittelbaren Umgebung des gemessenen Geschwindigkeitssignals beobachtet wird.
Weiterhin ist zu bemerken, daß, während ein erster Teil des dynamischen, nichtlinearen Geschwindigkeitsskala 192 gemäß einem ersten Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt ist, ein zweiter Teil der dynamischen, nichtlinearen Geschwindigkeitsskala 192 gemäß einem zweiten Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus angepaßt sein kann.
In einer Ausführungsform werden der erste Geschwindigkeitswert 200, der dem ersten Ende 196 der Geschwindigkeitsskala entspricht, und der zweite Geschwindigkeitswert 210, der dem zweiten Ende 198 der Geschwindigkeitsskala entspricht, von der Benutzerschnittstelle 160 bereitgestellt, während in der bevorzugten Ausführungsform der erste Geschwindigkeitswert 200 und der zweite Geschwindigkeitswert 210 automatisch durch den Luftdaten-Computer ausgewählt werden. Es versteht sich, daß der erste Geschwindigkeitswert 200 und der zweite Geschwindigkeitswert 210 je nach Konstruktion des Flugzeugs ausgewählt werden können.
In diesem Beispiel ist das gemessene Geschwindigkeitssignal 205 Knoten, d.h., etwa 105 m/s.
Es versteht sich, daß das Geschwindigkeitsband 190 alternativ eine Anzeige für charakteristische Geschwindigkeiten des Flugzeugs aufweist, beispielsweise Vfe, VNe, Vg, Vl, Vr, etc.
Weiterhin können Geschwindigkeitszonen wie etwa der "yellow arc" (gelber Bogen), der "green arc" (grüner Bogen) und der "white arc" (weißer Bogen) zu dem Geschwindigkeitsband 190 hinzugefügt werden.
Der fachkundige Leser wird bemerken, daß der "white arc" 191 auf dem in 15 gezeigten Geschwindigkeitsband 190 dargestellt ist.
Der Fachmann wird bemerken, daß die Ausführungsform es ermöglicht, daß der Maßstab der dynamischen, nichtlinearen Geschwindigkeitsskala 192 in der Umgebung des gemessenen Geschwindigkeitssignals maximal ist.
Weiterhin werden der entsprechende erste Geschwindigkeitswert 200 und der entsprechende zweite Geschwindigkeitswert 210 ständig auf dem Geschwindigkeitsband 190 dargestellt.
Wenn sich das Flugzeug der hohen oder niedrigen Luftgeschwindigkeit nähert, wo die meisten Beschränkungen angetroffen werden, stellt die dynamische, nichtlineare Geschwindigkeitsskala 192 darüber hinaus eine gute Lesbarkeit in diesen kritischen Bereichen sicher.
Wie bei der Ausführungsform, bei der der dynamische Parameter die Höhe ist, versteht es sich, daß der angrenzende vertikale Balken 214 sehr vorteilhaft ist bei der Anzeige sehr hoher Änderungsraten, ohne daß die verfügbare Anzeigefläche überschritten wird.
Während herkömmliche Trendvektoren "eingefroren" sein können, überwindet die hier offenbarte Ausführungsform solche Nachteile, was im Fall von militärischen Düsenflugzeugen ein großer Vorteil ist.
Während hier beschrieben wurde, daß der dynamische Parameter entweder die Geschwindigkeit oder die Höhe ist, versteht der Fachmann, daß der dynamische Parameter alternativ einer der Parameter: Drehzahl (RPM), Öldruck, Öltemperatur, Kraftstoffluß, Tachometer, Kraftstoffreserve oder dergleichen sein kann.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind lediglich als Beispiel gedacht. Der Rahmen der Erfindung soll deshalb nur durch die nachstehenden Ansprüche beschränkt werden.

Claims

Vorrichtung zur Anzeige eines dynamischen Parameters eines Flugzeugs, mit: einer Verarbeitungseinheit (8), die ein Signal für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus und einen Ablesewert des genannten dynamischen Parameters empfangt und ein Anzeigesignal festlegt, und einer Anzeigeeinheit (10), die das Anzeigesignal empfängt und eine Skala (32) anzeigt, die Skalenenden (38, 40) aufweist, wobei sich die Skala in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Anzeigealgorithmus zusammen mit einem Minimalwert des dynamischen Parameters und einem Maximalwert des dynamischen Parameters dynamisch und nichtlinear ändert, welche Anzeigeeinheit weiterhin einen Zeiger (36) darstellt, der in Übereinstimmung mit dem Ablesewert des dynamischen Parameters auf die Skala zeigt, so daß der ausgewählte Anzeigealgorithmus den Ablesewert und die Minimal- und Maximalwerte des dynamischen Parameters ständig und exakt an die Skala anpaßt, wodurch ein Bereich des Ablesewertes des dynamischen Parameters hervorgehoben wird, während der Minimalwert und der Maximalwert des dynamischen Parameters ständig an den jeweiligen Skalenenden im Blick bleiben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der weiterhin die Skala (32) einen vertikalen Teil aufweist, der von der Anzeigeeinheit (10) vertikal dargestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der dynamische Parameter die Geschwindigkeit des Flugzeugs umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Anzeigeeinheit den Zeiger mit der Geschwindigkeit des Flugzeugs darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der durch die Anzeigeeinheit mehrere entsprechende Geschwindigkeitswerte benachbart zu der Skala angezeigt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Benutzerschnittstelle (6), die das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus liefert.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Anzeigeeinheit weiterhin einen der Skala benachbarten Balken (66) darstellt, der ein der Geschwindigkeit des Flugzeugs entsprechendes erste Ende und ein variables Ende (68) aufweist, das auf der Skala einer künftigen Geschwindigkeit entspricht, die von dem Flugzeug erreicht werden wird, wenn eine aktuelle Geschwindigkeitsänderung während einer vorbestimmten Zeitspanne beibehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Anzeigeeinheit weiterhin einen Wert anzeigt, der die Änderung der Geschwindigkeit angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die vorbestimmte Zeitspanne 10 Sekunden beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der dynamische Parameter die Höhe des Flugzeugs umfaßt und bei der der Verarbeitungseinheit weiterhin ein Höhenreferenzsignal zugeführt wird und die Verarbeitungseinheit das Anzeigesignal unter Verwendung des Höhenreferenzsignals bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Anzeigeeinheit den Zeiger mit der Höhe des Flugzeugs darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der mehrere entsprechende Höhenwerte von der Anzeigeeinheit benachbart zu der Skala angezeigt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, mit einer Benutzerschnittstelle (110), die das Signal für den ausgewählten Anzeigealgorithmus und das Höhenreferenzsignal liefert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der die Anzeigeeinheit weiterhin einen der Skala benachbarten Balken (66) darstellt, der ein erstes Ende entsprechend der Höhe des Flugzeugs und ein variables Ende (68) aufweist, das auf der Skala einer künftigen Höhe entspricht, die von dem Flugzeug erreicht werden wird, wenn eine aktuelle Änderung der Höhe während einer vorbestimmten Zeitspanne beibehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Anzeigeeinheit weiterhin einen Wert anzeigt, der die Höhenänderung angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der die vorbestimmte Zeitspanne 60 Sekunden beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der von der Anzeigeeinheit mehrere entsprechende dynamische Parameterwerte benachbart zu der Skala angezeigt werden.
Verfahren zur Anzeige eines dynamischen Parameters eines Flugzeugs, mit den Schritten: Bereitstellen eines Ablesewertes des dynamischen Parameters, Erzeugen einer Skala (32) mit Skalenenden (38, 40), welche Skala sich dynamisch und nichtlinear ändert, unter Verwendung des bereitgestellten Ablesewertes des dynamischen Parameters und eines Signals für einen ausgewählten Anzeigealgorithmus zusammen mit einem Minimalwert und einem Maximalwert des dynamischen Parameters, und eines Zeigers (36), der in Übereinstimmung mit dem Ablesewert des dynamischen Parameters des Flugzeugs auf die Skala zeigt, und Anzeigen der Skala, des Minimalwertes des dynamischen Parameters und des Maximalwertes des dynamischen Parameters, derart, daß der ausgewählte Anzeigealgorithmus den Anzeigewert und die Minimal- und Maximalwerte des dynamischen Parameters ständig und exakt an diese Skala anpaßt, wodurch ein Bereich des Ablesewertes des dynamischen Parameters hervorgehoben wird, während der Minimalwert und der Maximalwert des dynamischen Parameters ständig an den jeweiligen Skalenenden im Blick bleiben.
Verfahren nach Anspruch 18, mit Erzeugung mehrerer entsprechender dynamischer Parameterwerte, entsprechend der Skala, und mit Anzeige der mehreren entsprechenden dynamischen Parameterwerte benachbart zu der Skala.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, mit Auswahl des Signals für den ausgewählten Anzeigealgorithmus unter mehreren nichtlinearen Anzeigealgorithmen.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die mehreren nichtlinearen Anzeigealgorithmen einen geometrischen Algorithmus, einen exponentiellen Algorithmus und einen logarithmischen Algorithmus oder dergleichen umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem die Erzeugung der Skala (32) unter Verwendung des bereitgestellten Ablesewertes des dynamischen Parameters und von Signalen für mehr als einen ausgewählten Anzeigealgorithmus erfolgt, wobei jedes der Signale für die mehreren ausgewählten Anzeigealgorithmen zur Erzeugung eines entsprechenden Teils der Skala verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, mit Erzeugung eines benachbarten Balkens (66), der ein erstes Ende entsprechend dem dynamischen Parameter des Flugzeugs und ein variables Ende (68) aufweist, das einem künftigen Wert des dynamischen Parameters des Flugzeugs entspricht, wenn eine aktuelle Änderung des dynamischen Parameters während einer vorbestimmten Zeitspanne beibehalten wird, und mit Anzeige des benachbarten Balkens (66) benachbart zu der Skala (32).
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die Anzeige des benachbarten Balkens weiterhin die Anzeige eines Wertes der aktuellen Änderung des dynamischen Parameters umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, bei dem der dynamische Parameter wenigstens einen der Werte: Höhe, Geschwindigkeit, Drehzahl (RPM), Öldruck, Öltemperatur, Maschinentemperatur, Kraftstofffluß, Tachometer und verbleibender Kraftstoff umfaßt.