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Patent Searching and Data


Title:
APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING A POSITION OF AIRCRAFT APPROACHING A RUNWAY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/207407
Kind Code:
A1
Abstract:
An apparatus (10) for determining a position (P) of an aircraft (2) approaching a runway (1) is proposed. The apparatus (10) comprises a camera (11), arranged on or at the runway (1), for taking a picture (B) of the approaching aircraft (2), which camera is oriented to a glide slope (G) of the runway (1) using a piece of orientation information (AI), and a determination unit (12) for determining the position (P) of the aircraft (2) on the basis of the picture (B) taken of the aircraft (2) and the orientation information (AI).

Inventors:
SCHMIDT ARNO (DE)
HEITMANN NILS (DE)
BECKER GUNNAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/062669
Publication Date:
December 07, 2017
Filing Date:
May 24, 2017
Export Citation:
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Assignee:
RHEINMETALL DEFENCE ELECTRONICS GMBH (DE)
International Classes:
G06K9/00; G06K9/32; G08G5/00
Foreign References:
EP2413096A12012-02-01
US6211809B12001-04-03
RU2584067C12016-05-20
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
HORN KLEIMANN WAITZHOFER PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung (10) zum Bestimmen einer Position (P) eines auf eine Lande¬ bahn (l) anfliegenden Luftfahrzeugs (2), mit:

einer auf oder an der Landebahn (l) angeordneten Kamera (ll) zur Auf¬ nahme eines Bilds (B) des anfliegenden Luftfahrzeugs (2), welche unter Verwen¬ dung einer Ausrichte-Information (AI) auf einen Gleitpfad (G) der Landebahn (l) ausgerichtet ist,

einer Bestimmungs- Einheit (12) zum Bestimmen der Position (P) des Luft- fahrzeugs (2) in Abhängigkeit des aufgenommenen Bilds (B) des Luftfahrzeugs (2) und der Ausrichte-Information (AI), und

einer Nachführ- Einrichtung (13), welche dazu eingerichtet ist, eine Ausrich¬ tung der Kamera (ll) auf eine aktuelle Position (P) des Luftfahrzeugs (2) derart nachzuführen, dass das anfliegende Luftfahrzeug (2) in der Bildmitte des durch die Kamera (ll) aufgenommenen Bildes (B) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kamera (ll) gemäß der Ausrichte-Information (AI) derart auf den Gleit- pfad (G) ausgerichtet ist, dass ein ohne eine Abweichung auf dem Gleitpfad (G) anfliegendes Luftfahrzeug (2) in der Bildmitte des von der Kamera (ll) aufge¬ nommenen Bildes (B) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Ausrichte-Information (AI) eine Azimut-Winkelinformation (AW) und eine Elevations- Winkelinformation (EW) zur Ausrichtung der Kamera (ll) auf den Gleitpfad (G) der Landebahn (l) umfasst. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Gleitpfad (G) der Landebahn (l) gerade oder gekrümmt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Bestimmungs- Einheit (12) zum Bestimmen der Position (P) des Luft- fahrzeugs (2) dazu eingerichtet ist, einen Elevations-Winkel (ß) und einen Azi¬ mut-Winkel (γ) des Luftfahrzeugs (2) zu bestimmen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Bestimmungs- Einheit (12) zum Bestimmen der Position (P) des Luft¬ fahrzeugs (2) dazu eingerichtet ist, einen Elevations-Winkel (ß) und einen Azi¬ mut-Winkel (γ) des Luftfahrzeugs (2) relativ zu einer Tangente (T), welche die Erdoberfläche in einem Aufstellungsort der Kamera (ll) berührt, zu bestimmen. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kamera (ll) fest installiert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Bestimmungs- Einheit (12) zum Bestimmen der Position (P) des Luft¬ fahrzeugs (2) dazu eingerichtet ist, eine erste Winkelabweichung (Wl) in Elevati- on und eine zweite Winkelabweichung (W2) in Azimut des anfliegenden Luft¬ fahrzeugs (2) von dem Gleitpfad (G) der Landebahn (l) mittels des aufgenommen Bildes (B) zu ermitteln und den Elevations-Winkel (ß) sowie den Azimut- Winkel (γ) des Luftfahrzeugs (2) unter Verwendung der Ausrichte-Information (AI), der ersten Winkelabweichung (Wl) und der zweiten Winkelabweichung (W12 zu be¬ stimmen. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

gekennzeichnet durch eine Tracking- Einheit (15) zum Tracking des auf die Landebahn (l) anflie¬ genden Luftfahrzeugs (2), wobei die Tracking- Einheit (15) dazu eingerichtet ist, eine Tracking- Information (TI) in Abhängigkeit des Trackings des anfliegenden Luftfahrzeugs (2) bereitzustellen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Nachführ- Einrichtung (13) dazu eingerichtet ist, die Ausrichtung der Kamera (ll) auf die aktuelle Position (P) des Luftfahrzeugs (2) in Abhängigkeit der bereitgestellten Tracking- Information (TI) nachzuführen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Nachführ- Einrichtung (13) einen Schwenk-Neige-Kopf aufweist, auf welchem die Kamera (ll) installiert ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

gekennzeichnet durch

eine Bereitstellungs- Einrichtung (16), welche dazu eingerichtet ist, die von der Bestimmungs- Einheit (12) bestimmte Position (P) des Luftfahrzeugs (2) ei¬ nem Fluglotsen optisch auszugeben.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

gekennzeichnet durch

einen Entfernungsmesser (19) zum Messen einer Entfernung (E) des Luft¬ fahrzeugs (2) von der Kamera (ll) und eine Rechen- Einheit (20), welche dazu eingerichtet ist, einen Elevations- Winkel (ß), einen Azimut- Winkel (γ), eine Höhe (H) des Luftfahrzeugs (2), eine Geschwindigkeit (V) des Luftfahrzeugs (2) und/oder eine Sinkrate (S) des Luftfahrzeugs (2) in Abhängigkeit von dem aufge- nommen Bild (B) des Luftfahrzeugs (2), der gemessenen Entfernung (E) des Luft¬ fahrzeugs (2) und der Ausrichte-Information (AI) zu ermitteln.

14. Verfahren zum Bestimmen einer Position (P) eines auf eine Landebahn (l) anfliegenden Luftfahrzeugs (2), mit den Schritten:

Aufnehmen (901) eines Bilds (B) des anfliegenden Luftfahrzeugs (2) mittels einer auf oder an der Landebahn (l) angeordneten Kamera (ll), welche unter Verwendung einer Ausrichte-Information (AI) auf einen Gleitpfad (G) der Lande¬ bahn (l) ausgerichtet ist,

Bestimmen (902) der Position (P) des Luftfahrzeugs (2) in Abhängigkeit des aufgenommenen Bilds (B) des Luftfahrzeugs (2) und der Ausrichte-Information (AI), und

Nachführen einer Ausrichtung der Kamera (ll) auf eine aktuelle Position

(P) des Luftfahrzeugs (2) derart, dass das anfliegende Luftfahrzeug (2) in der Bildmitte des durch die Kamera (ll) aufgenommenen Bildes (B) ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Position (P) des Luftfahrzeugs (2) in Abhängigkeit des aufgenommenen Bilds (B) des Luftfahrzeugs (2), der Ausrichte-Information (AI) und zumindest einer von einem externen System bereitgestellten Information bestimmt wird.

Description:
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BESTIMMEN EINER POSITION EINES AUF EINE LANDEBAHN ANFLIEGENDEN LUFTFAHRZEUGS

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Be- stimmen einer Position eines auf eine Landebahn anfliegenden Luftfahrzeugs.

Die Position des auf die Landebahn anfliegenden Luftfahrzeugs wird durch Flug ¬ lotsen im Tower oder bei Remote-Tower- Flughäfen durch Fluglotsen in einer Zentrale verfolgt. Aufgrund des Aspektwinkels, der Distanz und der gegebenen- falls schlechten Sichtbedingungen sowie relativ unpräziser und zeitverzögerter Radarinformationen kann der Fluglotse nur relativ schwer einschätzen, ob sich das im Anflug befindliche Luftfahrzeug jederzeit auf dem korrekten Gleitpfad der Landebahn befindet und sicher die Landebahnschwelle der Landebahn erreichen kann. Zudem erhält der Fluglotse herkömmlicherweise keine kontinuierliche, präzise und gleichzeitig objektive Flughöhen-Information des Luftfahrzeugs.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Bestimmung einer Position eines auf eine Landebahn anfliegenden Luftfahr ¬ zeugs zu verbessern.

Demgemäß wird eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines auf eine Landebahn anfliegenden Luftfahrzeugs vorgeschlagen, welche eine auf oder an der Landebahn angeordnete Kamera zur Aufnahme eines Bilds des anfliegenden Luftfahrzeugs aufweist, welche unter Verwendung einer Ausrichte-Information auf einen Gleitpfad der Landebahn ausgerichtet ist. Ferner umfasst die Vorrich ¬ tung eine Bestimmungs- Einheit zum Bestimmen der Position des Luftfahrzeugs in Abhängigkeit des aufgenommenen Bilds des Luftfahrzeugs und der Ausrichte- Information. Die Kamera ist auf den Gleitpfad der Landebahn ausgerichtet. Die Kamera ist damit dazu eingerichtet, dass ihre Sichtlinie das anfliegende Luftfahrzeug ent ¬ lang des Gleitpfads verfolgt. Dadurch liefert das von der Kamera aufgenommene Bild des Luftfahrzeugs stets eine Relation der tatsächlichen Position des Luftfahrzeugs zu dem Gleitpfad der Landebahn bei bestimmter oder bekannter Entfernung des Luftfahrzeugs. Diese Relation umfasst insbesondere eine Abweichung, beispielsweise in Elevation und in Azimut, des Luftfahrzeugs von dem Gleitpfad. Damit ist es möglich, in Abhän ¬ gigkeit der Ausrichte-Information der Kamera auf den Gleitpfad und in Abhän ¬ gigkeit der aus dem aufgenommenen Bild gewonnenen Relation die absolute Po ¬ sition des Luftfahrzeugs vorteilhafterweise zu ermitteln.

Die Kamera ist beispielsweise eine Infrarot-Kamera, eine Tagsicht- Kamera und/oder umfasst ein Millimeterwellenradar. Die Kamera kann auch als Gleit ¬ pfad-Kamera bezeichnet werden. Der Gleitpfad kann auch als Anflugpfad be ¬ zeichnet werden.

Die von der Bestimmungs- Einheit bestimmte Position des Luftfahrzeugs kann einem Fluglotsen beispielsweise mittels eines oder mehrere Bildschirme visuali- siert werden. Diese Visualisierung kann vorzugsweise auch Sichtmarken im Seh ¬ feld sowie weitere Informationen, wie beispielsweise Kursabweichungen und/oder Höhenabweichungen des Luftfahrzeugs, umfassen. Ferner ist es auch möglich, die von der Bestimmungs- Einheit bestimmte Position des Luftfahrzeugs, gegebe ¬ nenfalls in einem vorbestimmten Datenformat, anderen Systemen zur Verfügung zu stellen. Die Bestimmungs- Einheit kann Teil einer Steuer- Vorrichtung, wie beispielsweise eines Computers, sein. Die Bestimmungs- Einheit kann beispielsweise im Flugha ¬ fen-Tower oder Tower angeordnet sein. Alternativ kann die Bestimmungs- Einheit auch in der Kamera integriert sein. Die Bestimmungseinheit kann insbe ¬ sondere eine Software in einem übergeordneten System sein.

Das Luftfahrzeug ist beispielsweise ein Flugzeug, eine Drohne oder ein Hub ¬ schrauber. Gemäß einer Ausführungsform ist die Kamera gemäß der Ausrichte-Information derart auf den Gleitpfad ausgerichtet, dass ein ohne eine Abweichung auf dem Gleitpfad anfliegendes Luftfahrzeug in der Bildmitte des von der Kamera aufge- nommenen Bildes ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Kamera insbesondere fest installiert. Ist demnach das Luftfahrzeug in dem aufgenommenen Bild nicht in der Bildmitte, so kann daraus unmittelbar gefolgert werden, dass das Luftfahrzeug eine Abwei- chung von dem Gleitpfad aufweist. Aus der in dem Bild dargestellten Abwei ¬ chung des Luftfahrzeugs von dem Gleitpfad kann über die Ausrichte- Information, welche den Gleitpfad angibt, die absolute Position des Luftfahr ¬ zeugs bei bestimmter oder bekannter Entfernung des Luftfahrzeugs ermittelt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ausrichte-Information eine Azimut- Winkelinformation und eine Elevations-Winkelinformation zur Ausrich ¬ tung der Kamera auf den Gleitpfad der Landebahn. Demnach gibt die Ausrichte-Information an, wie die Kamera hinsichtlich Azimut und Elevation auszurichten und insbesondere zu installieren ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Gleitpfad der Landebahn gerade. Ein gerader Gleitpfad wird beispielsweise bei einem ILS-Anflug (ILS; Instrumen- ten-Lande-System) eingesetzt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Gleitpfad der Landebahn ge ¬ krümmt. Ein gekrümmter Gleitpfad wird beispielsweise bei einem GBAS-Anflug (GBAS; Ground Based Augmentation System) oder bei einem RNAV- Anflug (Area Navigation) eingesetzt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bestimmungs- Einheit zum Be ¬ stimmen der Position des Luftfahrzeugs dazu eingerichtet, einen Elevations- Winkel und einen Azimut- Winkel des Luftfahrzeugs zu bestimmen. Der Elevati- ons-Winkel und der Azimut- Winkel des Luftfahrzeugs sind wichtige Informatio- nen für den Fluglotsen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bestimmungs- Einheit zum Be ¬ stimmen der Position des Luftfahrzeugs dazu eingerichtet, einen Elevations- Winkel und einen Azimut- Winkel des Luftfahrzeugs relativ zu einer Tangente, welche die Erdoberfläche an einem Aufstellungsort der Kamera berührt, zu be ¬ stimmen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kamera fest installiert und die Bestimmungs- Einheit zum Bestimmen der Position des Luftfahrzeugs ist dazu eingerichtet, eine erste Winkelabweichung in Elevation und eine zweite Winkel ¬ abweichung in Azimut des anfliegenden Luftfahrzeugs von dem Gleitpfad der Landebahn mittels des aufgenommen Bilds zu ermitteln sowie den Elevations- Winkel und den Azimut- Winkel des Luftfahrzeugs unter Verwendung der Aus- richte-Information, der ersten Winkelabweichung und der zweiten Winkelabwei- chung zu bestimmen.

Für das Beispiel der fest installierten Kamera, welche auf den Gleitpfad ausge ¬ richtet ist, ist der Gleitpfad auf dem aufgenommenen Bild der Kamera genau in der Mitte des aufgenommenen Bilds. Aufgrund dessen können in einem einfa- chen Fall die erste Winkelabweichung in Elevation und die zweite Winkelabwei ¬ chung in Azimut des anfliegenden Luftfahrzeugs einfach durch die Abstände von dem Mittelpunkt des Bilds, welcher den Gleitpfad abbildet, gemessen werden. In einer einfachen Ausgestaltungsform können jeweils die Pixel für diese Abstände gezählt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Nachführ- Einrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung der Kamera auf eine aktuelle Position des Luftfahrzeugs derart nachzuführen, dass das anfliegende Luftfahrzeug in der Bildmitte des durch die Kamera aufgenommenen Bilds ist.

Bei dieser Ausführungsform bildet die Bildmitte des durch die Kamera aufge- nommenen Bilds die Ist- Position des Luftfahrzeugs. Die Bestimmungs- Einheit ist dann dazu eingerichtet, die Abweichung zwischen der Soll-Position und der Ist- Position zu bestimmen und hieraus die Position des Luftfahrzeugs zu ermitteln.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Nachführ- Einrichtung dazu ein- gerichtet, die Ausrichtung der Kamera auf eine Soll-Position des Luftfahrzeugs nachzuführen. Eine seitliche Ablage des Luftfahrzeugs im Bild repräsentiert dann die Abweichung zwischen der Ist- Position und der Soll- Position des Luft ¬ fahrzeugs. Aus dieser Abweichung kann die Bestimmungs- Einheit die Position des Luftfahrzeugs ermitteln.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Tracking- Einheit zum Tracking des auf die Landebahn anfliegenden Luftfahrzeugs. Dabei ist die Tracking- Einheit dazu eingerichtet, eine Tracking- Information in Abhän ¬ gigkeit des Trackings des anfliegenden Luftfahrzeugs bereitzustellen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Nachführ- Einrichtung dazu ein ¬ gerichtet, die Ausrichtung der Kamera auf die aktuelle Position des Luftfahr ¬ zeugs in Abhängigkeit der bereitgestellten Tracking- Information nachzuführen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Nachführ- Einrichtung ei ¬ nen Schwenk-Neige-Kopf, auf welchem die Kamera installiert ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Bereitstel ¬ lungs-Einrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die von der Bestimmungs- Einheit bestimmte Position des Luftfahrzeugs einem Fluglotsen optisch auszuge ¬ ben. Die Bereitstellungs- Einrichtung umfasst insbesondere einen oder mehrere Bild ¬ schirme für den Fluglotsen. Die Bereitstellungs- Einrichtung ist insbesondere in dem Flughafen-Tower oder in einer Zentrale eines Remote-Tower- Flughafens angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Entfer ¬ nungsmesser zum Messen einer Entfernung des Luftfahrzeugs von der Kamera und eine Rechen- Einheit auf. Dabei ist die Rechen- Einheit dazu eingerichtet, ei ¬ nen Elevations-Winkel, einen Azimut- Winkel, eine Höhe des Luftfahrzeugs, eine Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs und/oder eine Sinkrate des Luftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem aufgenommen Bild des Luftfahrzeugs, der gemessenen Entfernung des Luftfahrzeugs und der Ausrichte-Information zu ermitteln.

Damit umfasst die Position des Luftfahrzeugs, welche dem Fluglotsen bereitge- stellt werden kann, vorteilhafterweise den Elevations-Winkel des Luftfahrzeugs, den Azimut- Winkel des Luftfahrzeugs, die Höhe des Luftfahrzeugs, die Ge ¬ schwindigkeit des Luftfahrzeugs und/oder die Sinkrate des Luftfahrzeugs. Diese Informationen können in geeigneter Weise in ein beliebiges Datenformat forma ¬ tiert werden und anderen Systemen bereitgestellt werden. Der Entfernungsmes- ser ist insbesondere ein laserbasierter Sensor. Das Datenformat ist vorzugsweise das ASTERIX- Format.

Außerdem wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines auf eine Lan ¬ debahn anfliegenden Luftfahrzeugs vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte^

Aufnehmen eines Bilds des anfliegenden Luftfahrzeugs mittels einer auf oder an der Landebahn angeordneten Kamera, welche unter Verwendung einer Ausrichte-Information auf einen Gleitpfad der Landebahn ausgerichtet ist, und Bestimmen der Position des Luftfahrzeugs in Abhängigkeit des aufgenom- menen Bilds des Luftfahrzeugs und der Ausrichte-Information. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Position des Luftfahrzeugs in Abhängigkeit des aufgenommenen Bilds des Luftfahrzeugs, der Ausrichte ¬ information und zumindest einer von einem externen System gelieferten Infor ¬ mation bestimmt. Beispiele für die zumindest eine von dem externen System ge- lieferten Information umfassen die Entfernung des Luftfahrzeugs zu der Kame ¬ ra, die Höhe des Luftfahrzeugs, die Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs und die Sinkrate des Luftfahrzeugs. Beispiele für das externe System umfassen Radar und ADS-B. Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.

Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in ei ¬ nem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer ent ¬ sprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerpro- gramm-Mittel erfolgen.

Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend. Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht expli ¬ zit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausfüh ¬ rungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegen ¬ stand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungs- beispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzug ¬ ten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels ei ¬ ner Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines auf eine Lande ¬ bahn anfliegenden Luftfahrzeugs!

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Ausrichte ¬ information zum Ausrichten der Kamera auf den Gleitpfad der Lande ¬ bahn nach Fig. l;

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für die be ¬ stimmte Position des auf die Landebahn anfliegenden Luftfahrzeugs!

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein durch die

Kamera nach Fig. 1 aufgenommenes Bild des Luftfahrzeugs!

Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ka ¬ mera mit einer Nachführ- Einrichtung!

Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines auf eine Lan ¬ debahn anfliegenden Luftfahrzeugs!

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für die be ¬ stimmte Position des auf die Landebahn anfliegenden Luftfahrzeugs!

Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines auf eine Lan ¬ debahn anfliegenden Luftfahrzeugs! und Fig. 9 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Bestimmen einer Position eines auf eine Lande ¬ bahn anfliegenden Luftfahrzeugs. In den Figuren sind gleiche oder funktions gleiche Elemente mit denselben Be ¬ zugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

In Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zum Bestimmen einer Position P eines auf eine Landebahn 1 an- fliegenden Luftfahrzeugs 2 dargestellt.

Die Vorrichtung 10 zum Bestimmen der Position P des anfliegenden Luftfahr ¬ zeugs 2 umfasst eine Kamera 11 und eine Bestimmungs- Einheit 12. Die Kamera 11 ist auf oder an der Landebahn 1 angeordnet und dazu eingerich ¬ tet, ein Bild B oder eine Mehrzahl von Bildern B des anfliegenden Luftfahrzeugs 2 aufzunehmen. Dabei ist die Kamera 11 unter Verwendung einer Ausrichte ¬ information AI auf einen Gleitpfad G der Landebahn 1 ausgerichtet. In dem Bei ¬ spiel der Fig. 1 fliegt das anfliegende Luftfahrzeugs 2 gemäß dem Gleitpfad G der Landebahn 1 an, hat aber aktuell eine bestimmte Winkelabweichung Wl zu dem Gleitpfad G. In der Fig. 1 bezeichnet E die Entfernung des Luftfahrzeugs 2 von der Kamera 11. H bezeichnet die Höhe des Luftfahrzeugs 2 über einer Tangente T. Die Tangente T berührt die Erdoberfläche in einem Aufstellungsort der Kame ¬ ra 11. α bezeichnet den Winkel des Gleitpfads G zu der Tangente T. ß bezeichnet den Elevations-Winkel des Luftfahrzeugs 2 zu der Tangente T. Da es sich bei der Fig. 1 um eine zweidimensionale Darstellung handelt, ist der Azimut- Winkel γ (siehe beispielsweise Fig. 3 oder Fig. 7) in der Fig. 1 nicht dargestellt.

Die Ausrichte-Information AI zum Ausrichten der Kamera 11 auf den Gleitpfad G der Landebahn 1 umfasst eine Azimut- Winkelinformation AW und eine Eleva- tions- Winkelinformation EW zur Ausrichtung der Kamera 11 auf den Gleitpfad G der Landebahn 1 (siehe Fig. 2). Dabei ist die Kamera 11 insbesondere gemäß der Ausrichte-Information AI der ¬ art auf den Gleitpfad G ausgerichtet, dass ein ohne eine Abweichung auf den Gleitpfad G anfliegendes Luftfahrzeug 2 genau in der Mitte des von der Kamera 11 aufgenommen Bilds B ist.

In dem Beispiel der Fig. 1 ist der Gleitpfad G gerade. Ein gerader Gleitpfad G wird beispielsweise bei einem ILS-Anflug (ILS; Instrumenten-Lande-System) eingesetzt. Alternativ kann der Gleitpfad G auch gekrümmt sein (nicht darge- stellt). Ein gekrümmter Gleitpfad wird beispielsweise bei einem GBAS-Anflug (GBAS; Ground Based Augmentation System) oder bei einem RNAV- Anflug ein ¬ gesetzt.

Beispielsweise ist die Kamera 11 fest installiert. Alternativ kann die Kamera 11 auch auf einem Schwenk- Neige-Kopf installiert sein, so dass die Kamera 11 der Position P der Luftfahrzeugs 2 nachführbar ist. Details hierzu werden mit Bezug zu Fig. 5 erläutert.

Die Bestimmungs- Einheit 12 der Vorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, die Positi- on P des Luftfahrzeugs 2 in Abhängigkeit des aufgenommen Bilds B des Luft ¬ fahrzeugs 2 und der Ausrichte-Information AI zu bestimmen. Insbesondere be ¬ stimmt die Bestimmungs- Einheit 12 dabei einen Elevations-Winkel ß und einen Azimut- Winkel γ des Luftfahrzeugs 2 (siehe Fig. 3). Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein durch die Ka ¬ mera 11 nach Fig. 1 aufgenommenes Bild B des auf die Landebahn 1 anfliegen ¬ den Luftfahrzeugs 2. Das Beispiel der Fig. 4 zeigt ein von einer fest installierten Kamera 11 aufgenommenes Bild B. Da die fest installierte Kamera 11 genau auf den Gleitpfad G ausgerichtet ist, befindet sich der Gleitpfad G in dem Bild B der Fig. 4 genau in der Mitte. Das in dem Bild B der Fig. 4 dargestellte Fadenkreuz soll die Visualisierung für einen Fluglotsen vorteilhafterweise verbessern. In dem Beispiel des Bilds B der Fig. 4 hat das Luftfahrzeug 2 eine Abweichung von dem Gleitpfad G. Die Darstellung der Fig. 4 unterscheidet sich von der Dar ¬ stellung der Fig. 1 dahingehend, dass das Bild B der Fig. 4 eine zweidimensiona ¬ le Abweichung von dem Gleitpfad G darstellt, wohingegen die Fig. 1 nur eine eindimensionale Abweichung Wl darstellen kann. In den Fig. 1 und 2 bezeichnet Wl eine erste Winkelabweichung in Elevation. Zusätzlich ist in der Fig. 4 eine zweite Winkelabweichung W2 in Azimut des anfliegenden Luftfahrzeugs 2 von dem Gleitpfad G der Landebahn 1 gezeigt. Hierbei ist die Bestimmungs- Einheit 12 zum Bestimmen der Position P des Luft ¬ fahrzeugs 2 vorzugsweise dazu eingerichtet, die erste Winkelabweichung Wl in Elevation und die zweite Winkelabweichung W2 in Azimut des anfliegenden Luftfahrzeugs 2 von dem Gleitpfad G der Landebahn 1 mittels des aufgenomme ¬ nen Bilds B zu ermitteln. In einem einfachen Fall können die Abstände Wl und W2 in dem Bild B der Fig. 4 gemessen werden. In einer Ausgestaltungsform kön ¬ nen jeweils die Pixel für Wl und W2 gezählt werden.

In Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Kamera 11 mit einer Nachführ- Einrichtung 13 dargestellt. Die Nachführ- Einrichtung 13 ist beispielsweise ein Schwenk-Neige-Kopf, mittels welchem die Ausrichtung der Kamera 11 in Elevation und Azimut einstellbar ist. Insbesondere ist die Nach ¬ führ- Einrichtung 13 derart ansteuerbar, dass die Ausrichtung der Kamera 11 auf die aktuelle Position P des Luftfahrzeugs 2 derart nachgeführt wird, dass das anfliegende Luftfahrzeug 2 stets in der Bildmitte des durch die Kamera 11 auf- genommenen Bilds ist.

Ferner umfasst die Kamera 11 vorzugsweise eine Steuer- Einrichtung 14, welche zum Steuern der Kamera 11 und zum Steuern der Nachführ- Einrichtung 13 ein ¬ gerichtet ist.

Die Steuer- Einrichtung 14 umfasst insbesondere eine Tracking- Einheit 15 zum Tracking des auf die Landebahn 1 anfliegenden Luftfahrzeugs, wobei die Tra- cking- Einheit 15 dazu eingerichtet ist, eine Tracking- Information TI in Abhän ¬ gigkeit des Trackings des anfliegenden Luftfahrzeugs 2 bereitzustellen. Dabei kann die Nachführ- Einrichtung 13 dazu eingerichtet werden, die Ausrichtung der Kamera 11 auf die aktuelle Position P des Luftfahrzeugs 2 in Abhängigkeit der bereitgestellten Tracking- Information TI nachzuführen.

In Fig. 6 ist eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zum Bestimmen einer Position P eines auf eine Landebahn 1 an ¬ fliegenden Luftfahrzeugs 2 dargestellt.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 nach Fig. 6 basiert auf dem ersten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 nach Fig. 1 und umfasst alle Merkmale des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 10 der Fig. 6 eine Bereitstellungs- Einrichtung 16, welche dazu eingerichtet ist, die von der Bestimmungs- Einheit 12 bestimmte Position P des Luftfahrzeugs 2 einem Fluglotsen optisch auszuge ¬ ben. Die Bereitstellungs- Einrichtung 16 umfasst hierzu insbesondere eine Steu ¬ er-Vorrichtung 17 und einen oder mehrere Bildschirme 18.

Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 10 einen Entfernungsmesser 19 zum Mes ¬ sen einer Entfernung E des Luftfahrzeugs 2 von der Kamera 11. Insbesondere ist der Entfernungsmesser 19 in der Kamera 11 integriert oder an der Kamera 11 angeordnet. Außerdem umfasst die Bestimmungs- Einheit 12 vorzugsweise eine Rechen- Einheit 20, welche dazu eingerichtet ist, den Elevations- Winkel ß, den Azimut- Winkel γ, die Höhe H des Luftfahrzeugs 2, die Geschwindigkeit V des Luftfahrzeugs 2 und die Sinkrate S des Luftfahrzeugs 2 in Abhängigkeit von dem aufgenommenen Bild B des Luftfahrzeugs 2, der gemessenen Entfernung E des Luftfahrzeugs und der Ausrichte-Information AI zu ermitteln. Hierzu zeigt die Fig. 7 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für die bestimmte Position P des auf die Landebahn anfliegenden Luftfahrzeugs. Gemäß der Fig. 7 umfasst die Position P den Elevations-Winkel ß, den Azimut- Winkel γ, die Höhe H, die Geschwindigkeit V und die Sinkrate S des Luftfahrzeugs 2. Es ist ferner möglich, dass einzelne Informationen, wie zum Beispiel die Entfernung E, die Höhe H, die Geschwindigkeit V, die Sinkrate S auch von externen Systemen, wie zum Beispiel Radar oder ADS-B, geliefert werden.

In Fig. 8 ist eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zum Bestimmen einer Position P eines auf eine Landebahn 1 an ¬ fliegenden Luftfahrzeugs 2 dargestellt. Das dritte Ausführungsbeispiel der Fig. 8 basiert auf dem ersten Ausführungs ¬ beispiel der Fig. 1, umfasst sämtliche Merkmale des ersten Ausführungsbeispiels und darüber hinaus, dass an einem jeden Ende der Landebahn 1 eine Kamera 11, welche auf den jeweiligen Gleitpfad G der Landebahn 1 ausgerichtet ist, vor ¬ gesehen ist.

Demnach hat die Vorrichtung 10 jeweils eine Bestimmung- Einheit 12 für die bei ¬ den Kameras 11. In dem Beispiel der Fig. 8 sind die Bestimmungs- Einheiten 12 in einem Tower 21 oder Flughafen-Tower angeordnet. Die Bestimmung- Einheiten 12 sind - wie in Fig. 6 dargestellt - mit Bereitstellungs- Einrichtungen 16 für den Fluglotsen koppelbar.

Fig. 9 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Bestimmen einer Position P eines auf eine Landebahn 1 anflie ¬ genden Luftfahrzeugs 2.

Das Verfahren der Fig. 9 umfasst die folgenden Schritte 901 und 902:

In Schritt 901 wird ein Bild B oder eine Mehrzahl von Bildern B des anfliegenden Luftfahrzeugs 2 mittels einer auf oder an der Landebahn 1 angeordneten Käme- ra 11 aufgenommen. Dabei ist die Kamera 11 unter Verwendung einer Ausrichte ¬ information AI auf einen Gleitpfad G der Landebahn 1 ausgerichtet. In Schritt 902 wird die Position P des Luftfahrzeugs 2 in Abhängigkeit des auf ¬ genommenen Bilds B des Luftfahrzeugs 2 und der Ausrichte-Information AI be ¬ stimmt. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrie ¬ ben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

Landebahn

Luftfahrzeug

Vorrichtung

Kamera

Bestimmungs- Einheit

Nachführ- Einrichtung

Steuer- Einrichtung

Tr acking- Einheit

Bereitstellungs- Einrichtung

Steuer- Vorrichtung

Bildschirm

Entfernungsmesser

Rechen- Einheit

Tower

Verfahrens schritt

Verfahrensschritt

Winkel des Gleitpfads

Ausrichte-Information

Azimut- Winkelinformation

Elevations-Winkel

Bild

Entfernung

Elevations-Winkelinformation

Azimut- Winkel

Gleitpfad

Höhe

Position des Luftfahrzeugs

Sinkrate

Tangente

Tr acking- Information

Geschwindigkeit