Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbe¬ griff des Anspruchs 1.

Ein gelandetes Flugzeug wird in den meisten Fällen zunächst von einem vorausfahrenden Fahrzeug in den Rollfeldbereich geleitet, in dem seine Parkposition liegt. Auf dem Rollfeld sind sogenannte Center-Lines aufgemalt, denen das Flugzeug folgen muß. Die Cen¬ ter-Lines enden in geraden Stand-Center-Lines, die zu der Parkpo¬ sition führen.

Bei entsprechend ausgerüsteten Flughäfen docken die Flugzeuge in Parkposition mit mindestens einem ihrer Ausgänge an z.B. eine Gangway-Brücke an. Da derartige Gangway-Brücken nur in Gren¬ zen bewegbar sind, ist es erforderlich, daß die für jeden Flugzeug¬ typ unterschiedlich festgelegte Parkposition exakt eingenommen wird. Dazu muß der Pilot das auf der Stand-Linie geführte Flug¬ zeug an einem definierten Punkt zum Stillstand bringen.

Problematisch hieran ist, daß sich der Pilot zumindest bei gängigen Flugzeuglypen 4-6 m über dem Erdboden befindet und keinen direkten Sichtkontakt nach unten hat.

Es existieren eine Reihe von gängigen Hilfsvorrichlungen (z. B. Moiree- Anzeige), die es dem Piloten ermöglichen, sein Flugzeug ohne direkten Blickkontakt auf der Stand-Linie zu führen.

Anders verhält es sich bei Systemen, die dem Piloten eine Auskunft über die verbleibende Rolldistanz bis zur Parkposilion geben kön¬ nen. In diesem Zusammenhang ist bislang keine optimale Vorrich¬ tung bekannt geworden.

Es ist zwar z.B. bekannt, im Boden des Rollfeldes Induktionsschlei¬ fen zu verlegen, die, sobald z.B. das Flugzeugvorderrad darüber hinwegrollt, ein Signal erzeugen, das in eine entsprechende Entfer¬ nungsanzeige umgesetzt werden kann. Nachteilig ist, daß die In¬ duktionsschleifen infolge der großen Belastung durch die darüber hinwegrollenden Flugzeuge oder auch wilterungsbedingt z.B. durch Blitzeinschläge leicht Schaden nehmen können und häufig ausge¬ wechselt werden müssen und weiterhin auch nicht genau arbeiten.

Aus der WO 90/13104 ist weiterhin ein System bekannt geworden, bei dem ein sich seiner Parkposition näherndes Flugzeug mittels Radar vermessen wird. Dies geschieht in der Regel mit einem Ra¬ darstrahl auf Mikrowellenbasis, der auf die Flugzeugspitze gerichtet ist. Über eine Anzeigetafel kann der Pilot seine aktuelle Position bzw. die verbleibende Distanz zur Parkposition erfahren. Nachteilig ist, daß der Radarstrahl bei Annäherung des Flugzeuges nachge- führl werden muß, was entweder eine optische oder sonstige Steue¬ rung erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich nahezu alle Flugzeugtypen sicher und mit ge¬ ringem Datenverarbeitungsaufwand in die gewünschte Parkposition führen lassen und bei deren Benutzung keine gesundheitliche Be¬ einträchtigung der Cockpitcrew auftreten kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.

Danach weist die Vorrichtung mindestens einen von vorne auf das sich nähernde Flugzeug gerichteten 2D-Lasersensor auf. Der erfindungsgemäß eingesetzte Sensor sendet mit vorgegebener Fre¬ quenz über einen ebenfalls vorgegebenen Blickwinkel Laserpulse aus, die z.B. von der Flugzeugoberfläche zurück in einen z.B. im Sensorbereich angeordneten Empfänger geworfen werden. Über die Pulslaufzeit läßt sich die Entfernung des Meßpunktes zu dem Sen¬ sor berechnen. Berücksichtigt man weiterhin den Winkel des gesen¬ deten Laserpulses, so kann man die Polarkoordinaten des jeweiligen Meßpunktes errechnen.

Mittels eines derartigen Sensors wird nun die sich nähernde Flug¬ zeugfront in aufeinanderfolgenden Meßläufen kontinuierlich in ei¬ ner Ebene vermessen. Der Lasersensor sollte dabei so ausgerichtet sein, daß die Meßebene durch die Längsachse des Flugzeuges ver¬ läuft. Ansonsten kann die Meßebene nahezu beliebige Winkel ein¬ nehmen. Im Hinblick auf die weiter unten beschriebene Ver¬ arbeitung der Meßergebnisse darf die Meßebene allerdings nicht waagerecht ausgerichtet sein.

Wie oben beschrieben, liefert der Lasersensor in jedem Meßdurch¬ lauf iür die von ihm auf der Flugzeugfront vermessenen Punkte die zugehörigen Polarkoordinaten. Erfindungsgemäß ist nun vorgese¬ hen, daß diese Polarkoordinaten in eine Vertikal- und eine Hori¬ zontalkoordinate umgerechnet werden. Nach der Umrechnung wer¬ den die Meßpunkte ermittelt, die in einen vorher festgelegten Hö¬ henbereich zwischen einer oberen und einer unteren Vertikalkoor¬ dinate fallen. Die für diesen definierten Höllenbereich ermittelten Meßpunkte werden bezüglich ihrer Horizontalkoordinaten gemittelt und der Mittelwert als aktuelle Positon des Flugzeuges zugrunde¬ gelegt.

Die zu erreichende Parkposition des Flugzeuges ist ebenfalls als für jeden Flugzeugtyp spezifische Horizontalkoordinale definiert. Die Annäherung des oben beschriebenen Mittelwertes an die Horizon¬ talkoordinate der Parkposition kann auf geeignete Weise optisch oder akustisch angezeigt werden.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die zur Feststellung der aktuellen Position herangezogenen Daten lediglich aus den Meßergebnissen über z.B. einen relativ kleinen Höhenbereich der Flugzeugfront stammen. Dieser Höhenbereich wird lür jeden Flug¬ zeugtyp gesondert festgelegt und im Sensor bzw. dem Sensorrech¬ ner gespeichert. Praktisch sieht dies so aus, daß der Sensorrechner bei Annäherung z.B. eines Airbus A 300 aus seinem Datenbesland den lür diesen Flugzeugtyp gespeicherten Höhenbereich aufruft und bei der Verarbeitung der Meßergebnisse zugrundelegt.

Es hat sich herausgestellt, daß sich für jeden der bislang untersuch¬ ten Flugzeugtypen mindestens ein Höhenbereich festlegen läßt, in dem eine störungsfreie Laserabtastung möglich ist.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung setzt allerdings voraus, daß der Sensor den sich nähernden Flugzeuglyp erkennen kann bzw dem Sensorrechner der sich nähernde Flugzeugtyp be¬ kannt ist, um den für diesen Flugzeugtyp vorgegebenen Höhenbe¬ reich und die ebenfalls lür diesen Flugzeugtyp spezifische Hori¬ zontalkoordinate der Parkposition aufrufen zu können. In her¬ kömmlichen Flughäfen ist davon auszugehen, daß Vorrichtungen, wie z.B. die erfindungsgemäße, mit dem Zentralrechner des Flug¬ hafens verbunden sind. Der Zentralrechner weiß schon vor Lan¬ dung eines Flugzeuges, um welchen Typ Flugzeug es sich handelt und an welchem Gate angedockt werden soll. Die Weiterleitung dieser Information an z.B. den Sensorrechner des betreffenden Ga¬ tes stellt keinerlei Probleme dar. Natürlich kann die Ansteuerung des Sensors auch dezentral von z.B. dem Galepersonal vorgenom¬ men werden. Weiterhin ist es auch möglich, daß der Sensor selb¬ ständig den sich nähernden Flugzeugtyp erkennt. Hierauf wird weiter unten eingegangen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine ganze Reihe von Vorteilen. Hauptvorleil ist, daß man mit einem Sensor ohne größere Anpassung nahezu alle unterschiedlichen bekannten Flugzeugtypen vermessen kann. Der eriϊndungsgemäße Lasersensor kann z.B. einen Blickwinkel von ca. 60° überstreichen. Ist er in ausreichender Entfernung zu der Parkposition und mit entsprechend ausgerichteter Meßebene angeordnet, so kann mit z.B. einem 60° Blickwinkel sowohl eine sich nähernde Sporlmaschine als auch z.B. ein Jumbo- Jet erfaßt werden, ohne daß dazu eine Höhen Verstellung des Sen¬ sors etc. erforderlich wäre. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Be¬ schränkung der Auswertung auf Signale, die von Meßpunkten aus mindestens einem (für jeden Flugzeuglyp unterschiedlichen) be¬ grenzten Höhenbereich stammen, einen geringen Datenverarbei¬ tungsaulwand erfordert. Zusätzlich hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Auswertung zu äußerst zuverlässigen Ergebnis¬ sen führt. Bei Berücksichtigung der gesamten Flugzeugfront müßte man nämlich auch schlecht reflektierenden Problembereiche, wie z.B. das Cockpitfenster oder die Flugzeugspilze vermessen und auswerten, was möglicherweise zu einer Verfälschung des Ergeb¬ nisses führt. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß umgangen, in¬ dem man nur die Meßsignale auswertet, die von Meßpunkten aus vorher ausgewählten, gut reflektierenden Bereichen der Flugzeug¬ front stammen. Auf jeder Flugzeugfront gibt es eine Vielzahl sol¬ cher Bereiche zwischen Spitze und Cockpitfenster.

Für jeden der bislang untersuchten Flugzeugtypen lassen sich ein oder vorzugsweise gemäß Anspruch 2 mehrere Höhenbereiche festlegen, in dem bzw in denen eine störungsfreie Laserablastung möglich ist. Stehen für jeden Meßdurchlauf mehrere Höhenbereiche zur Auswertung zur Verfügung, so vergrößert sich die Meßsicher¬ heit. Es kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, daß von den mehreren vorgegebenen Höhenbereichen nur die in die Aus¬ wertung einbezogen werden, die gut reflektierend sind und Meßsi¬ gnale mit ausreichender Stärke liefern. Es ist nämlich davon auszu¬ gehen, daß die Frontbereiche von Flugzeugen gleichen Types nicht zwangsläufig hinsichtlich ihrer Reflexionseigenschaflen überein-

stimmen. Hier kann es infolge unterschiedlicher fluglinienabhängi¬ ger Bemalungen oder auch infolge von Verschmutzungen zu gravie¬ renden Abweichungen innerhalb eines Types kommen. Hat man dann für jeden Flugzeugtyp mehrere Höhenbereiche lür die Aus¬ wertung zur Verfügung, so kann man individuell lür jedes sich nä¬ hernde Flugzeug eines Types in Abhängigkeit von der Qualität des Meßsignales den oder die Höhenbereiche auswählen, die bei der Bestimmung der Istposition des Flugzeuges zugrundegelegt werden.

Voraussetzung lür das Funktionieren der Erfindung ist, daß der Sensor bzw. der Sensorrechner für jeden Flugzeugtyp einen bzw. mehrere Höhenbereiche und die entsprechenden Parkpositionen ge¬ speichert hat. Die Eingabe der Höhenbereiche bzw. der Parkposi- lionen in den Sensorspeicher bedeutet angesichts der großen Anzahl von unterschiedlichen Flugzeugtypen etc. einen relativ großen Ar¬ beitsaufwand. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht daher nach An¬ spruch 3 vor, daß die eriϊndungsgemäße Vorrichtung die für die jeweiligen Flugzeugtypen relevanten Daten (auszuwertende Höhen¬ bereiche, Parkposition) selbständig erfaßt und abspeichert. Hierzu wird eine Maschine eines neuen (dem Sensor noch nicht "bekannten") Flugzeugtyps in Parkposition vor dem Sensor ausge¬ richtet. Der Sensor tastet dann in vorgegebenen Höhenbereichen die Flugzeugfront ab und wählt mindestens einen gut reflektierenden Höhenbereich aus. Dieser Höhenbereich wird für diesen Flugzeug¬ typ gespeichert und zukünftig für alle Maschinen dieses Types bei der Bestimmung der Istposition zugrundegelegt. Weiterhin wird der während des Einmessens lür diesen Höhenbereich errechnete Mit¬ telwert als Parkposition lür den Flugzeugtyp gespeichert. Diese Ausgestaltung hat gleich mehrere Vorteile. Die Vorrichtung muß nicht aufwendig programmiert werden. Außerdem werden die Hö¬ henbereiche, die eine optimale Abtastung erlauben, nicht theore¬ tisch festgelegt, sondern in einer aktuellen Meßsituation ermittelt.

Weiterhin setzt die Erfindung voraus, daß der Sensor weiß, welcher Flugzeugtyp sich nähert. Wie oben ausgeführt, ist es in modernen Flughäfen kein Problem, eine derartige Information an den Sensor zu übermitteln. D.h. dem Sensor des betreffenden Gates kann z.B.

über den Zentralrechner des Flughafens z.B. (oder auch von dem Gatepersonal per Handsteuerung) mitgeteilt werden, welcher Flug¬ zeugtyp in Parkposition eingewiesen werden soll. Es kann aber weiterhin wünschenswert sein, daß, z.B. zur Absicherung bzw. Überprüfung der vom Flughafenrechner übermittelten Informatio¬ nen, der Sensor selbst in der Lage ist, den sich nähernden Flug¬ zeugtyp zu erkennen. Er kann dann einen Vergleich mit der vom Flughafenrechner übermittelten Information vornehmen und bei Abweichungen gegebenenfalls den Rollvorgang des Flugzeugs un¬ terbrechen bzw. die Einweisung anhand seiner eigenen Daten über¬ nehmen. Die in diesem Zusammenhang vorteilhaft genannte Ausge¬ staltung des Anspruches 4 sieht vor, daß der Sensor zunächst ein sich näherndes Flugzeug in mehreren Höllenbereichen vermißt. Das sich ergebende Profil wird mit für die jeweiligen Flugzeugtypen im Sensorspeicher abgelegten Profilen verglichen und der Flugzeugtyp ermittelt.

Wie zuvor ausgeführt, sollte die Meßebene des Lasersensors in der Längsachse des zu vermessenden Flugzeuges ausgerichtet sein und kann, davon abgesehen, mit ihrer anderen Hauptachse nahezu jeden beliebigen Winkel einnehmen. Aufgrund der gewählten Verarbei¬ tung der Meßergebnisse - Auswahl nur der Meßpunkte, die in einen bestimmten Höhenbereich fallen - darf die Meßebene allerdings nicht waagerecht ausgerichtet sein (da man hier Meßwerte nur eines Höhenbereiches erhalten würde). Sinnvollerweise wird man die Meßebene des Lasersensors jedoch so wählen, daß sie gemäß An¬ spruch 2 im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Durch senkrechte Ausrichtung der Meßebene verringert man die Fehlermöglichkeit und stellt andererseits sicher, daß der Lasersensor mit seinem Blickwinkel tatsächlich ohne größere Anpassung die unter¬ schiedlichsten Flugzeugtypen erfassen kann. Bei einem Lasersen¬ sor, dessen Meßebene nur geringfügig abweichend von der Hori¬ zontalebene ausgerichtet ist, müßte dagegen vermutlich eine Hö¬ henanpassung des Sensors an unterschiedliche Flugzeugtypen erfol¬ gen, was relativ aufwendig ist.

Man könnte sich weiterhin z.B. vorstellen, den Sensor mobil, z.B. in ein Handgerät, zu integrieren, das von einem vor der Parkposi¬ tion des Flugzeuges wartenden Einweiser bedient wird. Bei einem derartigen mobilen Sensor ist allerdings erforderlich, daß dem Sen¬ sor bzw. dem Rechner auch die Position, von der aus gemessen wird, bekannt ist. Außerdem dürfte es wohl erforderlich sein, daß ein derartiger mobiler Sensor immer auf einer definierten Höhe gehalten wird. Hier können daher eine Reihe von Fehlern auftreten. Außerdem ist es ohnehin erwünscht, den Personalaulwand auf den Flughäfen zu reduzieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht daher vor, daß der Sensor an einem Bereich des Flughafengebäudes in Ausrichtung zu der Parkposition des Flugzeuges angeordnet ist. Dabei ist es erfor¬ derlich, daß der Sensor direkt von vorne auf die sich nähernde Flugzeugfronl gerichtet ist. Bei der Festinstallalion des Sensors muß man sich daher zunutze machen, daß sich Flugzeuge auf dem Rollleid nicht frei, sondern entlang festgelegter Stand-Lines in ihre Parkpositionen bewegen. Bei der Installation des Sensors am Flug- haϊengebäude ist daher lediglich darauf zu achten, daß er oberhalb der Stand-Linie bzw. deren gerader Verlängerung angeordnet ist.

Eine letzte vorteilhafte Ausgestaltung sieht gemäß Anspruch 7 vor, daß mehrere Lasersensoren vorgesehen sind, deren Meßebenen par¬ allel nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere bei vertikaler Ausrichtung der Meßebenen läßt sich mit einer derartig ausgestal¬ teten Vorrichtung auch unproblematiosch eine eventuelle Seilenab¬ weichung des Flugzeuges von der Center-Line erfassen und anzei¬ gen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand einer Abbildung näher er¬ läutert werden.

In der Abbildung ist auf einem Rollfeld 9 schematisch ein Flugzeug 10 dargestellt, das sich auf ein Flughafengebäude 11 zubewegt. Die für das Flugzeug 10 vorgesehene Parkposition ist mit einem Pfeil 12 gekennzeichnet. Der Pfeil 12 bezeichnet die Andockposition ei-

ner nicht gezeigten Gangwaybrücke an einer Tür 13 des Flugzeuges 10. In Parkposition muß das Flugzeug 10 sich also mit seiner Kabi¬ nentür 13 an der durch den Pfeil 12 gekennzeichneten Stelle ober¬ halb des Rollfeldes 9 befinden. Zur Unterstützung des Piloten bei der Führung des Flugzeuges 10 in seine Parkposition ist ein Sensor 15 vorgesehen, der mit einem in einem Blickbereich 16 ver¬ schwenkbaren Laserstrahl 20 die Front des Flugzeuges 10 abtaste¬ tet, unter anderem in den beispielhaft dargestellten Meßpunkten Pl bis P4. Die Funktionsweise des Lasersensors wurde bereits weiter oben erörtert. Hier wird nicht noch einmal darauf eingegangen.

Bei der Vermessung der Front des Flugzeuges 10 durch den Sensor 15 erhält man die Polarkoordinaten aller abgetasteten Punkte. Die Polarkoordinaten können dann z.B. für den Punkt P2 in eine Hori¬ zontalkoordinate Xp2 und eine Vertikalkoordinate Yp2 umgerech¬ net werden. Weiterhin ist ein Höhenbereich 23 festgelegt, der durch die Vertikalkoordinalen Y _Q und Y _u begrenzt ist. Für alle Me߬ punkte P2 und P3, die innerhalb des durch die Vertikalkoordinaten Y _u und Y _Q begrenzten Bereiches fallen, werden die zugehörigen Horizontalkoordinaten Xp2 und Xp errechnet und gemittelt. Der erhaltene Mittelwert wird als aktuelle Position des Flugzeuges 10 definiert. Der Höhenbereich 23 wird für jeden Flugzeugtyp so aus¬ gewählt, daß er die Laserstrahlen gut reflektiert, also nicht an einer Stelle der Front liegt, die schlecht reflektiert, wie dies z.B. bei dem Cockpitfenster 22 und dem an der Spitze angeordneten Radardom 21 der Fall ist. Diese Auswahl der zu verarbeitenden Meßpunkte liefert verläßliche Ergebnisse. Im Zweifelsfall reicht sogar ein Meßpunkt in dem vorgegebenen Höhenbereich Y _u , Y ₀ aus, um eine ausreichende Einschätzung der Position des Flugzeuges 10 zu gewährleisten.

Aus dem bekannten Abstand zwischen Flugzeugfront zu der Kabi¬ nentür 13 (der für jedes Flugzeug spezifisch ist), läßt sich ein Wert für eine Horizontalkoordinate Xp _a lϊir die Parkposition ermitteln und im Sensorrechner speichern. Erreicht der in den aufeinander¬ folgenden Meßdurchläufen aus den Horizontalkoordinaten Xp2 und Xp3 errechnete Mittelwert den Wert der Horizontalkoordinate Xp _a ,

dann befindet sich das Flugzeug 10 mit seiner Kabinentür in der gewünschten Position 12. Die fortschreitende Annäherung des Flugzeuges 10 an seine Parkpositon kann dem Piloten über ein in der Nähe des Sensors angebrachtes Display 17 auf geeignete Weise vermittelt werden.

Der Sensor kann beliebig ausgebildet sein. In der Regel wird man einen Sensor mit einem Spiegel oder Prismenscanner verwenden. Es ist aber auch z.B. möglich, daß der Sensor eine Reihe von La¬ serdioden aufweist, die parallele Laserpulse aussenden. Diese Pulse werden von einer Projektionslinse je nach Position der absendenden Laserdiode unterschiedlich gebrochen und sind jeweils einem defi¬ nierten Winkel zuzuordnen. Steuert man die Laserdioden nachein¬ ander an, so ergibt sich ebenfalls eine Abtastung über einen defi¬ nierten Winkelbereich. Die Vorteile der Erfindung lassen sich un¬ abhängig von der Auswahl des verwendeten Sensor sin jedem Fall verwirklichen.