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Land And See: Infrarot- Und 3D-Bildverarbeitungssysteme Helfen Piloten Dabei, Absturzlandungen Zu Vermeiden
Land And See: Infrarot- Und 3D-Bildverarbeitungssysteme Helfen Piloten Dabei, Absturzlandungen Zu Vermeiden

Video: Land And See: Infrarot- Und 3D-Bildverarbeitungssysteme Helfen Piloten Dabei, Absturzlandungen Zu Vermeiden

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Verbesserte und synthetische Bildverarbeitungstechnologien (und sogar eine Kombination aus beiden) versprechen, das Fliegen in kleinen und mittleren Flugzeugen sicherer zu machen.

Wenn sich große Flugzeuge einem Flughafen zur Landung nähern, zeigt eine Kombination aus Funksignalen und hochintensiver Beleuchtung dem Piloten genau, wo sich die Landebahn befindet, auch nachts oder im Nebel. Aber Millionen von Menschen fliegen jedes Jahr in kleineren Verkehrsflugzeugen, viele davon privat, die nicht über eine solche Technologie verfügen. Die Piloten dieser Fahrzeuge müssen sich bei der Landung auf weniger ausgefeilte Instrumente und den Blick auf das Cockpitfenster verlassen, was bei schlechtem Wetter tödlich sein kann. Allein im Jahr 2011 stürzten vier solcher Verkehrsflugzeuge in Gelände oder ein Hindernis und töteten 140 Passagiere und Besatzungsmitglieder, so der Avionikhersteller Honeywell und das Luft- und Raumfahrtforschungsunternehmen Ascend. Die Unfälle werden als "kontrollierter Flug ins Gelände" bezeichnet.

Landungen könnten sicherer sein, wenn neue Navigationsdisplays mit nächtlicher Infrarotbildgebung und 3D-Grafiken, die die Umgebung eines Flugzeugs genau darstellen, zur Standardausrüstung kleinerer kommerzieller und privater Flugzeuge gehören. Zusätzlich zu den potenziellen Sicherheitsvorteilen lernen Gulfstream, Bombardier und andere Hersteller von kleinen und mittelgroßen Business-Jets, dass dieselbe Technologie Zeit und Geld sparen kann, indem sie die Flüge auch bei Wetterbedingungen einhält, die normalerweise ein Umrunden der Landebahn erfordern Flugumleitung.

Synthetisches Sehen

Die neue Technologie, die dieser Autor kürzlich bei einem Testflug aus erster Hand beobachtet hat (siehe Video unten), kombiniert und überspringt tatsächlich zwei frühere Technologien, die erst kürzlich auf kleineren kommerziellen Fahrzeugen installiert wurden. Synthetische Bildverarbeitungssysteme (SVS) verwenden Geländedaten, die aus tatsächlichen Flügen stammen und in einer Datenbank gespeichert sind, um eine grafische 3D-Oberfläche (z. B. Windows oder Mac OS) auf einem Bildschirm vor dem Piloten und Copiloten zu erstellen, damit diese sehen können ein digitales Modell ihrer Umgebung, selbst wenn ihre Sicht durch Dunkelheit oder Wolken verdeckt wird. SVS enthalten auch Informationen über den Standort von Flughäfen und Landebahnen, um Piloten dabei zu unterstützen, Sichtkontakt mit ihrem Landeziel herzustellen.

"Der Hauptzweck von SVS besteht darin, den Piloten ein Situationsbewusstsein zu vermitteln - wo sich das Flugzeug in Bezug auf das Gelände befindet", sagt Randy Bailey, leitender Luft- und Raumfahrtingenieur für Flugdeck-Schnittstellentechnologien im Aviation Safety Program der NASA im Langley Research Center der Agentur in Hampton, VA. Situationsbewusstsein ist ein Problem vor allem für Piloten von Flugzeugen der unteren Preisklasse, die nicht über den Autopiloten oder die automatisierten Landesysteme von High-End-Geschäftsflugzeugen oder Jumbo-Flugzeugen verfügen. Die NASA untersucht SVS seit Mitte der neunziger Jahre im Rahmen eines größeren Flugsicherheitsprogramms, das darauf abzielt, Möglichkeiten zur Reduzierung von Unfällen zu entwickeln, bei denen ein normal funktionierendes Flugzeug in den Boden, ins Wasser oder in ein Hindernis stößt.

Verbesserte Sicht

Enhanced Vision Systems (EVSs) verwenden Infrarotkameras, die sich auf oder in der Nähe der Flugzeugnase befinden, um Nachtsicht auf dem Bildschirm des Piloten zu ermöglichen. Der EFD wurde von der Federal Aviation Administration stark unterstützt. Gemäß den FAA-Regeln müssen Piloten, wenn sie bis auf etwa 60 Meter über dem Boden absteigen, in der Lage sein, die Landebahn - oder zumindest die Lichter der Landebahn bei Nacht oder bei bewölkten Bedingungen - zu sehen, um ihr Flugzeug landen zu können. Vor kurzem hat die FAA jedoch Ausnahmen für mit EFD ausgestattete Flugzeuge gemacht. Selbst wenn ein Pilot die Landebahn oder ihre Lichter auf 60 Metern nicht sehen kann, darf er mit dem EFD weiter absteigen, bis er eine Höhe von etwa 30 Metern erreicht. An diesem Punkt kann er landen, wenn er die Landebahn oder die Lichter mit eigenen Augen sehen kann (nicht über den EFD). Andernfalls muss er abbrechen und einen anderen Ansatz wählen oder kreisen und warten, bis der Himmel klar ist. Wenn die meisten Flugzeuge diese Fähigkeit hätten, würden beim ersten Mal mehr Landungen stattfinden und weniger Flugzeuge würden am Himmel verbleiben und zusätzlichen Treibstoff verbrennen.

Nur etwa 1.000 Flugzeuge sind heute mit EFD ausgestattet, und wahrscheinlich sind nur drei- bis viermal so viele mit SVS ausgerüstete Flugzeuge in der Luft, sagt Bailey. Andere Flugzeuge der gleichen Klasse haben kein System, da die Technologie teuer ist. Diese Flugzeuge sind jedoch diejenigen, bei denen es häufig zu Abstürzen beim kontrollierten Flug ins Gelände kommt.

Bis Ende Februar wird die NASA die Ergebnisse ihrer neuesten kommerziellen Flugsicherheitsforschung veröffentlichen, in der unter anderem die Auswirkungen der Desorientierung der Piloten analysiert werden. Bailey sagt, er könne vor seiner Veröffentlichung keine Einzelheiten über den Bericht mitteilen, aber er sagt: "Der Kontrollverlust nimmt ab, aber leider ist der Verlust des staatlichen Bewusstseins, ob es sich um [Müdigkeit] oder Einstellungsbewusstsein handelt, nicht dort, wo er sein sollte, und wir Wir prüfen mögliche technologische Eingriffe, die die Flugsicherheit verbessern könnten."

Kombinierte Vision

Obwohl SVS und EVS jeweils die Sicherheit verbessern können, kann eine neuere Technologie, die beide integriert, beide in den Schatten stellen. Honeywell Aerospace, das ein SVS für mehrere Geschäftsflugzeuge von Gulfstream und Dassault Falcon verkauft und ein EFD entwickelt, ist eines von wenigen Unternehmen, die die Entwicklung eines "kombinierten Bildverarbeitungssystems" (CVS) vorantreiben, in dem der Pilot ein Mashup sehen kann 3-D-Grafiken und Infrarotbilder. SVS und EVS haben einzeln Einschränkungen. Da SVS von gespeicherten Datenbanken gesteuert wird, werden möglicherweise nicht die neuesten Änderungen in Bezug auf Gelände, Hindernisse und Daten zu städtischen Merkmalen angezeigt. Und die Infrarotkameras im EFD können nicht durch Wolken oder Nebel sehen, und sie haben auch ein begrenztes Sichtfeld, das das Bild auf einen kleinen Bereich beschränkt.

Honeywell testet sein CVS seit Juni 2010 im Flug. In dieser Forschungsversion zeigt der Bildschirm des Piloten ein Infrarot-EFD-Bild, das in ein größeres SVS-Bild eingebettet ist. Das EFD-Bild kann unterschiedlich groß sein, wird jedoch während der Landung auf einen schmalen Bereich vor dem Flugzeug zugeschnitten, um die Aufmerksamkeit des Piloten auf die Landebahn zu lenken, "ohne ihn von anderen unnötigen Unordnung abzulenken", sagt Trish Ververs, eine Technologiekollegin Die Advanced Technology Division von Honeywell Aerospace ist auf Crew Interface- und Plattformsysteme spezialisiert. Es wird erwartet, dass das CVS Teil des SmartView-Produkts von Honeywell wird, obwohl es zuerst von der FAA zertifiziert werden muss.

Obwohl dieser Autor Honeywells CVS während des Testfluges des Unternehmens zwischen Morristown, N. J., und Rutland, Vt., Im letzten Monat nicht direkt beobachtete, waren sowohl EVS als auch SVS zu sehen. Der EFD-Monitor im Cockpit des Gulfstream G450 bot einen klaren, sepiafarbenen Blick auf den Himmel und das Gelände darunter. Aufgrund des klaren Tages, der eine Sichtweite von etwa 60 Kilometern ermöglichte, war seine Verwendung aus Mangel an Notwendigkeit begrenzt. Der SVS sah einem Flugsimulator-Videospiel sehr ähnlich, mit Ausnahme einer detaillierten Darstellung des tatsächlichen Geländes in einem 3D-Relief, das von einem strahlend blauen Himmel begrenzt wird. Der Bildschirm enthielt weiße Anzeigelinien, die die Entfernung des Golfstroms von Merkmalen am Boden, einschließlich Hügeln, Seen und Landebahnen, kennzeichneten.

Honeywell wird Unternehmen haben, wenn sein CVS auf den Markt kommt, höchstwahrscheinlich in einigen Jahren. Ensco, Inc. entwickelt ebenfalls ein CVS, das Daten und Bilder aus erweiterten und synthetischen Ansichten extrahiert, um ein kombiniertes Bild zu erstellen. Das CVS von Ensco verschmilzt jedoch beide über den gesamten Bildschirm. Ein kombinierter EVS und SVS im Vollbildmodus versucht, den Piloten in diese Informationen einzubeziehen, sagt Bailey und fügt hinzu, dass der Vorteil darin besteht, dem Piloten ein größeres Sichtfeld zu bieten. Es besteht jedoch ein potenzieller Nachteil, wenn eine Art Nichtübereinstimmung zwischen EFD- und SVS-Informationen auftritt, die ein Problem maskieren könnte.

Unabhängig von den Einzelheiten ihrer Gestaltung ist CVS die Zukunft der Flugsicherheit, auch wenn es einige Jahre dauern wird, bis es im Handel erhältlich ist, sagt Bailey. "Synthetische und verbesserte Bildverarbeitungssysteme sind zwei verschiedene Technologien, aber sie ergänzen sich tatsächlich", fügt er hinzu. "Die Hersteller von CVS-Technologie versuchen, ein Display zu entwickeln, das das Beste aus beiden Welten bietet."

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