INTERFAZ HOMBRE-MÁQUINA PARA APOYO A PILOTOS DURANTE EL DESPEGUE O ATERRIZAJE DE UN APARATO DE VUELO CON VISIÓN EXTERIOR REDUCIDA.

Interfaz hombre-máquina para apoyo a pilotos durante el despegue o aterrizaje de un aparato de vuelo con visión exterior reducida La invención se refiere a una interfaz hombre-máquina (IHM) para apoyo a pilotos durante el despegue y aterrizaje de un aparato de vuelo, en particular de un helicóptero con visión exterior reducida o en condiciones de visión limitadas. En áreas secas y desérticas (como por ejemplo Afganistán) se llega para casi cada aterrizaje exterior de helicópteros a un fuerte arremolinamiento de arena y polvo. Esto es provocado por el flujo turbulento descendente (down-wash) debido al rotor principal. El arremolinamiento de arena o polvo lleva a menudo a que el piloto pierda total o parcialmente la visión exterior de la cabina de pilotaje el denominado brown-out. Debido a la pérdida de la visión exterior existe para el piloto el riesgo de pérdida de la orientación espacial y esto en particular en lo que respecta al ángulo de cabeceo y/o al ángulo de balanceo así como a una deriva lateral indeseada del vehículo aéreo. A un efecto similar puede llegarse durante aterrizajes en nieve. Este efecto se denomina white-out. En el documento DE 10 2004 051 625 A1 se describe una ayuda de aterrizaje para helicópteros especial para condiciones de brown-out, en que durante el brown-out se representa sobre una pantalla una vista 3D virtual del entorno en la perspectiva del piloto, siendo generada la vista virtual sobre la base de datos 3D, que han sido acumulados durante la aproximación al aterrizaje antes del establecimiento del brown-out. En el documento WO 2005/015333 A2 se describe igualmente una ayuda de aterrizaje para helicópteros para condiciones de brown-out, que para apoyar al piloto combina informaciones de entorno y datos de estado de vuelo generados mediante diferentes sensores y los actualiza continuamente mediante un bus de datos de helicóptero. En este caso, las informaciones de entorno por un lado y los datos de estado de vuelo, tales como velocidad, dirección de movimiento y de deriva y altura sobre el suelo, por otro lado, son representados en una pantalla común. Magnitudes características e informaciones necesarias, o respectivamente de ayuda para el piloto para un proceso de aterrizaje bajo condiciones de brown-out son: a) la altura sobre el suelo, b) la situación del vehículo aéreo en el espacio, o respectivamente respecto al suelo, c) la dirección de movimiento y la velocidad sobre el suelo, d) la variación de la velocidad sobre el suelo, e) la variación de la altura sobre el suelo, f) la situación de obstáculos en el lugar de aterrizaje, g) la constitución del suelo del punto de aterrizaje o de posado, h) la distancia y dirección relativa a un punto de aterrizaje o de posado anteriormente seleccionado de forma autónoma. Es esencial para una IHM universal y operacionalmente aplicable para brown-out la transmisión intuitiva de las magnitudes características e informaciones anteriormente indicadas al o a los pilotos. Por otro lado, precisamente en helicópteros militares son proporcionadas al piloto una multiplicidad de informaciones en columnas de barras y números en forma de tabla. Esto puede llevar en situaciones de tensión extrema, como por ejemplo durante el brown-out, en las que es fundamental una reacción muy precisa y muy rápida a una situación de vuelo variable eventualmente a interpretaciones erróneas o incluso confusiones por parte del piloto. Por este motivo, cada representación de las magnitudes características e informaciones anteriormente indicadas debe ofrecerse en una forma que sea intuitiva y minimice la carga del piloto en esta fase crítica del aterrizaje. El documento WO 03/019225 A1 describe una interfaz hombre-máquina para el apoyo a pilotos durante el despegue o aterrizaje de un aparato de vuelo con visión exterior reducida, que representa un escenario virtual desde la perspectiva de un observador virtual, que se encuentra detrás del aparato de vuelo y tiene la misma situación de vuelo que el propio aparato de vuelo, en que el escenario virtual tiene los siguientes componentes: una representación del terreno, representado desde una perspectiva que tiene en cuenta el valor instantáneo de la altura de vuelo sobre el suelo y los datos instantáneos de situación de vuelo del vehículo aéreo. La representación del terreno es actualizada continuamente con los datos instantáneos de estado de vuelo y la altura instantánea sobre el suelo; un símbolo para el aparato de vuelo, cuya posición con relación al terreno representado representa la situación de vuelo actual así como la altura instantánea sobre el suelo del aparato de vuelo. 2   El documento EP 1 906 151 A2 describe igualmente una interfaz hombre-máquina para el apoyo a pilotos durante el despegue y el aterrizaje, que representa un escenario virtual desde la perspectiva de un observador virtual, que se encuentra detrás del aparato de vuelo. Se representa una superficie de suelo idealizada en la zona del lugar de aterrizaje previsto, en que el observador virtual tiene una situación de vuelo fija con respecto a la superficie de suelo idealizada representada. La invención tiene como base la tarea de mejorar una interfaz hombre-máquina para pilotos de tal manera que se ofrezca al piloto para un aterrizaje en caso de brown-out o white-out un apoyo intuitivo optimizado para la orientación espacial y con ello se haga posible un aterrizaje seguro también y en particular en estas situaciones extremas. Esta tarea es resuelta con el objeto de la reivindicación 1. Realizaciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones subordinadas. La interfaz hombre-máquina conforme a la invención está en disposición de representar un escenario virtual desde la perspectiva de un observador virtual, que se encuentra detrás del aparato de vuelo y tiene la misma situación de vuelo que el propio aparato de vuelo. El escenario virtual tiene los siguientes componentes: un plano de base, que simboliza una superficie de suelo idealizada, calculado sobre la base del valor instantáneo de altura de vuelo sobre el suelo y de los datos instantáneos de situación de vuelo. El plano de base es limitado por un horizonte artificial y es actualizado continuamente con los datos instantáneos de estado de vuelo y con la altura instantánea sobre el suelo, un símbolo para el aparato de vuelo, cuya posición y situación respecto al plano de base representa la situación de vuelo y altura sobre el suelo (AGL, del inglés Above Ground Level) instantánea real del aparato de vuelo, en que la velocidad de deriva y dirección de deriva instantánea sobre el suelo del aparato de vuelo es representada por proyección en perspectiva del vector de deriva (D) en el plano de base (BE) o un plano paralelo a éste. Mediante esta representación se facilita considerablemente al piloto en particular el control de la situación de vuelo en lo relativo a posición de cabeceo y de balanceo y el piloto obtiene al mismo tiempo una impresión acerca de la altura sobre el suelo. En el plano de base o en un plano paralelo a éste pueden proyectarse en realizaciones ventajosas otros indicadores: indicador AGL para la visualización de la altura de vuelo instantánea sobre el suelo, sombra del aparato de vuelo (que tiene como base la posición actual del sol o de una fuente de luz fija virtual) para la visualización adicional de la altura instantánea sobre el suelo, sector de riesgo sobre el o por encima del plano de base para la visualización de obstáculos estacionarios o móviles dentro del área de seguridad de la zona de aterrizaje, lugar de aterrizaje o punto de posado previsto, que ha sido seleccionado antes del establecimiento del brown-out por introducción numérica de posición o mediante dispositivo de visión montado en casco, datos de situación de vuelo y un disparador digital, y que es representado continuamente y con posición exacta en el plano de base. En una realización particularmente preferida, los datos 3D de la zona de aterrizaje pueden incluirse en el cálculo del lugar de aterrizaje o punto de posado. Con ello, el piloto tiene a disposición todas las informaciones importantes de vuelo, obstáculos y terreno dentro de la zona de aterrizaje en forma concentrada, y no tiene que dividir su atención entre aparatos de visualización o pantallas diferentes. La impresión acerca de la altura de vuelo instantánea puede reforzarse adicionalmente mediante el recurso de que se representa continuamente una línea vertical desde al aparato de vuelo hasta el plano de base. En otra realización, se superpone al plano de base una representación tridimensional de la superficie topográfica real del terreno (en particular con relación a elementos situados delante, lateralmente así como debajo del aparato de vuelo) sobre la base de datos 3D de alta resolución. El concepto de visualización... [Seguir leyendo]

1. Interfaz hombre-máquina, que para el apoyo a pilotos durante el despegue o aterrizaje de un aparato de vuelo en condiciones de visión exterior reducida representa un escenario virtual desde la perspectiva de un observador virtual, que se encuentra detrás del aparato de vuelo y tiene la misma situación de vuelo que el propio aparato de vuelo, en que el escenario virtual tiene los siguientes componentes: un plano de base (BE), calculado sobre la base del valor instantáneo de altura de vuelo sobre el suelo y de los datos instantáneos de situación de vuelo del aparato de vuelo; el plano de base (BE) es actualizado continuamente con los datos instantáneos de estado de vuelo y con la altura instantánea sobre el suelo; un símbolo (F) para el aparato de vuelo, cuya posición respecto al plano de base (BE) representa la situación de vuelo actual así como la altura instantánea sobre el suelo del aparato de vuelo, caracterizada porque el plano de base (BE) simboliza una superficie de suelo idealizada, y está limitado por un horizonte artificial; en el escenario virtual la velocidad de deriva y dirección de deriva instantánea sobre el suelo del aparato de vuelo es representada por proyección en perspectiva del vector de deriva (D) en el plano de base (BE) o un plano paralelo a éste. 2. Interfaz hombre-máquina según la reivindicación precedente, caracterizada porque en el escenario virtual es representada una línea vertical (L) desde el aparato de vuelo hasta el plano de base (BE). 3. Interfaz hombre-máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el escenario virtual es representada la sombra (S1, S2) del aparato de vuelo sobre el plano de base (BE). 4. Interfaz hombre-máquina según la reivindicación 3, caracterizada porque la sombra es representada sobre la base de la posición actual del sol o sobre la base de la posición fija de una fuente de luz virtual. 5. Interfaz hombre-máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque obstáculos detectados, móviles o estáticos, son representados en el escenario virtual mediante proyección en perspectiva de un sector de riesgo (Z), dentro del cual se encuentra un obstáculo así, sobre el plano de base (BE) o un plano paralelo a éste. 6. Interfaz hombre-máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el escenario virtual es representada la posición, determinada mediante aparato de visión montado en casco, disparador digital y datos de situación de vuelo así como eventualmente datos 3D del terreno de aterrizaje, de un punto de aterrizaje previsto sobre el plano de base (BE). 7. Interfaz hombre-máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque está superpuesta al plano de base (BE) una representación tridimensional del entorno real de la zona de aterrizaje con superficie topográfica de suelo (BF) y objetos distintos al suelo (H) a partir de datos 3D. 7   8   9     11   12