Radarbasiertes Pilotenassistenzsystem zur visuellen Flugführung unter schlechten Sichtbedingungen

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Nutzbarmachung neuartiger Methoden für zukünftige Führungsanzeigen im Cockpit. Ziel ist es, ein sensorbasierendes Sichtsystem zur Pilotenunterstützung zu schaffen, welches keiner direkten Darstellung von Bilddaten mehr bedarf. Diesem Ziel wird sich aus zwei Richtungen angenähert: Einerseits werden Methoden vorgestellt, um aus Entfernungs-Azimut-Bilddaten eines Millimeterwellen-Radars die fehlende Elevationsinformation über Mehrfachmessung zurückzugewinnen. Andererseits wird ein Anzeigekonzept für Head-Up- oder Helmet-Mounted-Displays mit verbessertem Informationstransfer vorgestellt, das unter anderem die aus den Sensoren gewonnenen und verarbeiteten Daten in konformer Darstellung mit der Außensicht anzeigen kann. Das Konzept beruht auf der Methode des „Scene-Linking“, welche den optischen Fluss der Anzeige mit dem der Außensicht vereint. Dies führt zu einer Verbesserung der zeitgleichen Wahrnehmung beider Informationsebenen. Das Anzeigesystem wurde auf breiter Basis, vom Laborexperiment bis hin zum Flugversuch, weiter untersucht. Zur Rekonstruktion der Höheninformation aus Radardaten werden zwei unterschiedliche Konzepte vorgestellt. Beide beruhen auf einer Mehrfachmessung unter verschiedenen Rolllagen. Die erste Methode beschreibt die Rekonstruktion für extrahierte Objekte aus Datenströmen mit sich kontinuierlich ändernden Rollwinkeln. Die zweite Methode nutzt zwei Datenströme mit konstanter Rollwinkeldifferenz. Diese Form der Rekonstruktion erlaubt die Berechnung geschlossener Oberflächen. Zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit wurden die Algorithmen an eigens entwickelten synthetischen Datensätzen getestet und bewertet. Die aus Flugversuchen gewonnenen Daten wurden ebenfalls ausgewertet und ermöglichen eine gute Validierung der Ergebnisse.