GPS-GLONASS-Ajax All-Wetter Landesystem. 13.02.2002Dr. Zapfe/Dipl.-Ing. S. Lehmann2 Dr.-Ing. Dmitry...

GPS-GLONASS-Ajax

All-Wetter Landesystem

13.02.2002 Dr. Zapfe/Dipl.-Ing. S. Lehmann 2

Dr.-Ing. Dmitry Analolevich Safian

• Studium der Radiofrequenztechnik• 1955 - 1992

Wissenschaftler im Institut für Fernsehtechnik in Sankt Petersburg• 1975 -1992

Als Chefkonstrukteur unter anderem massgeblich am gelingen der Kopplungsnavigation SOJUS-Apollo 1976 beteiligt

• seit 1992Inhaber und Geschäftsführer des Unternehmens A.D.S. Ltd. In Sankt Petersburg


Dr.-Ing. Hermann Zapfe

• 1970-73 TH IlmenauDipl.-Ing. Hochfrequenztechnik und InformationselektronikPromotion in Ilmenau

• 1972-74 Steremat Berlin Abteilungsleiter Technologieentwicklung

• 1974 - 79 Steremat Berlin Hauptabteilungsleiter Elektronikentwicklung/Konstruktion

• 1979-91 Akademie der Wissenschaft BerlinMitglied der Leitung des Instituts für ElektronikVize-Direktor des Institut für Kosmosforschung

• 1991-92 DLR KölnProjektingenieur “A HERMES Mission to MIR”

• 1991-93 ESA ParisConsultant “Co-operation aspects with space entities in the former USSR”

• seit 1993 CONSILIOR Luftfahrttechnologie GmbH Geschäftsführer


Dipl.-Ing. Stephan Lehmann

• 1991Maschinenbau TU BerlinFachrichtung Produktionstechnik

• 8/87 - 6/98Projektmanagement und Unternehmensberatung(national und international)als Selbständiger und Angestellter

• 07/99 - 03/01Geschäftsführer eines Brandenburger Softwarehauses

• seit 4/01Leitender System-Ingenieur bei der msg systems ag

DLR DCA AGARD


Erwartung an die Navigation

• Der Anflug und die Landung benötigen inklusive der notwendigen Vorbereitungen im Schnitt nicht mehr als 10-12 Minuten

• Diese Flugphase gehört jedoch mit zu den gefährlichsten und aufwendigsten Phasen eines Fluges

• Laut ICAO-Statistik der letzten 10 Jahre sind zirka 41% der Luftfahrtunfälle in der Landephase passiert, davon 70% wegen ungünstiger Witterungseinflüsse

• Gerade Kleinflugzeuge werden aus kostengründen heute nicht mit Systemen für den Schlechtwetterbetrieb ausgerüstet


Merkmale des vorgestellten Systems

• Visualisierung der Startbahn bis zum Abheben mit Warnsignal bei unakzeptablen Abweichungen

• Genaue Navigation auf der Langstrecke mit der Möglichkeit der elektronischen Kurskorrektur

• Unterstützendes System für den vorausgelegten Landeanflug mit unterschiedlichen Anflugparametern

• Visuell kontrolliertes und fehlerfreies führen des Flugzeuges entlang der berechneten Flugbahn zur Landebahn

• Reduzierung der maximalen Abweichungen und Fehlermöglichkeiten der Crew und ungünstiger Witterungseinflüsse

• Visueller Kontakt zur Landebahn und optisch kontrollierter Anflug bis zum Aufsetzen

• Kosten der notwendigen Ausrüstung im Flugzeug und am Boden sollten so gering wie möglich sein


Satellitengestützte Navigation

GPSglobal positioning system

GLANNOSSglobal navigation satellite system



Hervorragende Genauigkeit bei der Bestimmung der Position in Bodennähe• unahängig von der Tageszeit und• den meteologischen Bedingungen.

Den satellitengestützten Systemen fehlt jedoch

eine Dimension die auf Daten gleicher

Qualität beruht.


Die verlorene Dimension

• Verlauf der Höhe über dem Boden

• Räumliche Orientierung der Landebahn


ICAO CAT-Fluganforderungen

• CAT Iallows operation down to a 200ft. decision height and with runway visual range not less that 2600ft.

• CAT IIprocedure which provides for approach to height above touchdown not less than 100ft., runway visual range not less than 1200ft.

• CAT IIIA50ft decision height minimum, runway visual range not less than 700ft.

• CAT IIIBno decision height minimum, runway visual range not less than 150ft.


Equipment für das Flugzeug

• Eine fest mit dem Flugzeug verbunden CCD-Kamera• Ein speziell für die Avionik abgenommener Computer mit LCD-Display und

Bedienelementen


Equipment für den Flugplatz

• 5 bis 8 paar Leistungssarke gepulste Leuchtmittel (Anzahl ist abhängig von der Länge der Landebahn)

• Die Einrichtung zur automatischen Aktivierung der Blitzlampen und die synchronisation der Pulse gemäß einer laufenden Welle

• Die Standard-Befeuerung der Landebahn wird durch die Blitzlampen ergänzt


Funktion des Systems

Vorbereitend werden die Geodätischen Koordinaten der Landebahn des Zielflughafens und eventueller Ausweichflugplätze in den Bordrechner eingegeben.

• Ebenfalls werden die Koordinaten von gefährlichen Gegenständen (wie hohe Türme, Elektrische Überlandleitungen, usw.) im Bereich der Flugplätze erfasst.

• Während des Fluges können die eingegebenen Daten modifiziert und abgeglichen werden.

• Ab einem Abstand von 35-40km von der Landebahn wird das Ajax-System aktiviert.



Folgende Signale werden nun bezüglich der Landebahn ermittelt:

• Lateral- und Vertikalkoordinaten in ihrer absoluten Dimension Grad und Meter• Die Landebahn mit ihrer Mittellinie wird als Abbildung auf dem Display visualsiert• Die Flugzeugsilhouette und die Peillinie wird angezeigt• Die Ergebnisse der berechneten Bewegungsparameter• der Abstand zum berechneten Punkt des Aufsetzens und die augenblickliche

Aussage-Genauigkeit• Flughöhe• Die Kursabweichung Lateral und Vertikal zur eventuellen Weitergabe an den

Autopiloten


Flugverhalten bei eingeschaltetem AJAX



Bei einer Entfernung von 40 bis 15 km• Einpendeln auf die aufgeprägte optimale Einflugroute

Bei einem Abstand < 20 bis 15 km• Das Flugzeug befindet sich auf der richtigen und genauen Einflugroute


Weitere Merkmale von AJAX

• In der Startphase wird die Startbahn visualisiert und bei größeren Abweichungen wird ein Warnsignal aktiviert

• Reprgramming des Systems während des Fluges, wenn nötig• Das System sichert den visuell kontrollierten Start und den Landeanflug bei

ungünstigen Wetterverhältnissen• Satellitensysteme sichern den Flug bis in den Nahbereich von Flughäfen und Ajax

sichert die Landung auf dem Flughafen


Zusammenfassung

• Die Errungenschaft des 20sten Jahrhunderts sind die satellitengestützten Navigationssysteme

• Eine Errungenschaft des 21sten Jahrhunderts wird optische Ergänzung durch AJAX sein

• Die Flugsicherheit wird durch eine minimale Zusatzausstattung im Flugzeug sowie am Flugplatz erheblich erhöht

• Das kostengünstige System fördert zusätzlich die Anbindung von Regionen, die bisher aus kostengründen nicht sicher angeflogen werden konnten


Aussicht

Das System ist inzwischen für den Bedarf bei Hubschraubereinsätze ergänzt worden. Hier sind optisch geführte Punktlandungen zu Land und zu Wasser möglich.

Helicopter application


Zusammenfassung für Investoren

• GPS/GLONASS are most up to-date global navigation aids which provide high accurate navigation information and reliable entering into landing approach phase regardless to weather conditions. But both systems do not secure the RW visual contact at the final stage of landing approach.

• AJAX TV system operates in optical spectrum range and secures RW visual contact and movement parameters’ calculation at the final phase of landing approach well before decision height at any meteoconditions.

• GPS-GLONASS-AJAX put together will secure reliable and accurate flight’s program fulfilment from take-off up to stop point and regardless to meteoconditions and at maximum crew awareness being at the same time summary of unique modern technical aids.


Situation

• All AJAKS technical system functions well tried. More than 75 landing approaches are done successfully.

• Ground equipment of AJAKS is certified since year 1999.• Compete GPS Landing systems cannot be certified independent to CAT III C

because of physical obstacles (since 2001). There is therefore a strong need for an auxiliary information channel (optical or microwave)!

• FAA authorize generally night flight operations for single turboprops (year2002), therefore from y. 2003 is a real market for AJAKS for 60 000 general aviation planers in USA and also worldwide.


Design tasks

• make 40 trial systems for the certification experiments in year 2003• analysing results on 925 landing experiments• modernisation of onboard computer with up to date integrated circuits• design of production documents for onboard systems and ground equipment

• financial needs :2 Mio US $


Certifications

• Getting a certificate for this safe landing procedure need a statistics over 1000 successfully landing approaches.

• Planning to get the Certificate from Russian airworthy Authority in 2003.• Apply Russian Certificate to German Luftfahrtbundesamt to get an European

Certification in 2004.• On base of European Certificate apply for US - FCC Certificate in 2005.

• Financial needs:3 Mio US $


Marketing

• There is an world wide market (conservatively) of about 320 Mio US$ from year 2004 to 2010.

• GASPROM of Russia will take 50% of the marketing costs (about 6 Mio US $). The other part is seeking for a partnership (also 6 Mio US $)..

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