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Synthetic Vision Avionik – die nächste Generation

Ich kann mich noch gut an meinen Beitrag “Wir brauchen mehr HITS…” vom Novem-ber 2003 erinnern, die Schilderung einer Zukunftsvision der Allgemeinen Luftfahrt: Automatisierte dynamische Flugrouten-übertragung direkt zum Computer ins Flugzeug, Synthetic Vision in 3D, HITS, Wasserstoff als Treibstoff, Brennstoffzel-len und Elektroantrieb, ATC-Kommunikation rein digital und weitge-hend als Datenübertragung ohne Sprech-funk. In einigen dieser Bereiche gibt es Fort-schritte. Ganz besonders interessant ist es, zu sehen, mit welcher Dynamik die

Produktentwicklungen im Bereich Avionik vorangehen. Kaum dass sich Garmin 1000 Avionics Suite und vergleichbare Produkte quasi zum Standard für Neuflugzeuge etabliert haben, kommt auch schon die nächste Generation und zwar mit den bereits damals herbei gesehnten Eigen-schaften, also endlich mit Darstellung der dreidimensionalen Welt auf dem Primary Flight Display, genannt Synthetic Vision (synthetische 3D-Oberfläche) und auch die Darstellung des zu fliegenden Flug-pfads als visuelle 3D-Autobahn hat in dieser neuen dreidimensionalen Welt Ein-zug gehalten (Highway in the Sky, abgek. HITS). Nicht, dass diese Features absolut neu wären. Chelton und Universal Avionics haben zugelassene Geräte seit 2006 bezw. 2005. Neu ist aber, dass sich Synthetic Vision Systeme (SVS) und HITS nun auch im Mainstream etablieren wollen. So bietet

Abbildung 1: Garmin 1000 Synthetic Vision Technology (SVT)


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z.B. Cirrus Design aktuell für die SR22 das Garmin Perspective Package an, eine cirrusisiertes G1000 mit einem Aufpreis von 48.000 US$ gegenüber der Avidyne Variante. Auch Diamond Aircraft bot ak-tuell auf der Sun’n Fun 2008 in Florida die Garmin Synthetic Vision Technology (SVT) zu einem Aufpreis von 10.000 US$ gegenüber dem Standard-G1000 an. Wir wollen zunächst einen Schritt zurück gehen und fragen, wie SVS und HITS überhaupt entstanden sind und welche Produkte es zurzeit im Markt gibt.

Die Historie Es mag zunächst wundern, dass die Ur-sprünge von Synthetic Vision bereits in die Fünfziger Jahre zurück reichen. SV war damals Teil eines amerikanischen Army-Navy Forschungsprojektes. Klar ist, dass die technologischen Möglichkeiten zu dieser Zeit noch nirgendwo hinreich-ten, 1950 war noch nicht einmal der Transistor erfunden. Den ersten Personal Computer gab es bekanntlich erst 1982 bei IBM zu kaufen. In der Folge dauerte es noch bis 1997, als man sich im Rahmen des NASA Aviation Safety and Security Program (AvSSP) dem Thema erneut wid-mete. Die Forscher in NASAs Langley Research Center begannen eine Kooperation mit Chelton Flight Systems und der FAA. Man rief das Capstone Programm ins Leben. Ziel des Capstone Programms war, die Flugsicherheit bei Flügen in Alaska durch Ausnützen aller Möglichkeiten der Com-putertechnologie drastisch zu verbessern. In Alaska werden die Besorgungen meist mit dem Flugzeug erledigt, da das Terrain andere Optionen eben nicht zulässt. Auf-

grund der extremen und gnadenlosen Wetterbedingungen müssen die Piloten der üblicherweise genutzten kleineren Flugzeuge oft tief über dem Terrain flie-gen bei schlechter Sicht und ständigem Vereisungsrisiko. Zur Orientierung dienen zum Teil beleuchtete Bojen, die in Seen verankert sind, um den Weg zu weisen. Man muss kein Weissager sein, um unter solchen Verhältnissen eine beträchtliche Anzahl CFITs zu prognostizieren. Für NASA und FAA handelte es sich anderer-seits um ideale Testbedingungen für ihr Capstone Programm. Man experimentierte mit einer ganzen Reihe unterschiedlicher Human Interfaces für die gestellte Aufgabe, wobei man die jeweilige Performance der Piloten im Test-

Abbildung 2: DH2 bei gutem Wetter über

einem Gletscher in Alaska


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programm als auch ihre jeweilige Ein-schätzung und Bewertung zum jeweils getesteten Interface dokumentiert hat. Es stellte sich schnell heraus, dass der traditionelle Uhrenladen, bei dem die räumliche Orientierung erst mittelbar zwi-schen den Ohren des Piloten entsteht, denkbar ungeeignet für den grenzwerti-gen Flug durch die Berglandschaft von Alaska ist. Bald stellte sich heraus, dass die Darstel-lung der Landschaft in virtueller Form (bereits von Flugsimulatoren her bekannt) verbunden mit einem einfachen Interface für die Flugpfadführung in weit besserer Performance der Piloten resultierte. Für die Flugpfadführung ergab sich das Durchfliegen vorgegebener Rechtecke im Raum als die beste Lösung (Highway-in-

the-sky). Die Aufgabe war damit noch nicht ganz gelöst, denn man benötigte noch eine unterstützende Anzeige als Interface für die Steuerung, da beim Feh-len einer solchen Anzeige das Einhalten des Flugpfades nicht optimal war. Bei dieser Human-Interface-Frage ist seit langem bekannt, dass eine solche Schnitt-stelle generell am Besten für den Men-schen arbeitet, wenn sie mit einer prog-nostizierenden Ergebnisanzeige arbeitet. Gemeint ist damit, dass die Anzeige die Position anzeigen sollte, die man in Zu-kunft haben wird, wenn man so weiter steuert wie bisher. Das Beispiel in Abb. 3 macht die Sache noch klarer. Das Zeichen in der Mitte mit drei weißen Strichen und einem Kreis in der Mitte ist beim Chelton PFD (und mittlerweile ganz allgemein) der

Abbildung 3: Skyway-Anzeige beim Circling Approach, die Ziellandebahn ist hellgrau

(Quelle: Chelton Pilot’s Guide)


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sogenannte Flightpath Marker. Er zeigt immer an, wo das Flugzeug gerade hin-fliegen wird, unabhängig z.B. vom Vor-haltewinkel bei Seitenwind oder der Atti-tude. Man steuert also visuell direkt das gewünschte Ergebnis (Flightpath Marker soll im Rechteck bleiben) und nicht etwa den Parameter (Heading) oder weitere Parameter, die zu diesem Ergebnis führen. Ein anschauliches Beispiel lässt sich auch vom Motorradfahren her nehmen. Jeder, der schon einmal Motorrad gefahren ist, weiß, dass man in der Kurve auf den Kur-venausgang (das Ergebnis) schauen muss, um eine saubere Kurve zu fahren. Tut man es nicht und schaut mehr gerade aus, wird die Kurvenfahrt zu einer Oszillation um die notwendige Schräglage. Übrigens gibt es viele Beispiele für eigent-lich nahezu unbrauchbare Interfaces. Eins davon ist die Localizer/Glidepath Anzeige. Da die Anzeige nicht das Ergebnis der Steuerbewegungen anzeigt sondern nur die Abweichungen von den Sollwerten, neigt dieses Mensch-Interface-System stark zu Oszillationen. Man muss erst mühsam lernen, nicht direkt nach dem Instrument zu steuern, sondern nach einem imaginären Ergebnis (auf dem Gleitpfad bleiben) im Kopf. Das Capstone Programm hat eine ganze Reihe von wichtigen Erkenntnissen gelie-fert, nachlesbar beispielsweise unter http://www.faa.gov/capstone/. Es hat uns letztlich Synthetic Vision und HITS be-schert und als Dank für die erfolgreiche Zusammenarbeit mit der FAA erhielt Chel-ton dann so eine Art Blanko-STC für ihr Produkt, was sich heute als Retrofit in mindestens 400 Flugzeugtypen (zugelas-

sen nach Part 23 bzw. CS23) nachrüsten lässt. Siehe http://www.cheltonflightsystems.com/ Im Folgenden ein Überblick über die SV-S/HITS Produkte.

Chelton Flightlogic Synthetic Vision EFIS http://www.cheltonflightsystems.com/ Das Chelton SV-EFIS ist mit einer Bild-schirmgröße von 6,25x5,5 Zoll ein ganzes Stück kleiner als Garmin 1000 oder Avidyne Flightmax, aber etwas größer als beispielsweise ein Garmin 530. In jedem Display ist eine Prozessoreinheit, ein WAAS-fähiger GPS-Empfänger, eine Datenbank mit Navigations- und Gelände-daten und ein Attitude-und-Heading-Referenzsystem (AHRS) nebst einer Reihe von Interfaces zu anderen Geräten. Das Chelton SV-EFIS liefert den notwendigen Output für die Roll- und Pitch-Steuerung an den Autopiloten. Chelton und S-TEC haben sich übrigens aktuell zusammenge-tan und gehören nun beide zu Cobham Avionics. Das Primary Flight Display (PFD) liefert die gleiche Information wie bei einem tradi-tionellen Sechsuhrenpanel, eine Speedbar links (die dynamisch korrigierte vx, vy und andere kritische Speeds anzeigt), eine Altitudebar rechts mit der Anzeige der Vertical Speed und ein horizontales Head-ing-Band am oberen Rand. Der Attitude Indicator ist intelligent, denn er zeigt sich nur dann, wenn man ihn braucht. So wird z.B. der Bank Indicator nur dann ange-zeigt, wenn man nach rechts oder links eindreht. Beim Steig- oder Sinkflug wird mindestens eine 10 Gradskala vom aktu-


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ellen Pitch nach oben und unten ange-zeigt. In einer ungewöhnlichen Fluglage werden große Symbole angezeigt, welche die Richtung zurück zu straight-and-level anzeigen. Im Bereich unterhalb von 2000 ft GND wird die Altitude direkt unterhalb des Flugzeugsymbols angezeigt zusam-men mit einem Hinweis der Art der Mes-sung (B=barometrisch). Bei ausgefahre-nem Fahrwerk erscheinen zusätzlich drei kleine Kreise unterhalb des Flugzeugsym-bols. Dies alles ist nichts Besonderes, andere Glascockpits liefern ähnliche Informatio-nen. Dies gilt allerdings nicht mehr für die Anzeige des geplanten Flugpfades (z.B. ein ILS oder RNAV GPS Approach), der beim Chelton EFIS als eine Folge von grün umrandeten Rechtecken dargestellt wird. Die Boxes sind dabei übrigens nicht sehr groß, sie messen gerade einmal 320 mal

400 ft, man vergleiche das einmal mit dem vergleichbaren Raum bei einem ILS-Approach. Man fliegt also einfach durch die Boxes hindurch und bleibt damit im-mer auf dem geplanten Flugweg, sprich Autobahn. Dies funktioniert natürlich beim Holding, einem DME Arc, einem Procedure Turn oder eben grundsätzlich jedem be-liebigen dreidimensionalen Flugweg. Die Erfahrungen vieler Piloten, die mit dem Chelton EFIS in USA täglich fliegen, sind angeblich äußerst positiv, man fliegt mit HITS angeblich problemlos bis an die Lan-deschwelle, ggf. auch bei einem unkont-rollierten Flugplatz. Dabei ist natürlich WAAS-Genauigkeit und RAIM-ok-Flag einmal vorausgesetzt. Die HITS-Eigenschaft wird ganz besonders von Hubschraubern im SAR-Einsatz geschätzt, die damit einen beliebigen Punkt der Karte mit einem Rettungsauftrag schnell, ziel-

Abbildung 4: Chelton SV-EFIS in einer KingAir 300


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genau und ohne viel Nachdenken anflie-gen können. Es ist nicht nur das HITS-Feature allein, was die Steuerung des Flugzeuges oder Helicopters so einfach macht. Ein ganz wesentlicher Beitrag kommt von der be-reits beschriebenen Methode der Steue-rung mittels Flightpath Marker, die dem Autofahren auf der Straße ähnelt. Man steuert genau wie beim Auto einfach so, dass man auf der Straßenmitte bzw. Spurmitte bleibt. Das Chelton SV-EFIS bietet eine syntheti-sche dreidimensionale Darstellung der Erdoberfläche in Form eines Gittermodells (siehe Abb. 5). Zusätzlich werden beson-dere Bodenhindernisse wie hohe Gebäude, Türme, Sendemaste usw. als gelbe senk-rechte Striche dargestellt. Die Erdoberflä-che wird durchgängig braun dargestellt. Runways sind grau, wobei die Zielrunway hellgrau und andere Runways, sofern vor-handen dunkelgrau gefärbt werden. Weiter entferntes Terrain ist unscharf dargestellt. Man erhält so einen ziemlich realistischen

Eindruck der Landschaft, auch wenn um einen herum alles grau in grau sein sollte. Das Chelton SV-EFIS enthält ein komplet-tes Terrain Awareness System (TAWS), das den Piloten per Sprachansage in Stufen

warnt, etwa dass man die Sollhöhe unter-schritten hat und sich dem Terrain zu sehr nähert. Das System arbeitet vorausschau-end, d.h. die Warnung bezieht sich auf den prognostizierten Flugweg. Das Chelton SV-EFIS zeigt zusätzlich andere Flugzeuge mit Abstand und relativer Höhe an und warnt bei zu starker Annäherung. Neben dem PFD kommt im Normalfall zusätzlich ein gleich großes Map Flight Display (MFD) zum Einsatz, das ähnlich wie bei anderen Herstellern auch eine ganze Reihe von Daten über einer zweidi-mensionalen Karte darstellt. Interessant sind hierbei zwei Details. Zum einen stellt ein weißer Kreis das bei einem Motoraus-fall und Best-Glide erreichbare Gebiet dar und zum zweiten zeigt das System stets den projizierten Flugweg in Form eines Striches vor dem Flugzeugsymbol an, der sich vorteilhaft in Holdings oder beim Intercepten nutzen lässt. Die Flugplanerstellung beim Chelton EFIS birgt keine Geheimnisse. Für einen typi-schen IFR-Flug über Luftstraßen sind wie

immer die entsprechenden Waypoints einzugeben. Das Chelton kennt sowohl MEAs als auch Crossing Altitudes. Depar-ture Routen werden für den jeweiligen Flughafen selektiert und aktiviert. Man

Abbildung 5: Darstellung des Terrains in 3D


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gibt die initiale Clearance Altitude als Ziel-höhe ein, sodass HITS von der Runway aus optimale Unterstützung bietet. Bei einem Vectoring dreht man einfach auf die Zahlen des neuen Headings und drückt den Heading Button. Bei der Zuweisung eines anderen Flight Levels stellt man die neue Altitude ein und folgt den grünen Rechtecken, wobei beim Sinken standard-mäßig ein 3-Grad-Profil und beim Steigen ein konfigurierbares Steig-profil des Flugzeugs genutzt wird. Der Approach kann im vor-aus geladen werden. Das Chelton kennt alle Instru-ment Approaches inklusive ihrer vertikalen Flugführung. Auch beim Missed Approach setzt sich die SV-Flugführung fort und führt visuell zum Missed Ap-proach Holding. Der gesam-te Approach kann vollkom-men ohne einzigen Blick auf eine Jeppesen Karte erfol-gen. In USA sollen Crews mit einem Chelton EFIS angeb-lich normale IFR-

Karteninformation so gut wie nicht mehr verwendet haben, da die Jeppesen Infor-mation bereits im EFIS steckt. Die Chelton Displays sind im Übrigen sehr ausfallsicher, da autark. Beim Ausfall des PFD, kann das MFD durch Knopfdruck zum PFD werden und vice versa. Das Chelton SV-EFIS als Urvater der Syn-thetic Vision Systeme inklusive HITS ist ein bemerkenswertes Stück Hard- und Soft-

Abbildung 6a,6b: Chelton EFIS MFD, Einsatz im Eurocopter 120B

Abbildung 7: Universal Avionics Vision-1


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ware. Wie bereits erwähnt ist es seit 2006 nach Part 23 zugelassen und kann in mehr als 400 Flugzeugen (die ebenfalls nach CS 23 zugelassen sein müssen) nachgerüstet werden. Allerdings ist der Vorgang nicht ganz billig. Ein System mit einem einzigen Bildschirm kostet bereits 54.000 US$, mit zwei Bildschirmen wird man um etwa 95.000 US$ leichter, ein Triple-System kostet etwa 121.000 US$, das Quad-System etwa 149.000 US$. Ferner ist das System nach Part 17 für kleinere Helicopter zugelassen, unter an-derem auch für einige Eurocopter-Varianten. Für den Kitplanemarkt gibt es das einfa-chere Chelton EFIS SV-Sport Dual, das zwei Displays in achteckiger Gehäuseform zu einem Gesamtpreis von ca. 30.000 US$ anbietet.

Universal Avionics Vision-1 http://www.uasc.com/products/index.asp

Universal Avionics (UA) ist ein weiterer Hersteller der ersten Stunde von Synthetic Vision Produkten. Sein Vision-1 Egocentric 3D View ist seit November 2005 von der FAA als PFD zugelassen. Im Unterschied zu Cheltons System geht UA hierbei den eher konservativen Weg, denn es handelt sich bei diesem Gerät um ein klassisches PFD-Interface mit traditioneller Darstel-lung der Flight Director Symbologie und ohne HITS-Anzeige. Das System entstand eigentlich aus Uni-versals Enhanced Ground Proximity Warn-ing System (EGPWS), das zunächst als 3D-Anzeigefeature für MFDs entwickelt wur-de. Diese Option wurde dann zuerst als Vision-1 Exocentric 3D View bereits in 2002 zugelassen. Mittlerweile sind beide Produkte, also Egocentric und Exocentric View, nach Part 23 (kleine Flugzeuge) und nach Part 25 (große Flugzeuge) zugelas-sen und wurden zum Teil als Retrofits auch in Airlinern nachgerüstet (siehe Ab-

Abbildung 8: Universal Avionics Vision-1 SVS Retrofit in einer Boeing 737


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b.8, Nachrüstung in einer B737). Das Standardsystem besteht aus 2 PFD und einem MFD in 8,9 Zoll Größe und kostet als STC beispielsweise für die Nachrüstung in einer PC12 ca. 400.000 US$.

Honeywell Epic CDS/R mit SVS http://www.honeywell.com/sites/aero/PrimusEpic.htm Auch Honeywell als einer der führenden Lieferanten von Airliner-Avionik beschäf-tigt sich seit Jahren unter anderem mit dem Thema Synthetic Vision und HITS. Nicht zuletzt durch den Einfluss seines

Kunden Gulfstream hat Honeywell das SVS Produkt, oder man sollte besser sagen, die SVS-Option zum Primus Epic CDS/R zur Marktreife gebracht. Ganz aktuell im Februar dieses Jahres erhielt Gulfstream die Zulassung für sein SV-PFD, zusammen mit dem Enhanced Vision System II (EVS-II), das im Flug ein echtes Infrarotbild des Geländes auf einem Head-Up-Display liefert. Beide Bilder kön-nen gegeneinander geprüft werden, so-dass Unstimmigkeiten wie beispielsweise ein falsch generiertes synthetisches Bild sofort auffallen würden. Auch bei diesem

System ist allerdings eine Highway-in-the-Sky Option zurzeit nicht verfügbar. Gulfstreams Synthetic Vision Option ist seit Kurzem auch EASA-zugelassen.

Rockwell Collins ProLine 21 http://www.rockwellcollins.com/syntheticvision/index.html Rockwell Collins kann als Hersteller von Cockpit für Verkehrs- und Businessflug-zeuge auf eine ganze Reihe von Aktivitä-ten in Sachen Synthetic Vision und HITS zurückblicken, so leitete Rockwell Collins unter anderem bereits 2002 ein Team zu

diesem Thema im Rahmen von NASA’s Langley Research Center Aviation Safety Program. Auf der angegebenen Website gibt es ein älteres aber trotzdem interes-santes White Paper zum Thema. Allerdings hat Rockwell Collins für die ProLine 21 Produktlinie bis heute keine SV-Option auf den Markt gebracht.

Garmin 1000 Synthetic Vision Tech-nology http://www.cirrusdesign.com/perspective/

Abbildung 9a, 9b: Gulfstream 450 mit SV-PFD Option


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Überraschend stellte Cirrus auf der EBACE 2008 die Cirrus SR22 mit einem brandneuen Garmin 1000 Perspective Paket aus, eine cirrusisierte Version von Garmins neuer Synthetic Vison Techno-logy (SVT), die erst im April zertifiziert wurde. Im Unterschied zum normalen G1000 bietet das Perspective resp. SVT zusätzlich Synthetic Vision und HITS. Auf den gezeigten Videos kann man ein-drucksvoll sehen, welche Verbesserung bei der Situational Awareness das Sys-tem bietet. Aufgrund der großen 12” Bildschirme lässt sich das Flugzeug in der virtuellen Welt bis hinunter zur Landebahnschwelle fliegen, wobei man wahrscheinlich auf-passen muss, dass man nicht versehent-lich die Landung auf der virtuellen Bahn durchführt. Die Features im einzelnen: Hindernisse: vergrößerte Darstellung bei Annäherung; TAWS-Warnfarben werden genutzt bei zu starker Annä-herung an das Hindernis

Verkehr: TCAS Verkehrssymbole in 3D, die ihre Größe relativ zum Ab-stand ändern, werden angezeigt

Flightpath Marker: ein Flightpath Mar-ker zeigt den projizierten Flugweg an

Abbildung 10: Garmin 1000 Perspective in der Cirrus SR22

Abbildung 11: G1000 Perspective in action und GFC700 Autopilot nun mit blauer LVL Taste



Zero Pitch Line: erlaubt die Einschät-zung der eigenen Altitude in Relation zum umgebenden Terrain

Gitterlinien: Gitterlinien auf der Ober-fläche verbessern die Entfernungsein-schätzung

Runways: Landebahnen werden inklusi-ve Nummern und Schwellenmarkierun-gen dargestellt und bei größerer Ent-fernung zur besseren Erkennung grafisch hervorgehoben

Flugplätze: Flugplätze in der Nähe der eigenen Position werden mit ihren Identifiern auf dem Terrain dargestellt

Das Perspective/SVT kommt zusätzlich mit Highway-In-The-Sky (HITS) Flugwegfüh-rung daher und stellt bei Bedarf die übli-chen Rechtecke inklusive Steuerungssym-bole dar. HITS arbeitet wie nicht anders zu erwarten Enroute und bei VNAV Abschnit-ten, GPS/WAAS Approaches, ILS Approa-ches oder Arrival und Departure Procedures. Beim ILS Approach hat sich Garmin etwas besonderes ausgedacht. Man verwendet nämlich die ILS-Signale um in diesem Fall die HITS-Rechtecke zu berechnen, so ist HITS automatisch auch eine Anzeige für den Glidescope. HITS kann übrigens per Knopfdruck an und abgeschaltet werden. Auch auf dem MFD haben sich einige Ver-besserungen ergeben, z.B. wird nun auch dort der vorhergesagte Flugpfad durch einen Strich vor dem Flugzeugsymbol angezeigt. Alles in Allem lässt sich sagen, dass man sich bei Garmin das Chelton System wohl sehr genau angesehen und in überzeu-gender Weise noch weiter verbessert hat. Wirklich beeindruckend!

Das G1000 SVT ist so neu, dass man auf Garmins eigener Website noch nicht viel weiterführende Information findet (Ende Mai). Bei einem Aufpreis von 10.000 US$ (falls es dabei bleiben sollte) gegenüber dem Standard G1000 ist es allemal eine Überlegung wert. Am Rande sei noch erwähnt, dass Garmin seinem GFC700 Autopiloten eine blaue Leveltaste spendiert hat, wobei beim Drü-cken derselben das Flugzeug in Roll und Pitch gelevelt und auf dem aktuellen Heading stabilisiert wird. Die Taste kann daher als Recovery aus ungewöhnlichen Flugzuständen genutzt werden. Neben den als Retrofits oder bei der Neu-entwicklung von Flugzeugen oder Hub-schraubern nach Part 17, 23, 25 zugelas-senen Geräten gibt es auch weitere Syn-thetic Vision Lösungen ohne Zulassung,

Abbildung 12: Blue Mountain EFIS/Lite Sport G4



die als Handhelds für zusätzliches Moni-toring oder zum Einbau in Kitplanes ge-eignet sind.

Blue Mountain EFIS/One http://www.bluemountainavionics.com/ Blue Mountain Avionics aus Copperhill, Tennessee, bietet eine Reihe von EFIS Ge-räten zum Einbau in Kitplanes und Expe-rimental Aircraft an. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den EFIS Grundfunktionen auf der Basis eines modernen WAAS-GPS Empfängers und einem military-grade AHRS mit solid-state Kreiseln. Terrain wird als Synthetic Vision inklusive Terrain Warning dargestellt, allerdings gibt es zurzeit noch keine HITS-Flugwegführung. Das abgebildete (Abb. 12) EFIS/LITE Sport G4 kostet etwa 7.000 US$, die größere

“Standardausführung” EFIS/ONE G4 kostet ca. 15.000 US$.

VistaNav™ Portable Synthetic Vision System http://estore.mc.com/vistanav/ VistaNav von Mercury Computer Systems in Chelmsford, Massachusetts, bietet eine Synthetic Vision Lösung auf einem 8-Zoll Tablet-PC von Motion Computing (auch andere sind möglich) an. VistaNav ver-wendet dabei eine Inertial Navigation Unit (INU), die im Flugzeug fest montiert wird und mit WAAS-GPS Empfänger, drei solid-state Kreisel, barometrischem Drucksen-sor und Bluetooth ausgestattet ist. Mit Letzterem tritt die INU mit dem Tablet PC in Kontakt, um Daten auszutauschen.

Abbildung 13: Blue Mountain EFIS ONE G4, ca. 15.000 US$



Tatsächlich ist auch dieses Gerät in der Lage, das Gelände an der eigenen Position synthetisch in 3D darzustellen und bietet für den geplanten Flugweg einen visuelle Autobahn in Form der bekannten Rechte-cke an. Optional lässt sich ein Satelliten-Wettermodul (XM Weather) ergänzen, wo-bei die Wet-terdaten als Overlay im “MFD”-Teil angezeigt werden (siehe Abb.12). Die VistaNav-Lösung wird interessan-terweise auch von Honeywell vertrieben. Das System kostet als VistaNav 1000 mit Samsung Q1 Tablet-PC und einfacher INU ca. 5.000 US$, als VistaNav 2000 mit Motion Computing Tablet-PC und besse-rer INU ca. 8.000 US$.

PCAvionics MountainScope http://www.pcavionics.com/ MountainScope von PCAvionics in Placercille, Kalifornien, bietet ebenfalls eine rein softwarebasierte Lösung mit Synthetic Vision an, die auf einem Note-

book, einem Tablet PC und sogar auf einem PDA wie beispielsweise einem HP IPAQ läuft. Die Daten der Raumorientie-rung bezieht die Software dabei von einem einfachen Solid-State-Gyro (eGyro-GC von PC Flight Systems) inklusive barometri-schen Druckdaten, die Ortsdaten kommen

von einem GPS-

Empänger. Die

MountainScope Software kostet nur ca. 500 US$, aber wie im-mer bei solch aus Einzel-komponenten

zusammen-gestellten Lösungen

addieren sich die Einzel-preise.

Entscheidet man sich für die Lösung auf Basis eines LS800

Motion Computing

Tablet PCs, so kostet dieser inkl. Mountainscope Software und GPS aktuell ca. 2.800 US$, hinzu kommt das eGyro-GC für ca. 1.400 US$, d.h. zusammen mit Solid-State-Disk und diversen Kleinteilen kommt man dabei auf ca. 5.000 US$. Entscheidet man sich für die Lösung auf Basis des IPAQ, wird der Gesamtpreis um etwa 2.000 US$ niedriger und liegt bei

Abbildung 14: VistaNav Synthetic Vision



etwa 3.000 US$. Allerdings muss man dabei auf die Anzeige des Geländes in 3D verzichten, da die Rechenleistung des PDA hier wohl Grenzen setzt.

Enhanced Vision Systems und Head Up Displays http://www.kollsman.com/ http://www.cmcelectronics.ca/ http://www.max-viz.com/ Synthetic Vision Systeme (SVS) sind von Enhanced Vision Systemen (EVS) zu unter-scheiden. Bei Letzteren wird auf einem Bildschirm ein echtes Bild der Außenwelt durch ein oder mehrere Spezialkameras erzeugt. Dabei nutzt man Bildempfänger-sensoren, die im Infrarotbereich (IR) oder im Millimeterwellenradar (MMWR) also außerhalb des für den Menschen sichtba-ren Spektrums (400-700 nm) aufnehmen. Bei neueren Systemen wird das Bild wiede-rum aus mehreren Aufnahmebildern ver-schiedener Empfängerquellen zusammen gerechnet, um ein optimales Ergebnis zu

erzielen. Produkte zur Nachrüstung gibt es von Kollsman (EVS II, wird z.B. in Gulf-stream Jets verwendet), CMC Electronics (Suresight, verschiedene Produktlinien) und Max-Viz (EVS 100, 1000/1500, 2200). Die komplette Nachrüstung eines EVS-1000 kostet bei TAS in van Nuys Air-

Abbildung 16: Head Up Display

Abbildung 15: MountainScope Software auf Notebook und PDA gleichermaßen



port für die Challenger-600-Familie etwa 130.000 US$, die anderen genannten Sys-teme sind noch teurer, da sie nur in Kom-bination mit einem Head Up Display ge-nutzt werden können. Beim Head-Up-Display wird die Information (hier Steuer-information plus EVS-Bild) auf eine trans-parente Scheibe projiziert (siehe Abb. 15). Doch zurück zum eigentlichen Thema Synthetic Vision.

Fragen zur Zulassung Kritiker von Synthetic Vision Systemen führen an, dass die Genauigkeit der Ge-ländedaten nicht garantiert werden kann. Interessant ist, welche Meinung die FAA zu dieser Frage vertritt. Dem Autor liegt ein Foliensatz vor (Lowell Foster, Presentation to FAA Synthetic Vision Workshop, Feb. 2006), der unter anderem auch dieses Thema behandelt. Zunächst einmal sei gesagt, dass die FAA überaus positiv eingestellt ist gegenüber SV und HITS, da diese Features insbeson-dere im Bereich der General Aviation ein drastisch erhöhtes Maß an Sicherheit lie-fert und insgesamt das Fliegen, VFR wie IFR, wesentlich einfacher macht. Man sieht

hierin auch eine Chance für Wachstum, denn auch in den USA sind die tatsächlich geflogenen Stunden im Bereich GA seit Jahren kontinuierlich abnehmend. Zur Frage der Genauigkeit von Terrain-daten sieht man nicht die Möglichkeit, diese im Rahmen einer Zulassung zu prü-fen: “If accuracy must be validated then SV is unapprovable.” (siehe Abb.17) Diese Haltung ist nachvollziehbar und bedeutet im Umkehrschluss, dass die Daten der mittlerweile zugelassenen Geräte nur vom Hersteller und nicht mehr von der FAA überprüft werden. Andererseits sind ers-tens die sogenannten Digital Elevation Mesh (DEM) Daten zum überwiegenden Teil durch Geo-Satelliten ausgemessen und haben in weiten Teilen sehr hohe Präzision. Zweitens besteht weiterhin die Möglichkeit des Crosschecks mit den klas-sischen Navigationshilfen, sodass SV ei-gentlich nur additiv hinzukommt. Wer nach wie vor nach den veröffentlichten Verfahren MSAs, MEAs, MORAs und die vorgeschriebenen An- und Abflugstrecken einhält, bleibt auf der sicheren Seite. Folgende Tabelle zeigt den Status der Zulassungen (ohne Details):

Abbildung 17a, 17b: Links Schlechtwetter-Approach, rechts Anflug auf Aspen, Colorado



Produkt FAA EASA Chelton EFIS 6.0B

Garmin G1000 SVT in Bearb. Gulfstream (Honeywell) SV-PFD Universal Avionics Vision-1

Was wird die Zukunft bringen? Im Zusammenhang mit SV und HITS mit genauer Steuerung per Flightpath Marker oder intelligenten Autopiloten kann man sich übrigens gut vorstellen, zukünftig tatsächlich in der Luftfahrt ähnlich wie auf Straßen am Boden unterwegs zu sein. Würde man z.B. SV/HITS/EFIS-Systeme in der Zukunft zum Pflichtstandard machen und mehrspurige Luftfahrtstraßen zusätz-lich in geeigneter Form z.B. als Folge von „fest installierten“ Boxes in geeigneter Weise darstellen und mit Bezeichner (z.B.

R15-FL80, next Waypoint PADBA 15NM) am oberen Rand) versehen, ließe sich eine passende Organisation vorstellen, die so ähnlich funktionierte wie das Fahren auf terrestrischen Autobahnen. Zudem ließe sich das Ganze mit wesentlich weniger oder sogar, außer bei Sonderfällen, ganz ohne ATC-Flugführung realisieren, indem man den Flow Control direkt einem Com-puter überließe. Auch dezidierte Luftstra-ßen mit besonderen Eigenschaften wie z.B. „Landstraßen“, auf denen man in niedrige-ren Flight Levels nur mit maximal 200 Knoten unterwegs sein darf, lassen sich vorstellen. Bei Extremwetter wie Gewitter könnte man die Luftstraßen dynamisch kurzzeitig anders verlegen, ohne dass der Pilot an seiner Flugdurchführung etwas ändern müßte. Das alles ist prinzipiell durch SV und HITS möglich geworden.

Abbildung 17: Statement der FAA zur Terrain-Genauigkeit



Zusammenfassung Zukünftige Neuflugzeuge wie Cirrus SR22 und vergleichbare Flugzeuge werden mit Synthetic Vision und HITS ausgestattet sein und es lässt sich vorhersagen, dass ein G1000 SVT trotz seines Aufpreises gegenüber dem Standard bevorzugt wer-den wird. Es besteht kein Zweifel, dass Synthetic Vision und HITS durch Produkte von Chelton, Garmin u.a. in Kürze Einzug in den Mainstream halten werden, sowohl bei Neuflugzeugen als auch bei Retrofits. Wer sein Flugzeug nachrüsten will, hat bereits heute die Wahl. Preislich ist sowohl für jene, deren Kreditkarten ihnen ein Loch in die Tasche brennen, etwas dabei als auch für Preisbewußte, die es mit einem Tablet-PC ausprobieren wollen.

Die General Aviation ist damit zum tech-nologischen Vorreiter geworden, denn die eher konventionell ausgelegten Produkte von Universal Avionics und Honeywell für die großen Jets lassen Features wie HITS zurzeit noch vermissen. Insgesamt wird das Fliegen mit dieser nächsten Avionik-generation durch verbesserte Situational Awareness sicherer und einfacher werden. Wir werden auf dieser Basis eine Abnahme bei CFIT-Unfällen sehen, das ist gewiss. Andererseits bedarf es wie immer bei der Nutzung komplexer elektronischer Hilfs-mittel, dem sorgfältigen Studium des Handbuchs und einem ausreichenden Training. Wer nur gelegentlich ein Flug-zeug chartert, wird damit auf Anhieb ohne zu Üben wohl nicht zurecht kommen. Hier

Abbildung 18: Fliegen auf HITS-Autobahnen, die Zukunft ?



hat ein klassisches Sechs-Uhren-Interface zusammen mit den üblichen Navigations-instrumenten vielleicht Vorteile, es leistet aber auch eine ganze Menge weniger.. Wer tatsächlich oft bei marginalem IFR-Wetter in der Suppe fliegt, wird die nächs-te Avionikgeneration ganz sicher als Se-gen empfinden. Draußen eine einzige Suppe und der Flug kann auf dem Display im schönsten Sonnenschein durchgeführt werden. Nur nicht vergessen, kurz vor und bei der Landung sollte man doch besser nach draußen schauen, denn wirkliche Unfälle passieren immer in der realen und nicht in der virtuellen Welt. [email protected] 4. Juni 2008

Was ist ein e-Journ? Ein e-Journ ist ähnlich wie ein e-Book eine elektronische Publikation, nur dass essich dabei wegen der geringeren Größe (minimal 2, maximal 30 Seiten) nicht umvollständige Bücher handelt, sondern um einzelne Bausteine ähnlich einem Kapitel ineinem Buch oder einem journalistischen Beitrag in einer Zeitschrift. K.L.S. Publishing e-Journs sind allesamt als Fachartikel für Luftfahrtmagazine oderals abgeschlossene Kapitel für Luftfahrtbücher entstanden. K.L.S. Publishing bietet e-Journs als Einzelwerke zum Kauf an. So hat jeder Leser dieMöglichkeit, einzelne Bausteine oder einzelne Artikel jeweils frei nach Interesseselbst zusammenzustellen. Hiermit kann der Leser flexibel eine eigene Wissensbib-liothek aufbauen. Die Preise der E-Journs werden auf der Basis eines geringenSeitenpreises errechnet und sind damit kostengünstig im Vergleich zu Büchern. K.L.S. Publishing, Köln http://klspublishing.de/

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