Wie geht ein PFD mit unphysikalisch abrupten Änderungen der angezeigten Parameter um?

Bei dieser Frage geht es um die Anforderungen an menschliche Faktoren beim Entwurf von Softwarekomponenten, die Instrumente in einer primären Fluganzeige anzeigen. (Es geht nicht darum, wie man die Software implementiert.)

Nehmen wir als Beispiel einen Airspeed Indicator (ASI). In einem "Dampfmesser"-ASI fügen die Nadeln dem Instrument eine gewisse Trägheit hinzu, wodurch die maximale Änderungsrate begrenzt wird, die es anzeigen kann. Dies ist in Ordnung, da die tatsächlich angezeigte Fluggeschwindigkeit (IAS) in der realen Welt eine viel geringere maximale Änderungsrate aufweist.

In einer ASI mit "beweglichem Band" auf einer primären Fluganzeige (PFD) empfängt eine Softwarekomponente Aktualisierungen von IAS und ändert die Anzeige entsprechend. Die menschliche Lesbarkeit des Instruments hängt davon ab, dass die Änderungen allmählich erfolgen, daher "winden" sich die Zahlen allmählich wie ein physisches Instrument: Wenn die Zahlen abrupt springen, ist es für den Piloten schwer zu bemerken und zu verstehen, was passiert ist.

Unter normalen Umständen kann ein abrupter Sprung des IAS (oder der Höhe, des Steuerkurses oder anderer wichtiger Flugparameter) nicht auftreten, da es physikalische Grenzen für die Änderungsrate gibt. Aber die Softwarekomponente erhält nur einen Strom von Werten, und es ist möglich, dass ein Fehler an anderer Stelle im System einen abrupten Sprung verursacht.

Gibt es normalerweise eine Anforderung an diese Softwarekomponente, um die Instrumentenanzeige zu glätten oder diese mögliche Situation zu bewältigen? Ich kann mir einige Möglichkeiten vorstellen, damit umzugehen:

  1. Die Anzeigekomponente hat eine Begrenzung für die Änderungsrate (geleitet von den physikalischen Einschränkungen und der HF-Grenze, wie schnell eine Änderung verständlich angezeigt werden kann), und sie muss Änderungen außerhalb des Bereichs zurückweisen (vermutlich verbunden mit einem EFIS/ ECAM-Nachricht). Wenn die Änderungen im Bereich liegen, wird die Anzeige sofort ohne Interpolation aktualisiert.

  2. Die Anzeigekomponente muss zwischen empfangenen Werten durch Animieren interpolieren, damit auch abrupte Änderungen das Instrument "aufziehen". Dadurch bleibt die Lesbarkeit des Instruments erhalten, es entsteht jedoch eine gewisse Latenz bei den angezeigten Werten.

  3. Die Anzeigekomponente hat keine besonderen Anforderungen, und Schutzvorrichtungen an anderer Stelle im System stellen sicher, dass sie niemals mit unphysikalisch abrupten Änderungen fertig werden muss.

Ich verstehe, dass Anforderungen pro Komponente wahrscheinlich nicht von einem Anbieter veröffentlicht werden, daher nehme ich gerne eine Antwort ohne Quelle, wenn sie durch persönliche Erfahrung gestützt wird. Auch Informationen eines erfahrenen Glascockpit-Piloten, der diesen Fehlerzustand aus erster Hand gesehen hat, wären wünschenswert.

Ich glaube, irgendwo im System gibt es vor dem Display eine Art Tiefpassfilter ... bin mir aber nicht sicher, wo (das ist wahrscheinlich sowieso typspezifisch).
Fragen Sie nach einem Fall, in dem sich die Fluggeschwindigkeitsdaten (zum Beispiel) zu schnell ändern, um physikalisch möglich zu sein? Wenn ja, warum sollten Sie erwarten, dass der PFD etwas anderes tut, als einen Fehler zu melden? Das G1000 wird eine "Instrumenten"-Anzeige versagen, wenn die Daten laut Handbuch "ungültig" sind, aber Garmin sagt nicht genau, was das bedeutet, zumindest nicht im Handbuch. Ich denke das ist bei anderen Systemen ähnlich.
Meiner Erfahrung nach tritt ein gewisses Maß an Filterung auf, beispielsweise von einem eingehenden ARINC 429-Datenstrom oder von einem Sensoreingang. Die meisten Bandanzeigen, die ich gesehen habe, sind rollend, da sie nicht einfach zum neuen Wert springen, sondern vom aktuellen Wert dorthin "rollen". Es geht darum, möglichst das Verhalten einer analogen Anzeige nachzubilden.
Ich habe dies in SAE 6296 - 4.1.1.7 gefunden. Glättung Die Anzeige der Fluggeschwindigkeit muss glatt und frei von unregelmäßigen Bewegungen (Zittern, Ruckeln oder Ratscheneffekten) sein, wenn der Differenzdruck oder sein elektrisches Äquivalent gleichmäßig erhöht und verringert wird.
@selectstriker2 Das ist sehr interessant, aber es geht speziell darum, kein Ruckeln hinzuzufügen , wenn die Eingabe glatt ist.
Es kann leicht zu einem abrupten Sprung des IAS kommen. Es heißt "Windscherung".

Antworten (1)

Im Allgemeinen wird PFD die Anzeige für die meisten angezeigten Daten glätten.

Ich kenne keine "gesetzlichen" Anforderungen dafür, aber wie Sie bereits erwähnt haben, erfordert die grundlegende Ergonomie dies.

Ich habe Erfahrungen aus erster Hand mit Garmin G1000, daher werde ich versuchen, das PFD-Verhalten als Beispiel zu erklären. (Es ist ein bisschen schwierig, ein Video aufzunehmen und zu posten).

Die meisten (wenn nicht alle) „grafischen“ Anzeigen werden mit der Rate (charakteristische Frequenz) gefiltert, die mit der erwarteten Änderungsrate des relevanten Parameters übereinstimmt: Nicken/Rollen schnell (aber immer noch merklich, etwa 0,3 s), Fluggeschwindigkeit mäßig, Motortemperatur langsam (3-5 s). Nur digitale Anzeigen (z. B. Batteriespannung) werden ebenfalls gefiltert, und außerdem ist ihre Genauigkeit so begrenzt, dass die Aktualisierungen nicht zu häufig erfolgen (z. B. um 0,5 V).

Das Filter scheint in den meisten Fällen ein Tiefpass zweiter Ordnung zu sein. Bei einigen Parametern, insbesondere der angezeigten Fluggeschwindigkeit, ist sie unterdämpft, was bedeutet, dass die Anzeige bei abrupten Änderungen leicht überschwingt und bei normalen Änderungen im Allgemeinen dazu neigt, hin und her zu schwingen. Dies bietet eine schnellere Reaktion und ist dennoch reibungslos.

Eine abrupte, unrealistische Änderung von Parametern verursacht per se keinen Fehler für PFD. Es wird nur wie gewohnt gefiltert. Deutlich außerhalb des Bereichs liegende Werte lassen die Anzeige jedoch fehlschlagen, jedoch nur vorübergehend, bis wieder vernünftige Werte angezeigt werden. Generell ist es Aufgabe der Peripherierechner (ADC, AHRS etc.) sowie der Integrationseinheit (GIA), Fehler zu erkennen und in speziellen Meldungen zu übermitteln. PFD ist schließlich nur ein Display.