用于飛行員耳麥的報警設備的制作方法

專利名稱：用于飛行員耳麥的報警設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于飛行員耳麥的報警設備以及一種具有報警設備的飛行員耳麥。此外，本發明涉及一種用于控制用于飛行員耳麥的報警設備的方法。
背景技術：
在飛機和其他飛行設備中，各個飛行員習慣佩戴所謂的耳麥。例如US2010/0002893A1公開了無線的飛行員耳麥。通常，這種耳麥包括兩個聽筒，它們通過頭部弓帶彼此連接。在一側上固定有麥克風弓，其向前朝著使用者的嘴部導引。一方面耳麥在嘈雜的駕駛艙中用于聽力保護，另一方面耳麥通常連接到如下設備上:所述設備能夠提供與一個或多個基站的無線電聯絡，或者乘客能夠借助所述設備彼此通話。在根據目視飛行規則(VFR)的較長飛行中，對于飛行員而言無法避免地偶爾看航空圖。在此，飛行員對于幾秒鐘中斷空域的觀察。尤其是由此存在與本身處于儀表飛行中的飛行設備碰撞的危險。雖然碰撞警告系統可以對應答器和/或所謂的FLARM信號作出反應并且向飛行員顯示附近的飛行設備，但是這些其他飛行設備為此必須配備應答器和/或FLARM系統。這些碰撞警告系統在技術上是復雜的且成本較高。因此，本發明具有如下任務，提供一種設備，可以簡單且成本低廉地實現所述設備并且借助所述設備可以有效地降低空中交通中的碰撞危險。

發明內容
根據本發明，提出具有獨立權利要求的特征的報警設備，具有報警設備的飛行員耳麥和用于控制報警設備的方法。有利的擴展方案是從屬權利要求以及以下描述的主題。本發明通過如下方式解決了上述任務:其提供了用于間接地控制使飛行員明顯關注其周圍的空域的注意力的裝置。為此，提供一種用于具有至少一個耳機的飛行員耳麥的報警設備。耳機可以是頭戴式聽筒或入耳式耳機，其插入耳道的一部分中或者掛到外耳中。根據本發明的報警設備以簡單方式具有姿態傳感器，所述姿態傳感器探測其相對于初始位置(例如水平線)的傾斜度。所述初始位置尤其相應于頭部的參考傾斜度，在所述參考傾斜度的情況下飛行員可以觀察空域。此外，報警設備包括用于檢測由姿態傳感器檢測的傾斜度超過傾斜度容差邊界的持續時間的測量裝置。最后，所述報警設備包括適于當所檢測的超過傾斜度容差邊界的持續時間長于預調節的最大持續時間時觸發報警信號的裝置。所述由測量裝置檢測的持續時間表示連續地或具有中斷地超過傾斜度容差邊界的時間段，所述中斷的持續時間位于預調節的時間最小邊界以下。當傾斜度重新對于至少一個預調節的最小時間落到容差范圍中時，復位超過持續時間的測量。所述最小時間有利地可以是約3秒，使得當對于至少3秒低于容差邊界時才復位超過持續時間，因為飛行員已經觀察飛行方向上的空域至少3秒或者至少已經將其頭部保持在相應位置中；然而也可以立即復位,這相應于O秒的最小時間。作為設置用于必要時觸發報警信號的裝置合適的是與用于產生報警的單元(例如揚聲器)連接的計算單元(例如微處理器)。所檢測的超過持續時間隨后被傳送給計算單元，所述計算單元將所述超過持續時間與預調節的最大持續時間進行比較并且在必要時激發報警信號的產生。報警設備設置成固定在飛行員耳麥上或集成到飛行員耳麥中。當佩戴耳麥時，所探測的姿態傳感器的傾斜度相應于飛行員頭部的姿勢。本發明允許飛行員對于預調節的最大持續時間低頭，以便例如觀察航空圖、手冊或儀器。這樣的頭部傾斜度有利地位于傾斜度容差邊界以外，其可以假定為沒有看空域。所述傾斜度容差邊界也可以借助初始位置、即參考傾斜度與傾斜度容差邊界之間的角度范圍來說明并且是由制造商或使用者預調節的。角度范圍也可以包括兩個角度，它們在不同的方向上相對于傳感器的初始位置或者相對于水平線給出。角度范圍的兩個邊相應于在相應的方向上——即向前或者向下和向后或者向上傾斜時的傾斜度容差邊界，其中參考傾斜度位于兩個傾斜度容差邊界之間。±5°、土10°、土15°、土20°的角度范圍是合適的。替代地，傾斜度容差邊界可以相應于相對于水平線的不對稱的角度范圍，使得例如向上比向下更大的傾斜度落到容差范圍中。這樣，報警設備可以匹配于各自的姿勢差別。同樣，由此對于飛行設備以上的空域的觀察可以設置更大的角度范圍。同樣對于兩個傾斜度容差邊界中的每一個可以設置不同的最大持續時間。如果傾斜度在過長的時間上超過預給定的容差邊界，即例如飛行員比預調節的最大持續時間更長時間地不觀察位于飛行方向上的空域，則報警裝置起作用，其方式是，其觸發報警信號，所述報警信號提醒飛行員他已經忽略其周圍的空域過長時間并且應重新關注。如上所述，耳麥大多屬于飛行員的基本裝備。有利地，飛行員也不必佩戴或者固定附加的、可能產生干擾的或至少不習慣的儀器。更確切地說，他可以如習慣地那樣戴上耳麥。如果所述耳麥設有根據本發明的報警設備，則飛行員自動地受其保護。報警信號例如可以是飛行員座艙中的醒目的閃光。替代地或者附加地，可以觸發聲學的報警信號。具有可調節的音量的報警設備允許與飛行員的各自的聽力或聽覺習慣相匹配。其例如可以以連續的汽笛聲、多個相繼的嘟嘟聲和/或自動的文本通告的形式設置。聲學的警告信號可以通過機載揚聲器或通過耳麥自身的至少一個耳機輸出。理想地，當飛行員的頭部姿勢對于所設置的最小時間重新位于容差范圍內時，自動地結束報警信號。在一個有利的實施方式中，聲學的警告信號隨著時間越來越響和/或越來越強。替代地或附加地，警告信號的音量可以是可調節的。如果涉及隨時間增大的音量，則可以由制造商或由使用者預給定音量的上限和/或下限。以下報警裝置是有利的:在所述報警裝置中僅僅可以在預給定的范圍內通過使用者來改變音量。制造商可以確定一定的最小音量。這在報警裝置的使用是安全規則時是特別有利的。報警信號可以具有預調節的持續時間，例如I秒、2秒或5秒。替代地，報警設備可以如此設計，使得當飛行員至少對于最小時間的持續時間已經重新抬頭時報警信號才停止。為此，報警設備的測量裝置優選設置用于也測量由姿態傳感器檢測的傾斜度不超過傾斜度容差邊界的時間。在使用中，所述持續時間相應于由于飛行員的頭部傾斜而可以考慮飛行員重新向前看的時間段。如果所述持續時間長于預調節的最小持續時間——例如I秒、2秒、3秒或更多，則報警信號結束，否則報警信號繼續。通過所述方式，報警設備特別急迫地要求飛行員監控空域。這樣的報警設備向飛行員以及其他飛行器提供特別有效的保護。預調節的可以超過傾斜度容差邊界的最大持續時間在不觸發報警信號的情況下可以例如是2和60秒之間的時間。有利地，最大持續時間在5和40秒之間，最高10秒、20秒或30秒的最大持續時間是理想的。在報警設備的一個有利實施方式中，使用者可以自己確定或改變所述持續時間。通過所述方式，例如可以實現與當前能見度的匹配。在此情況下，出于安全原因也有利的是，最大持續時間的調節僅僅在有限程度上是可能的，即其不可以由使用者調節到長于例如30秒的時間上。根據本發明的報警設備可以在本發明的一個改進方案中設置成當超過傾斜度容差邊界太長時間(例如120秒)而飛行員沒有對報警信號做出反應時輸出緊急消息。在此情況下，可以從醫學緊急情況出發。緊急消息例如可以通過與飛行員耳麥連接的移動電話或機載無線電設備輸出。在此有利的是，報警設備在輸出緊急消息之前再次向飛行員輸出與報警信號不同的緊急信號，使得當不存在緊急情況時可以避免誤報警。優選地，報警設備已經集成到飛行員耳麥中。在一個實施方式中，報警設備至少部分嵌入到同樣由飛行員耳麥包括的麥克風弓中或者固定在所述麥克風弓上。麥克風弓在其方面可以固定在至少一個耳機上或者與所述至少一個耳機連接。飛行員耳麥在此可以如此設計，使得麥克風弓可如此樞轉，使得至少一個耳機選擇性地佩戴在飛行員的左耳或右耳上并且麥克風弓在任何情況下都伸到飛行員的嘴前。優選地，當飛行員耳麥或報警設備自身附加地包括用于麥克風弓的位置傳感器時，可以將報警設備調節到麥克風弓的相應位置上，例如通過手動操作的開關或自動地。理想地，報警設備在很大程度上緊湊地集成在飛行員耳麥中，尤其是集成到一個或多個耳機中。因為麥克風弓向前伸到飛行員的嘴部，所以例如可以通過簡單開關來探測飛行方向(通過調整麥克風弓來自動地操作所述開關)，使得在角度范圍不對稱的情況下、即在關于向前傾和向后傾的不同容差邊界下自動地正確地調節容差邊界或者角度范圍。根據本發明的飛行員耳麥可以如此設置，使得所包含的報警設備自動地在戴上飛行員耳麥時接通。這例如可以通過飛行員耳麥的基本位置區域來探測。如果飛行員耳麥包括頭部弓帶，則其也可以如此設置，使得超過最小值的頭部弓帶張力導致接通。最后，在飛行員耳麥上可以設有熱傳感器，其適于記錄飛行員耳麥的使用以及觸發報警設備的接通。這種飛行員耳麥是特別安全的，因為飛行員因此不必考慮報警設備的接通。此外可以簡單且有效地避免誤激活。本發明的其他優點和構型從說明書和附圖中得到。應理解的是，以上提到的和以下仍要闡述的特征不僅可以以分別說明的組合而且可以以其他組合或者單獨地應用，而不離開本發明的范圍。借助實施例在附圖中示意性地示出了本發明并且以下參照附圖詳細地描述本發明。


圖1示意性地示出用于飛行員耳麥的報警設備；圖2A示出未傾斜的姿態傳感器和相應于容差傾斜邊界值的角度范圍；圖2B示出圖2A的角度范圍，其中姿態傳感器是傾斜的；圖3示出具有根據本發明的報警設備的飛行員耳麥。
具體實施例方式在圖1中示意性地示出了根據本發明的報警設備I。所述報警設備包括姿態傳感器11，所述姿態傳感器通過線纜111與單元110連接。所述單元110尤其包含測量裝置12，所述測量裝置12用于檢測由姿態傳感器11檢測到的傾斜度超過確定的傾斜度容差邊界的持續時間。如以上已經提及的那樣，傾斜度容差邊界由角度范圍21表達。此外，單元110包括計算機單元13和用于機載無線電設備或者飛行設備的航空電子設備單元的連接端子。可選地，也可以設置天線16，其例如通過藍牙連接將報警設備I與機載無線電設備、航空電子設備單元和/或其他組件(例如移動電話)連接。在圖2A和2B中示意性地示出了這樣的角度范圍21，所述角度范圍的邊40、41說明兩個方向上的傾斜度容差邊界；為了更好的理解，在描述在圖1中示出的其他特征之前在此首先闡述這些圖。在圖2A和2B中示出的角度范圍21包括角度α和β，其相對于作為兩側的參考傾斜度的水平線繪出。在以側視圖示意性示出的姿態傳感器11上為了更好地闡明繪出了標記點Μ。在圖2Α中，標記點M位于水平線上，姿態傳感器11因此不是傾斜的。而在圖2Β中，姿態傳感器11相對于水平線傾斜，標記點M位于水平線下方，但仍在所繪出的角度范圍21中，即仍在傾斜容差范圍中。由此表明:所示的傾斜度還沒有超過通過邊41繪出的傾斜度容差邊界。在另一傾斜度的情況下標記點M位于角度范圍21以外，因此位于邊41以下，標記點M和(由此)傾斜度超過傾斜度容差邊界。如此大的傾斜度的持續時間通過測量裝置12檢測并且與最大持續時間比較。在超過最大持續時間時觸發報警信號。為了測量所述持續時間，在超過傾斜度容差邊界時、即在離開角度范圍21時，起動測量裝置12中的出于清楚原因沒有示出的第一定時器，所述第一定時器當傾斜度重新位于角度范圍21內一一因此標記點重新位于邊41以上、即位于傾斜度容差邊界內時才被復位。在本發明的一個變型方案中設有第二定時器，所述第二定時器測量從標記點M重新進入角度范圍21中起經過的時間間隔。當所述時間間隔結束一因此傾斜度和(因此)標記點M對于預先確定的時間、尤其是一個最小時間一例如2至5秒位于通過角度范圍21確定的傾斜度容差范圍內時，才復位第一定時器。相應地，也控制報警的觸發。在圖1中示出了計算單元13，所述計算單元13設置用于必要時觸發報警信號。通過連接線纜14可以將報警設備和尤其是計算單元13連接到飛行員耳麥3 (圖3)上。如果觸發報警，則在飛行員耳麥3的至少一個耳機中產生聲學的警告音。如果重新低于傾斜度容差邊界，即標記點M重新位于角度范圍21中，則報警重新靜默。然而，如果標記點M在最小時間結束之前重新超過傾斜度容差邊界21，則又立即觸發報警。當然，在一個簡單的實施方式中，報警信號可以直至最小時間結束是激活的。所示的報警設備I包括獨立的電流單元15，例如電池或蓄電池。替代地，也可以通過連接端子14輸送電流，或者可以使用在飛行員耳麥3中存在的或用于飛行員耳麥3的電源。借助無線電連接(如其象征性地通過天線16示出的那樣)，如果超過容差的傾斜度在預先確定的持續時間上繼續存在，則可以通過移動電話或機載無線電設備17輸出緊急消息，這指示醫學緊急情況。所示的報警設備的姿態傳感器11和單元110適于固定在飛行員耳麥3的麥克風弓32或耳機31上，如其在圖3中示出的那樣。飛行員耳麥3在此包括兩個耳機31，它們通過頭部弓帶35連接，所述頭部弓帶35將耳機在放置到飛行員頭部上之后壓到飛行員的耳朵上。通過探測頭部弓帶35中的機械應力接通具有報警設備I的飛行員耳麥3。必要時，麥克風弓32是可樞轉的，使得其在飛行員耳麥佩戴時選擇性地從左側或右側伸到嘴前。這些可能性意味著:耳機31至少通過左耳或右耳來佩戴。報警設備I可以通過開關18 (如其在圖2中出示的那樣)調節到相應的佩戴位置上。替代地，姿態傳感器可以包括位置傳感器19，借助所述位置傳感器可以自動地確定相應的位置。雖然在圖2中示出的報警設備不僅具有開關18而且具有傳感器19，但通常僅僅需要這些特征之一。在本發明的一個實施方式中，報警設備I集成到飛行員耳麥3的電子裝置中。姿態傳感器11構造為微機械傳感器。同樣在此可能的是具有AMR傳感器或GMR傳感器或簡單的機電傳感器的合適裝置，所述簡單的機電傳感器例如包括以液體填充的、彎曲的管和與其匹配的測量傳感器，例如霍爾傳感器或電容傳感器。在此也可使用所謂的絕對姿態傳感器。為了確定耳麥3的佩戴方向，開關設置在麥克風弓32的轉動輪轂50中或設置在轉動輪轂50上，使得測量裝置12或者計算機單元13正確地調節傾斜度容差邊界。通過選擇接通飛行員耳麥3時的位置作為參考傾斜度來確定參考傾斜度。在一個變型方案中，也可以在耳麥3上施加校準按鍵，在操作所述校準按鍵時將耳麥3的瞬時傾斜度調節為參考傾斜度。對于位于連接線纜中的、獨立的控制盒中具有其電子裝置的一部分的飛行員耳麥3，報警設備I當然也可以相應地分布式地設置。這樣，例如在聽筒31中僅僅設置測量裝置12并且在控制盒中可以設置具有一個或多個定時器的計算機單元13。在本發明的一個變型方案中，報警設備I基本上設置在飛行員耳麥3的外部。測量裝置12(其此外與在前面段落中描述相同地構造)在此固定在飛行員耳麥3的聽筒31上，例如粘固在聽筒上。通過線纜連接，測量裝置12與計算機單元13連接，所述計算機單元13又通過適配器方式添加到飛行員耳麥3與飛行設備之間的連接中。為此，計算機單元13設置在一個盒中，所述盒具有用于飛行員耳麥3的插接器的輸入端和輸出端、尤其是具有插接器的線纜連接，用于與飛行設備連接。計算機單元13在此情況下將飛行設備的信號、尤其是機載無線電設備和對話機的信號接通到飛行員耳麥3上并且必要時混合報警信號。報警信號是多成分的。其優選包括聲音，所述聲音朗讀合適的文本通告，例如“Attention, watchairspace (注意,觀察空域)”或“Achtung, Luftraum beobachten (注意,觀察空域)”,其還與警告音一例如汽笛音一起存儲。在飛行設備的駕駛艙中存在多個警告音時，如此通過簡單的方式避免了混淆。在一個簡單的實施方式中，僅僅設置一個文本通告或者一個警告音，即單一成分。
權利要求
1.用于飛行員耳麥(3)的報警設備(1)，所述飛行員耳麥具有至少一個耳機(31)，其中，所述報警設備具有: 姿態傳感器(11)，其探測其相對于初始位置、參考傾斜度或水平線的傾斜度； 測量裝置(12)，其用于檢測由所述姿態傳感器檢測到的傾斜度超過一個確定的傾斜度容差邊界的持續時間；和 設置成當所檢測的超過所述傾斜度容差邊界的持續時間長于預調節的最大持續時間時觸發報警信號的裝置(13)。
2.根據權利要求1所述的報警設備，其中，所述測量裝置(12)還設置用于測量由所述姿態傳感器檢測到的傾斜度不超過所確定的傾斜度容差邊界的時間，其中，用于觸發報警信號的裝置(13)還設置成當對于作為最小時間的預調節的最小持續時間不再超過所述傾斜度容差邊界時才結束所觸發的報警信號。
3.根據權利要求1所述的報警設備，其中，所述測量裝置(12)還設置用于測量由所述姿態傳感器檢測到的傾斜度不超過所確定的傾斜度容差邊界的時間，其中，用于觸發報警信號的裝置(13)還設置成當不再超過所述傾斜度容差邊界時立即結束所觸發的報警信號而當在最少持續時間結束之前重新超過所確定的傾斜度容差邊界時立即重新觸發報警信號。
4.根據以上權利要求中任一項所述的報警設備，其中，用于觸發報警信號的裝置(13)還設置成隨時間增強所觸發的報警信號。
5.根據以上權利要求中任一項所述的報警設備，其中，所述報警信號是聲學的警告信號或光學的警告信號。
6.根據以上權利要 求中任一項所述的報警設備，其中，所述預調節的最大持續時間在2和60秒之間、尤其是小于40秒、優選小于20秒，和/或，其中，所述預調節的最大持續時間能夠由使用者改變或確定。
7.根據以上權利要求中任一項所述的報警設備，其中，所述傾斜度容差邊界是所述初始位置周圍的至少±5°、土 10°、土 15°、土20°和/或能夠由使用者調節。
8.根據以上權利要求中任一項所述的報警設備，其特征在于，所述傾斜度容差邊界不對稱地設置。
9.根據以上權利要求中任一項所述的報警設備，所述報警設備通過電池(15)或蓄電池供電，所述電池或蓄電池對于所述報警設備分離地設置，或者所述報警設備包括用于連接到所述飛行員耳麥(3)的饋電裝置——例如電池或蓄電池上的裝置(14)。
10.飛行員耳麥(3)，其具有至少一個耳機(31)，所述飛行員耳麥具有根據以上權利要求中任一項所述的報警設備(I)。
11.根據權利要求9所述的飛行員耳麥，其中，所述報警設備如此設置，使得其在佩戴所述飛行員耳麥時通過使用者自動激活。
12.根據權利要求10或11所述的飛行員耳麥，所述飛行員耳麥包括麥克風弓(32)，所述報警設備(I)至少部分地固定在所述麥克風弓(32 )上或所述麥克風弓(32 )中，其中，麥克風弓(32 )優選可樞轉地設置，其選擇性地能夠保持在左側或右側的佩戴位置上，其中，優選地，所述報警設備(I)能夠借助開關(8 )或位置傳感器(19 )如此調節，使得所述麥克風弓(32 )保持在左側的佩戴位置上或右側的佩戴位置上。
13.根據權利要求10、11或12所述的飛行員耳麥，其中，所述報警信號是聲學的警告信號，其通過所述飛行員耳麥(3)的至少一個耳機(31)輸出。
14.用于控制尤其是根據權利要求1至9中任一項所述的用于飛行員耳麥(3)的報警設備(I)的方法，所述方法包括如下步驟: 檢測所述飛行員耳麥的傾斜度的邊界值的超過； 確定頭部傾斜度的邊界值的超過超過預調節的持續時間；以及 通過所述飛行員耳 麥(3)的至少一個耳機(31)輸出聲學的警告信號。
全文摘要
本發明涉及一種用于飛行員耳麥(3)的報警設備(1)和具有這樣的報警設備的飛行員耳麥。所述報警設備具有探測其相對于初始位置或水平線的傾斜度的姿態傳感器(11)和用于檢測由所述姿態傳感器檢測到的傾斜度超過一個確定的傾斜度容差邊界的持續時間的測量裝置(12)和設置成當所檢測的超過所述傾斜度容差邊界的持續時間長于預調節的最大持續時間時觸發報警信號的裝置(13)。
文檔編號B64D47/00GK103186989SQ20121057940
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月27日 優先權日2011年12月30日
發明者M·施泰因梅茨 申請人:羅伯特·博世有限公司