专利名称：用于飞行员耳麦的报警设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于飞行员耳麦的报警设备以及一种具有报警设备的飞行员耳麦。此外，本发明涉及一种用于控制用于飞行员耳麦的报警设备的方法。
背景技术：
在飞机和其他飞行设备中，各个飞行员习惯佩戴所谓的耳麦。例如US2010/0002893A1公开了无线的飞行员耳麦。通常，这种耳麦包括两个听筒，它们通过头部弓带彼此连接。在一侧上固定有麦克风弓，其向前朝着使用者的嘴部导引。一方面耳麦在嘈杂的驾驶舱中用于听力保护，另一方面耳麦通常连接到如下设备上:所述设备能够提供与一个或多个基站的无线电联络，或者乘客能够借助所述设备彼此通话。在根据目视飞行规则(VFR)的较长飞行中，对于飞行员而言无法避免地偶尔看航空图。在此，飞行员对于几秒钟中断空域的观察。尤其是由此存在与本身处于仪表飞行中的飞行设备碰撞的危险。虽然碰撞警告系统可以对应答器和/或所谓的FLARM信号作出反应并且向飞行员显示附近的飞行设备，但是这些其他飞行设备为此必须配备应答器和/或FLARM系统。这些碰撞警告系统在技术上是复杂的且成本较高。因此，本发明具有如下任务，提供一种设备，可以简单且成本低廉地实现所述设备并且借助所述设备可以有效地降低空中交通中的碰撞危险。
发明内容
根据本发明，提出具有独立权利要求的特征的报警设备，具有报警设备的飞行员耳麦和用于控制报警设备的方法。有利的扩展方案是从属权利要求以及以下描述的主题。本发明通过如下方式解决了上述任务:其提供了用于间接地控制使飞行员明显关注其周围的空域的注意力的装置。为此，提供一种用于具有至少一个耳机的飞行员耳麦的报警设备。耳机可以是头戴式听筒或入耳式耳机，其插入耳道的一部分中或者挂到外耳中。根据本发明的报警设备以简单方式具有姿态传感器，所述姿态传感器探测其相对于初始位置(例如水平线)的倾斜度。所述初始位置尤其相应于头部的参考倾斜度，在所述参考倾斜度的情况下飞行员可以观察空域。此外，报警设备包括用于检测由姿态传感器检测的倾斜度超过倾斜度容差边界的持续时间的测量装置。最后，所述报警设备包括适于当所检测的超过倾斜度容差边界的持续时间长于预调节的最大持续时间时触发报警信号的装置。所述由测量装置检测的持续时间表示连续地或具有中断地超过倾斜度容差边界的时间段，所述中断的持续时间位于预调节的时间最小边界以下。当倾斜度重新对于至少一个预调节的最小时间落到容差范围中时，复位超过持续时间的测量。所述最小时间有利地可以是约3秒，使得当对于至少3秒低于容差边界时才复位超过持续时间，因为飞行员已经观察飞行方向上的空域至少3秒或者至少已经将其头部保持在相应位置中；然而也可以立即复位,这相应于O秒的最小时间。作为设置用于必要时触发报警信号的装置合适的是与用于产生报警的单元(例如扬声器)连接的计算单元(例如微处理器)。所检测的超过持续时间随后被传送给计算单元，所述计算单元将所述超过持续时间与预调节的最大持续时间进行比较并且在必要时激发报警信号的产生。报警设备设置成固定在飞行员耳麦上或集成到飞行员耳麦中。当佩戴耳麦时，所探测的姿态传感器的倾斜度相应于飞行员头部的姿势。本发明允许飞行员对于预调节的最大持续时间低头，以便例如观察航空图、手册或仪器。这样的头部倾斜度有利地位于倾斜度容差边界以外，其可以假定为没有看空域。所述倾斜度容差边界也可以借助初始位置、即参考倾斜度与倾斜度容差边界之间的角度范围来说明并且是由制造商或使用者预调节的。角度范围也可以包括两个角度，它们在不同的方向上相对于传感器的初始位置或者相对于水平线给出。角度范围的两个边相应于在相应的方向上——即向前或者向下和向后或者向上倾斜时的倾斜度容差边界，其中参考倾斜度位于两个倾斜度容差边界之间。±5°、土10°、土15°、土20°的角度范围是合适的。替代地，倾斜度容差边界可以相应于相对于水平线的不对称的角度范围，使得例如向上比向下更大的倾斜度落到容差范围中。这样，报警设备可以匹配于各自的姿势差别。同样，由此对于飞行设备以上的空域的观察可以设置更大的角度范围。同样对于两个倾斜度容差边界中的每一个可以设置不同的最大持续时间。如果倾斜度在过长的时间上超过预给定的容差边界，即例如飞行员比预调节的最大持续时间更长时间地不观察位于飞行方向上的空域，则报警装置起作用，其方式是，其触发报警信号，所述报警信号提醒飞行员他已经忽略其周围的空域过长时间并且应重新关注。如上所述，耳麦大多属于飞行员的基本装备。有利地，飞行员也不必佩戴或者固定附加的、可能产生干扰的或至少不习惯的仪器。更确切地说，他可以如习惯地那样戴上耳麦。如果所述耳麦设有根据本发明的报警设备，则飞行员自动地受其保护。报警信号例如可以是飞行员座舱中的醒目的闪光。替代地或者附加地，可以触发声学的报警信号。具有可调节的音量的报警设备允许与飞行员的各自的听力或听觉习惯相匹配。其例如可以以连续的汽笛声、多个相继的嘟嘟声和/或自动的文本通告的形式设置。声学的警告信号可以通过机载扬声器或通过耳麦自身的至少一个耳机输出。理想地，当飞行员的头部姿势对于所设置的最小时间重新位于容差范围内时，自动地结束报警信号。在一个有利的实施方式中，声学的警告信号随着时间越来越响和/或越来越强。替代地或附加地，警告信号的音量可以是可调节的。如果涉及随时间增大的音量，则可以由制造商或由使用者预给定音量的上限和/或下限。以下报警装置是有利的:在所述报警装置中仅仅可以在预给定的范围内通过使用者来改变音量。制造商可以确定一定的最小音量。这在报警装置的使用是安全规则时是特别有利的。报警信号可以具有预调节的持续时间，例如I秒、2秒或5秒。替代地，报警设备可以如此设计，使得当飞行员至少对于最小时间的持续时间已经重新抬头时报警信号才停止。为此，报警设备的测量装置优选设置用于也测量由姿态传感器检测的倾斜度不超过倾斜度容差边界的时间。在使用中，所述持续时间相应于由于飞行员的头部倾斜而可以考虑飞行员重新向前看的时间段。如果所述持续时间长于预调节的最小持续时间——例如I秒、2秒、3秒或更多，则报警信号结束，否则报警信号继续。通过所述方式，报警设备特别急迫地要求飞行员监控空域。这样的报警设备向飞行员以及其他飞行器提供特别有效的保护。预调节的可以超过倾斜度容差边界的最大持续时间在不触发报警信号的情况下可以例如是2和60秒之间的时间。有利地，最大持续时间在5和40秒之间，最高10秒、20秒或30秒的最大持续时间是理想的。在报警设备的一个有利实施方式中，使用者可以自己确定或改变所述持续时间。通过所述方式，例如可以实现与当前能见度的匹配。在此情况下，出于安全原因也有利的是，最大持续时间的调节仅仅在有限程度上是可能的，即其不可以由使用者调节到长于例如30秒的时间上。根据本发明的报警设备可以在本发明的一个改进方案中设置成当超过倾斜度容差边界太长时间(例如120秒)而飞行员没有对报警信号做出反应时输出紧急消息。在此情况下，可以从医学紧急情况出发。紧急消息例如可以通过与飞行员耳麦连接的移动电话或机载无线电设备输出。在此有利的是，报警设备在输出紧急消息之前再次向飞行员输出与报警信号不同的紧急信号，使得当不存在紧急情况时可以避免误报警。优选地，报警设备已经集成到飞行员耳麦中。在一个实施方式中，报警设备至少部分嵌入到同样由飞行员耳麦包括的麦克风弓中或者固定在所述麦克风弓上。麦克风弓在其方面可以固定在至少一个耳机上或者与所述至少一个耳机连接。飞行员耳麦在此可以如此设计，使得麦克风弓可如此枢转，使得至少一个耳机选择性地佩戴在飞行员的左耳或右耳上并且麦克风弓在任何情况下都伸到飞行员的嘴前。优选地，当飞行员耳麦或报警设备自身附加地包括用于麦克风弓的位置传感器时，可以将报警设备调节到麦克风弓的相应位置上，例如通过手动操作的开关或自动地。理想地，报警设备在很大程度上紧凑地集成在飞行员耳麦中，尤其是集成到一个或多个耳机中。因为麦克风弓向前伸到飞行员的嘴部，所以例如可以通过简单开关来探测飞行方向(通过调整麦克风弓来自动地操作所述开关)，使得在角度范围不对称的情况下、即在关于向前倾和向后倾的不同容差边界下自动地正确地调节容差边界或者角度范围。根据本发明的飞行员耳麦可以如此设置，使得所包含的报警设备自动地在戴上飞行员耳麦时接通。这例如可以通过飞行员耳麦的基本位置区域来探测。如果飞行员耳麦包括头部弓带，则其也可以如此设置，使得超过最小值的头部弓带张力导致接通。最后，在飞行员耳麦上可以设有热传感器，其适于记录飞行员耳麦的使用以及触发报警设备的接通。这种飞行员耳麦是特别安全的，因为飞行员因此不必考虑报警设备的接通。此外可以简单且有效地避免误激活。本发明的其他优点和构型从说明书和附图中得到。应理解的是，以上提到的和以下仍要阐述的特征不仅可以以分别说明的组合而且可以以其他组合或者单独地应用，而不离开本发明的范围。借助实施例在附图中示意性地示出了本发明并且以下参照附图详细地描述本发明。
图1示意性地示出用于飞行员耳麦的报警设备；图2A示出未倾斜的姿态传感器和相应于容差倾斜边界值的角度范围；图2B示出图2A的角度范围，其中姿态传感器是倾斜的；图3示出具有根据本发明的报警设备的飞行员耳麦。
具体实施例方式在图1中示意性地示出了根据本发明的报警设备I。所述报警设备包括姿态传感器11，所述姿态传感器通过线缆111与单元110连接。所述单元110尤其包含测量装置12，所述测量装置12用于检测由姿态传感器11检测到的倾斜度超过确定的倾斜度容差边界的持续时间。如以上已经提及的那样，倾斜度容差边界由角度范围21表达。此外，单元110包括计算机单元13和用于机载无线电设备或者飞行设备的航空电子设备单元的连接端子。可选地，也可以设置天线16，其例如通过蓝牙连接将报警设备I与机载无线电设备、航空电子设备单元和/或其他组件(例如移动电话)连接。在图2A和2B中示意性地示出了这样的角度范围21，所述角度范围的边40、41说明两个方向上的倾斜度容差边界；为了更好的理解，在描述在图1中示出的其他特征之前在此首先阐述这些图。在图2A和2B中示出的角度范围21包括角度α和β，其相对于作为两侧的参考倾斜度的水平线绘出。在以侧视图示意性示出的姿态传感器11上为了更好地阐明绘出了标记点Μ。在图2Α中，标记点M位于水平线上，姿态传感器11因此不是倾斜的。而在图2Β中，姿态传感器11相对于水平线倾斜，标记点M位于水平线下方，但仍在所绘出的角度范围21中，即仍在倾斜容差范围中。由此表明:所示的倾斜度还没有超过通过边41绘出的倾斜度容差边界。在另一倾斜度的情况下标记点M位于角度范围21以外，因此位于边41以下，标记点M和(由此)倾斜度超过倾斜度容差边界。如此大的倾斜度的持续时间通过测量装置12检测并且与最大持续时间比较。在超过最大持续时间时触发报警信号。为了测量所述持续时间，在超过倾斜度容差边界时、即在离开角度范围21时，起动测量装置12中的出于清楚原因没有示出的第一定时器，所述第一定时器当倾斜度重新位于角度范围21内一一因此标记点重新位于边41以上、即位于倾斜度容差边界内时才被复位。在本发明的一个变型方案中设有第二定时器，所述第二定时器测量从标记点M重新进入角度范围21中起经过的时间间隔。当所述时间间隔结束一因此倾斜度和(因此)标记点M对于预先确定的时间、尤其是一个最小时间一例如2至5秒位于通过角度范围21确定的倾斜度容差范围内时，才复位第一定时器。相应地，也控制报警的触发。在图1中示出了计算单元13，所述计算单元13设置用于必要时触发报警信号。通过连接线缆14可以将报警设备和尤其是计算单元13连接到飞行员耳麦3 (图3)上。如果触发报警，则在飞行员耳麦3的至少一个耳机中产生声学的警告音。如果重新低于倾斜度容差边界，即标记点M重新位于角度范围21中，则报警重新静默。然而，如果标记点M在最小时间结束之前重新超过倾斜度容差边界21，则又立即触发报警。当然，在一个简单的实施方式中，报警信号可以直至最小时间结束是激活的。所示的报警设备I包括独立的电流单元15，例如电池或蓄电池。替代地，也可以通过连接端子14输送电流，或者可以使用在飞行员耳麦3中存在的或用于飞行员耳麦3的电源。借助无线电连接(如其象征性地通过天线16示出的那样)，如果超过容差的倾斜度在预先确定的持续时间上继续存在，则可以通过移动电话或机载无线电设备17输出紧急消息，这指示医学紧急情况。所示的报警设备的姿态传感器11和单元110适于固定在飞行员耳麦3的麦克风弓32或耳机31上，如其在图3中示出的那样。飞行员耳麦3在此包括两个耳机31，它们通过头部弓带35连接，所述头部弓带35将耳机在放置到飞行员头部上之后压到飞行员的耳朵上。通过探测头部弓带35中的机械应力接通具有报警设备I的飞行员耳麦3。必要时，麦克风弓32是可枢转的，使得其在飞行员耳麦佩戴时选择性地从左侧或右侧伸到嘴前。这些可能性意味着:耳机31至少通过左耳或右耳来佩戴。报警设备I可以通过开关18 (如其在图2中出示的那样)调节到相应的佩戴位置上。替代地，姿态传感器可以包括位置传感器19，借助所述位置传感器可以自动地确定相应的位置。虽然在图2中示出的报警设备不仅具有开关18而且具有传感器19，但通常仅仅需要这些特征之一。在本发明的一个实施方式中，报警设备I集成到飞行员耳麦3的电子装置中。姿态传感器11构造为微机械传感器。同样在此可能的是具有AMR传感器或GMR传感器或简单的机电传感器的合适装置，所述简单的机电传感器例如包括以液体填充的、弯曲的管和与其匹配的测量传感器，例如霍尔传感器或电容传感器。在此也可使用所谓的绝对姿态传感器。为了确定耳麦3的佩戴方向，开关设置在麦克风弓32的转动轮毂50中或设置在转动轮毂50上，使得测量装置12或者计算机单元13正确地调节倾斜度容差边界。通过选择接通飞行员耳麦3时的位置作为参考倾斜度来确定参考倾斜度。在一个变型方案中，也可以在耳麦3上施加校准按键，在操作所述校准按键时将耳麦3的瞬时倾斜度调节为参考倾斜度。对于位于连接线缆中的、独立的控制盒中具有其电子装置的一部分的飞行员耳麦3，报警设备I当然也可以相应地分布式地设置。这样，例如在听筒31中仅仅设置测量装置12并且在控制盒中可以设置具有一个或多个定时器的计算机单元13。在本发明的一个变型方案中，报警设备I基本上设置在飞行员耳麦3的外部。测量装置12(其此外与在前面段落中描述相同地构造)在此固定在飞行员耳麦3的听筒31上，例如粘固在听筒上。通过线缆连接，测量装置12与计算机单元13连接，所述计算机单元13又通过适配器方式添加到飞行员耳麦3与飞行设备之间的连接中。为此，计算机单元13设置在一个盒中，所述盒具有用于飞行员耳麦3的插接器的输入端和输出端、尤其是具有插接器的线缆连接，用于与飞行设备连接。计算机单元13在此情况下将飞行设备的信号、尤其是机载无线电设备和对话机的信号接通到飞行员耳麦3上并且必要时混合报警信号。报警信号是多成分的。其优选包括声音，所述声音朗读合适的文本通告，例如“Attention, watchairspace (注意,观察空域)”或“Achtung, Luftraum beobachten (注意,观察空域)”,其还与警告音一例如汽笛音一起存储。在飞行设备的驾驶舱中存在多个警告音时，如此通过简单的方式避免了混淆。在一个简单的实施方式中，仅仅设置一个文本通告或者一个警告音，即单一成分。
权利要求
1.用于飞行员耳麦(3)的报警设备(1)，所述飞行员耳麦具有至少一个耳机(31)，其中，所述报警设备具有: 姿态传感器(11)，其探测其相对于初始位置、参考倾斜度或水平线的倾斜度； 测量装置(12)，其用于检测由所述姿态传感器检测到的倾斜度超过一个确定的倾斜度容差边界的持续时间；和 设置成当所检测的超过所述倾斜度容差边界的持续时间长于预调节的最大持续时间时触发报警信号的装置(13)。
2.根据权利要求1所述的报警设备，其中，所述测量装置(12)还设置用于测量由所述姿态传感器检测到的倾斜度不超过所确定的倾斜度容差边界的时间，其中，用于触发报警信号的装置(13)还设置成当对于作为最小时间的预调节的最小持续时间不再超过所述倾斜度容差边界时才结束所触发的报警信号。
3.根据权利要求1所述的报警设备，其中，所述测量装置(12)还设置用于测量由所述姿态传感器检测到的倾斜度不超过所确定的倾斜度容差边界的时间，其中，用于触发报警信号的装置(13)还设置成当不再超过所述倾斜度容差边界时立即结束所触发的报警信号而当在最少持续时间结束之前重新超过所确定的倾斜度容差边界时立即重新触发报警信号。
4.根据以上权利要求中任一项所述的报警设备，其中，用于触发报警信号的装置(13)还设置成随时间增强所触发的报警信号。
5.根据以上权利要求中任一项所述的报警设备，其中，所述报警信号是声学的警告信号或光学的警告信号。
6.根据以上权利要 求中任一项所述的报警设备，其中，所述预调节的最大持续时间在2和60秒之间、尤其是小于40秒、优选小于20秒，和/或，其中，所述预调节的最大持续时间能够由使用者改变或确定。
7.根据以上权利要求中任一项所述的报警设备，其中，所述倾斜度容差边界是所述初始位置周围的至少±5°、土 10°、土 15°、土20°和/或能够由使用者调节。
8.根据以上权利要求中任一项所述的报警设备，其特征在于，所述倾斜度容差边界不对称地设置。
9.根据以上权利要求中任一项所述的报警设备，所述报警设备通过电池(15)或蓄电池供电，所述电池或蓄电池对于所述报警设备分离地设置，或者所述报警设备包括用于连接到所述飞行员耳麦(3)的馈电装置——例如电池或蓄电池上的装置(14)。
10.飞行员耳麦(3)，其具有至少一个耳机(31)，所述飞行员耳麦具有根据以上权利要求中任一项所述的报警设备(I)。
11.根据权利要求9所述的飞行员耳麦，其中，所述报警设备如此设置，使得其在佩戴所述飞行员耳麦时通过使用者自动激活。
12.根据权利要求10或11所述的飞行员耳麦，所述飞行员耳麦包括麦克风弓(32)，所述报警设备(I)至少部分地固定在所述麦克风弓(32 )上或所述麦克风弓(32 )中，其中，麦克风弓(32 )优选可枢转地设置，其选择性地能够保持在左侧或右侧的佩戴位置上，其中，优选地，所述报警设备(I)能够借助开关(8 )或位置传感器(19 )如此调节，使得所述麦克风弓(32 )保持在左侧的佩戴位置上或右侧的佩戴位置上。
13.根据权利要求10、11或12所述的飞行员耳麦，其中，所述报警信号是声学的警告信号，其通过所述飞行员耳麦(3)的至少一个耳机(31)输出。
14.用于控制尤其是根据权利要求1至9中任一项所述的用于飞行员耳麦(3)的报警设备(I)的方法，所述方法包括如下步骤: 检测所述飞行员耳麦的倾斜度的边界值的超过； 确定头部倾斜度的边界值的超过超过预调节的持续时间；以及 通过所述飞行员耳 麦(3)的至少一个耳机(31)输出声学的警告信号。
全文摘要
本发明涉及一种用于飞行员耳麦(3)的报警设备(1)和具有这样的报警设备的飞行员耳麦。所述报警设备具有探测其相对于初始位置或水平线的倾斜度的姿态传感器(11)和用于检测由所述姿态传感器检测到的倾斜度超过一个确定的倾斜度容差边界的持续时间的测量装置(12)和设置成当所检测的超过所述倾斜度容差边界的持续时间长于预调节的最大持续时间时触发报警信号的装置(13)。
文档编号B64D47/00GK103186989SQ20121057940
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月27日 优先权日2011年12月30日
发明者M·施泰因梅茨 申请人:罗伯特·博世有限公司