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Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Schutz eines Objektes / Fahrzeugs zu Wasser, Land und in der Luft (nachfolgend Fahrzeug) vor einer Bedrohung, insbesondere eines RF-Lenkflugkörpers. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, die ein optimales Bereitstellen eines Scheinzieles bzw. einer Täuschkörperwolke realisieren.
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In der Praxis werden derartige Objekte oder Fahrzeuge durch Raketen mit Suchköpfen, sogenannte Lenkflugkörper (LFK) bedroht. Diese LFK nutzen eine vom Fahrzeug abgegebene IR-Strahlung oder eine vom Fahrzeug reflektierte RF-Strahlung, um sich auf diese Strahlung aufzuschalten und damit auf das Fahrzeug, um dieses zu treffen. Zur Abwehr werden dann Scheinziele als Schutz- oder Gegenmaßnahme ausgegeben, die dann die Sichtlinie im IR- oder RF-Bereich zwischen Bedrohung und Fahrzeug unterbrechen oder die sich vom Fahrzeug entfernen, um ein interessanteres Ziel für die Bedrohung zu schaffen, sodass sich dieses auf das neue Scheinziel aufschaltet. In dieser Zeit kann dann das Fahrzeug aus der Gefahrenzone herausgeführt werden. Derartige Scheinziele werden durch ein Waffensystem, wie z.B. einen Werfer, ausgebracht, wobei Wirkmassen die Schutzmaßnahme erzeugen.
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Aus der
EP 0 805 333 B1 ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines Scheinziels bekannt, das sich dadurch auszeichnet, dass über eine Aktivierungs- und Verteilungseinrichtung, die mittig angeordnet ist, die IR- und RF-Wirkmassen aktiviert und verwirbelt bzw. verteilt werden. Der in einem der beiden oder gleichzeitig in beiden Wellenlängenbereichen agierende Zielsuchkopf empfängt dabei eine im IR-Bereich ausgesendete Strahlung und eine rückstrahlende RF-Strahlung, auf die sich der Zielsuchkopf aufschaltet.
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Die
EP 2 612 101 B1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer wirksamen Nebelwand. Die in diesem Dokument zitierte
DE 103 46 001 B4 berücksichtigt dabei den Flugkörpertyp, die Flugkörperangriffsrichtung, die Flugkörperentfernung und die Flugkörpergeschwindigkeit. Des Weiteren werden die kinematischen Daten des Schiffs wie Schiffsgeschwindigkeit, die Schiffseigenbewegungen, Fahrtrichtung des Schiffs, Schiffsaspekte/-signatur berücksichtig sowie die Umweltdaten wie Windgeschwindigkeit und Windrichtung. Aus diesen wird eine optimale Lösung zum Schutz ermittelt.
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Die Flugkörperabwehr bzw. -schutz ist in den meisten Fällen stark vom relativen Wind abhängig. In einer Verteidigungs- bzw. Abwehrsituation kann es häufig zu Situationen kommen, in denen die kalkulierte Lösung (Abwehr- bzw. Schutzmaßnahme) auf Grund der Umweltparameter nicht zufriedenstellend ist.
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Bei den vorhandenen Abwehr- bzw. Schutzmaßnahmen wird nicht ausreichend berücksichtigt, dass sich die Umgebungssituation durch den Ablauf der Zeit und durch die Änderung des relativen Windes innerhalb kurzer Zeit ändert. Insbesondere bei Kursänderungen des zu schützenden Fahrzeugs machen sich diese Änderungen deutlich bemerkbar.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, diesen Nachteil zu beheben.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen aufgeführt.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass insbesondere bei einer Kursänderung des Fahrzeugs eine Änderung des relativen Windes auf die Schutzmaßnahme schon aufgrund der neuen Positionseinnahme des Fahrzeugzeugs erfolgt. Ein Wind aus Nord-Nord-Ost kann vor der Kursänderung von vorne auf das Fahrzeug treffen und nach der Änderung nunmehr seitlich. Wird diese Änderung beim Ausbringen der Gegenmaßnahme durch das System nicht berücksichtigt, kann es zu der Situation kommen, in der eine optimale Ausbringung der Gegenmaßnahme nicht mehr möglich ist oder nicht mehr gewährleistet werden kann. Das System, z.B. ein oder mehrere Werfer in Verbindung mit zumindest einem Rechner, beispielsweis ein sogenannter Feuerleitrechner, und Stellmotoren zum Ausrichten des bzw. der Werfer etc., kann die Gegenmaßnahme nicht mehr rechtzeitig oder nur wirkungslos ausbringen.
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Eine Kursänderung dauert zudem eine gewisse Zeit. In dieser nähert sich die Bedrohung mit hoher Geschwindigkeit dem Fahrzeug. Damit verbunden ändern sich die Suchparameter der Bedrohung, wie z.B. Tiefe des Radartores (Tiefenbereich) und die (absolute) Breite der Radarkeule bei einem RF-LKF.
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Bekanntlich wird über die Pulswiederholungsfrequenz und das Pulswiederholungsintervall eines von einem LFK (Bedrohung) ausgehenden Radarsignals ein Tiefenbereich definiert, den der Suchkopf beobachtet. Alles außerhalb dieses Bereichs wird vom LFK nicht in seine Kalkulation mit einbezogen. Ziel ist daher zum einen genau in diesen Bereich zu schießen, die Gegenmaßnahme auszubringen und andererseits eine Separation vom Fahrzeug zu erreichen, um das Fahrzeug am Ende soweit wie möglich außerhalb dieses Bereichs zu bringen, d.h., dass das Fahrzeug soweit wie möglich außerhalb dieses Bereichs liegt.
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Beide Änderungen, die Änderung der Suchparameter der Bedrohung und die Änderung des relativen Windes, können somit dazu führen, dass sich die ermittelte bzw. kalkulierte Lösung beim Einnehmen einer bestimmten Kurs- und Fahrtkombination so verändert hat, dass eine optimale Ausbringung der Gegenmaßnahme, wie die Bildung eines Scheinziels bzw. einer Täuschkörperwolke, problematisch wird.
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Erfindungsgemäß wird nunmehr für jede Kurs- und Fahrtkombination die sich daraus ergebene Situation kalkuliert. Das führt dann dazu, dass, wenn das Fahrzeug diese Kombination einnimmt, tatsächlich eine Schusslösung vorhanden ist. Diese wird entsprechend angezeigt. Dabei geht es erfindungsgemäß um sich ändernde Vektoren und Richtungen und die Darstellung einer Menge (im mathematischen Sinne) vorn Kurs- und Fahrtempfehlungen. Somit ergeben sich Kurs- und Fahränderungen aus einer neuen Konstellation aus Windrichtung und -stärke, Bedrohungsrichtung und -entfernung. Es wird eine zielführende Kursänderung und eine damit einhergehende Änderung des relativen Windes berücksichtigt. Damit wird eine deutliche Verbesserung der kalkulierten Lösung erwirkt oder überhaupt erst ermöglicht.
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Für jede Kurs-/Fahrtkombination wird mittels vorliegender kinematischer Daten des Fahrzeugs ermittelt, welche Zeit für die Änderung des Kurses (Fahrtrichtung) und der Fahrt (Geschwindigkeit) benötigt wird. Anhand dieser, für jede Kurs-/Fahrtkombination vorliegenden Daten und weiterer aktueller Daten, wie relativer Wind, neue Distanz der Bedrohung, neue relative Bedrohungsrichtung, wird eine diesen neuen Umständen entsprechende Lösung berechnet bzw. kalkuliert. Bei der Berechnung werden zumindest die Bedrohungsrichtung, der Bedrohungstyp (Spotnummer), der Wind (Richtung, Stärke), der eigene Kurs, die Fahrt, wie z.B. Geschwindigkeit, der Beladezustand des Systems, sowie Totzonen des Systems bzw. der Werfer etc. herangezogen. Auch können weitere Fahrzeug- oder Schiffseigendaten wie Größe, Tonnage, Antriebart etc. berücksichtigt werden.
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Sobald also eine Bedrohung ermittelt wird, d.h., die Bedrohungsart, Bedrohungsrichtung etc., beginnt ein Rechner des Systems auf Basis von allen zur Verfügung stehenden Informationen für jede Kurs- und Fahrtkombination die sich daraus ergebene Situation zu kalkulieren. Vorteilhaft ist es, wenn die Bedrohung auch klassifiziert wird. Klassifiziert werden kann die Bedrohung beispielsweise anhand der ausgesandten Radarsignale zur Zielanalyse, als sogenannten Fingerprint der Bedrohung.
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Zur Berechnung der Lösungsmenge (Menge der Kurs-/Fahrtkombinationen) wird die Position (Cloud-Position) für die anliegende Bedrohungslage ermittelt und zur Verfügung gestellt. Mit der ermittelten Cloud-Position und unter Verwendung einer Bibliothek, in der vorgebbare Daten wie diverse Windrichtungen, Windgeschwindigkeiten, Erstkontakte zur Bedrohung etc. abgespeichert sind, werden die Lösungen berechnet. Aus diesen Daten im Abgleich mit den ermittelten Daten werden Kurs- und Fahrtkombinationen kalkuliert, danach die Güte der Lösung berechnet und dargestellt. Dabei werden hauptsächlich nur die Kurs- und Fahrtkombinationen berücksichtigt, die bis zum Einschlag einer Bedrohung, wie Flugkörper, durch das System erreicht werden, um unnötige Verzögerungen bei der Lösungsmenge zu verhindern.
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Bei der Kalkulation der Lösung, d.h. das Separieren von Gegenmaßnahme (Scheinziel) und Fahrzeug, spielt in Weiterführung der Erfindung eine Lösungsgüte eine gewichtige Rolle. Für jede vorliegende kalkulierte Lösung kann anhand definierter Algorithmen die Lösungsgüte berechnet werden. Unter Lösungsgüte wird hierbei die Güte verstanden, die Auskunft über die erreichbare Separation von Scheinziel und Fahrzeug gibt. Diese Güte wird in Abhängigkeit vom Verbringungsort des Scheinziels und den radialen und lateralen Komponenten des relativen Windes aus Sicht der Bedrohung bestimmt. Es wird daher für alle noch erreichbaren Kurs- und Fahrtkombinationen die Güte der Lösung berechnet und dargestellt. Die Darstellung kann auf einer Anzeige des Systems erfolgen. Der Bediener kann somit optimiert auf die konkret anliegenden Bedrohungssituationen reagieren und entsprechende Kurs- und Fahrtempfehlungen aussuchen und aussprechen.
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Eine gute Lösung zeigt beispielsweise an, dass das Scheinziel eine Separation in der Tiefe dergestalt erreicht, dass am Ende des Abziehvorganges das Trackgate vom Fahrzeug abgezogen ist und die laterale Separation voll zur Wirkung kommt. Zusätzlich wird eine große laterale Separation erreicht. Die laterale Separation liegt bei >150m und das Fahrzeug befindet sich außerhalb des Rang Gates der Bedrohung.
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Bei einer als ausreichend eingestuften Lösung erreicht das Scheinziel eine Separation in der Tiefe derart, dass am Ende des Abziehvorganges das Track Gate der Bedrohung vom Fahrzeug abgezogen ist und die laterale Separation des Scheinziels zum Fahrzeug zwar voll zur Wirkung kommt, dabei aber nur eine geringe laterale Separation erreicht wird, die hierbei >30m und mindestens 30% der Perspektive des Fahrzeugs beträgt, wobei sich das Fahrzeug jedoch noch außerhalb des Range Gates der Bedrohung befindet.
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Eine schwache Lösung liegt hingegen vor, wenn das Scheinziel keine Separation in der Tiefe erreicht. Scheinziel und Fahrzeug bleiben bis kurz vor Ende gemeinsam im Trackgate der Bedrohung. Die Bedrohung fliegt den gemeinsamen Radarschwerpunkt des Scheinziels und des Fahrzeugs an. Ob dann das Scheinziel oder das Fahrzeug zuletzt von der Bedrohung gesehen wird, ist hierbei ein Zufallsprodukt.
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Diese unterschiedlichen Lösungen können in einer Polardarstellung, beispielsweise farblich differenziert, dargestellt werden. Auch Lösungen, die eine Drift bzw. Abdrift der ausgebrachten Wolke über das Fahrzeug (Cloud over Ship) zur Folge haben, können farbig wiedergegeben werden.
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Die Visualisierung erfolgt durch eine bevorzugt farbige Unterlegung dieser Bereiche (Lösungsmenge) in einer Polardarstellung. Wenngleich sich eine Farbe in unterschiedlichen Schattierungen als ausreichend gezeigt hat, ist dieses nicht als beschränkend anzusehen. Die Farbschattierungen stellen gemäß der Erfindung eine Art Güte des Schutzes bzw. der Gegenmaßnahme dar.
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Eine als schwache Lösung eingestufte Lösung kann durch Hellgrün, eine ausreichende Lösung durch Grün und eine gute Lösung durch Dunkelgrün dargestellt werden. Die Grünschattierungen bieten sich an, da diese in der Regel einen ordnungsgemäßen Betrieb markieren. Selbstverständlich können auch andere Farben und / oder Farbschattierungen berücksichtigt bzw. herangezogen werden.
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Durch diese farblich dargestellten Differenzierungen wird dem Bediener eine Möglichkeit gegeben, auf einen Blick aus dem Lagebild abzulesen, wie sich die ermittelte Kurs- und Fahrtänderung auf die Güte der Lösung auswirkt.
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Um zu vermeiden, dass die berechnete Lösungsmenge nicht von der Realität abweicht, ist in Weiterführung der Erfindung vorgesehen, bei der Berechnung der Lösungsmenge nicht nur eine einzige Cloud-Position der Bedrohung zu nutzen, da diese nur die aktuelle Situation angibt. Durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden, dass, obgleich ein Kurs- und Fahrtvektor in einer Lösungsmenge steht, vermieden wird, dass das System keine Schusslösung findet oder auch umgekehrt, dass das System eine Schusslösung ermittelt, obwohl der Kurs- und Fahrt-Vektor nicht innerhalb der Lösungsmenge steht. Dadurch können nunmehr auch Änderungen bedingt durch die Änderung von Kurs und Fahrt des Fahrzeugs selbst bezogen auf die Bedrohung besser berücksichtigt werden.
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Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Schutz eines Fahrzeugs vor einer Bedrohung (Anti Ship Missile Defence -ASMD), bei dem die Bedrohung als solche erkannt wird, klassifiziert und eine Gegenmaßnahme gegen die Bedrohung ausgebracht wird. Dabei wird für jede Kurs- und Fahrtänderung eine daraus resultierende neue Gesamtsituation bestehend aus neuer Windrichtung und -geschwindigkeit und Bedrohungsrichtung und -entfernung kalkuliert. Es werden nur die kalkulierte Kurs- und Fahrtänderungen angezeigt, in der noch eine Gegenmaßnahme zum Schutz des Fahrzeugs erfolgreich ausgebracht werden kann.
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Eine ermittelte Güte der Gegenmaßnahme kann für den Bediener angezeigt werden, wobei die Güte Auskunft über die erreichbare Separation von Gegenmaßnahme und Fahrzeug aus Sicht der Bedrohung gibt. Differenziert wird die Güte in schlecht, ausreichend oder gut. Diese Differenzierung der Güte ist farblich darstellbar.
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Vorgesehen ist somit eine Spezifikation der taktischen Berechnung von Schussauslösung und der Berechnung und Darstellung von Kurs-Fahrt-Empfehlungen (Cours/Speed Recommendation). Hierbei kann dann beispielsweise auch in Taktik- und in Planungsmodus unterschieden werden. Im Planungsmodus wird für alle Kurs-Fahrtkombinationen (0°-359° / min. Schiffsgeschwindigkeit / max. Schiffsgeschwindigkeit) berechnet, ob es eine Lösung gibt und von welcher Güte diese ist. Für jede Kurs-Fahrtkombination hingegen wird die konkrete Situation, bestehend aus relativem Wind, Entfernung und Peilung der Bedrohung beim Einnehmen der Kurs-Fahrtkombination, Cloud-Position(en) der Bedrohung und Güte der Lösung berechnet. Im Taktikmodus kann zudem, um die Rechnerzeit zu verkürzen, die Menge der zu berechnenden Kurs-Fahrtkombinationen reduziert werden, sodass nur taktisch relevante Lösungen berücksichtigt und auch nur diese angezeigt werden. Unberücksichtigt bleiben können dabei Lösungen, die größer als +/- 90° vom aktuellen Kurs entfernt sind. Diese werden im Taktikmodus daher nicht berücksichtigt.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
- 1 eine skizzenhafte Darstellung eines Systems zum Schutz eines Objekts vor einer Bedrohung nach dem Stand der Technik,
- 2 eine Darstellung des Ablaufs des Verfahrens zum Schutz des Objekts vor der Bedrohung,
- 3 eine visualisierte Darstellung in Form einer Polardarstellung.
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In
1 dargestellt ist ein System
1 zum Schutz eines Fahrzeugs
2 vor einer Bedrohung
3 nach dem Stand der Technik (
DE 103 46 011 B4 ). Auf dieses Dokument wird hiermit vollumfänglich Bezug genommen. Das hierin aufgezeigte System
1 dient dabei zum Schutz von Schiffen
2 vor endphasengelenkten Flugkörpern
3 mit einem Zieldatenanalysesystem. Dabei werden der sich in Richtung des zu schützenden Schiffes
2 bewegende Flugkörper
3 durch geeignete Sensoren
4,
5,
6 erfasst, lokalisiert und seine voraussichtliche Flugbahn mittels eines Rechners / Computers (Feuerleitrechner)
7 berechnet. Der Flugkörper
3 selbst kann anhand seiner Zieldatenanalyse klassifiziert werden. Zudem werden die aktuelle Windgeschwindigkeit und Windrichtung mittels Windsensoren
8 kontinuierlich erfasst.
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Auch Schiffseigendaten, wie Fahrtgeschwindigkeit, Fahrtrichtung (Navigationsanlage) und ggf. Roll- und Nickbewegungen (Roll- oder Gyrosensoren) werden ermittelt. Alle Daten werden an den Feuerleitrechner 7 übermittelt und in einer Datenbank 10 abgelegt, gespeichert. Dieser Feuerleitrechner 7 ist mit wenigstens einer richtbaren, hier einer Werfereinheit 9, funktional verbunden. Die Werfereinheit 9 ist für dieses Ausführungsbeispiel für das Ausbringen einer oder mehreren Gegenmaßnahme(n) verantwortlich.
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In Abhängigkeit von dem erkannten Flugkörper
3 und der Angriffsstruktur wird ein bestimmtes Täuschkörpermuster
11 erzeugt. Dazu ist in der Datenbank
10 des Feuerleitrechners
7 ein geeignetes Täuschkörpermuster für jeden Flugkörper abgelegt. Dieses Muster kann dann durch den Feuerleitrechner
7 abgerufen werden, um ein entsprechendes Täuschkörpermuster
11 aufzubauen. Bezüglich der Berechnung der ballistischen Flugbahnen der Täuschkörpermunitionen (Scheinziele)
12 etc. wird beispielsweise auf die
DE 103 45 001 B4 verwiesen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung berechnet der Feuerleitrechner 7 nunmehr jedoch nicht nur einen optimalen Schiffskurs und eine optimale Schiffsfahrt zur Separation der Täuschkörpermunition 12 bzw. des Täuschkörpergebildes 11 vom zu schützenden Fahrzeug 2, sondern für jede Kurs- und Fahrtmöglichkeit des Fahrzeugs 2, die einen Schutz des Fahrzeugs 2 vor der Bedrohung 3 ermöglicht. Diese werden als Lösungen definiert.
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2 zeigt in einer einfachen Übersicht den Ablauf des Verfahrens. In einem ersten Schritt dieser Erweiterung wird jede erreichbare Kurs- und Fahrtkombination ermittelt.
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Um die Berechnung durchführen zu können, sollten folgende Daten, bevorzugt alle, zumindest jedoch einige, zur Verfügung stehen: über die Bedrohungsrichtung, den Bedrohungstyp (Spotnummer), den Wind, Kurs und Fahrt, den Beladezustand der wenigstens einen Werfereinheit 9, die Kinematikdaten, die Fahrzeug- oder Schiffseigendaten, und / oder Totzonen der wenigstens einen Werfereinheit 9.
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Sobald also eine Bedrohung 3, hier ein RF-LFK, detektiert wird, beginnt der Feuerleitrechner 7 auf Basis der vorliegenden Daten und Informationen für alle noch erreichbaren Kurs- und Fahrtkombinationen die Lösungen bzw. Lösungsmenge zu berechnen und die Güte der Lösung zu bestimmen. Diese Lösungen können dann einem Bediener auf einer Anzeige 13 visualisiert (3) dargestellt werden. Die Berechnung der Güte der Lösung für jede Kurs- und Fahrtkombination erfolgt somit zumindest anhand einer vorgegebenen Wind-Situation und einer vorgegebenen Bedrohung 3.
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Bezüglich der Güte können vorliegend drei Grade unterschieden werden, eine schwache Lösung, eine ausreichend Lösung oder eine gute Lösung.
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Die Lösungen können zudem zur Visualisierung gleichfarbig, jedoch in unterschiedlichen Stärken angezeigt werden. Mit der Farbe Grün wird in der Regel ein ordnungsgemäßer Betrieb markiert. Daher kann die schwache Lösung durch einen hellgrünen Bereich 20, die ausreichend Lösung durch einen grünen Bereich 21 und die gute Lösung durch einen dunkelgrünen Bereich 22 dargestellt werden. Andere Farbkombinationen sind ebenfalls denkbar. Der Bediener hat dadurch die Möglichkeit, auf einen Blick abzulesen, wie sich welche Kurs- und Fahrtänderung auf die Güte der Lösung auswirkt. Er kann optimiert auf die konkret anliegende Bedrohungssituation reagieren und entsprechende Kurs- und Fahrtempfehlungen aussprechen bzw. anweisen.
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Um unnötige Verzögerungen bei der Berechnung der Lösungen zu verhindern, ist vorgesehen, die zu berechnende Lösungsmenge auf ein notwendiges Minimum zu reduzieren. Es werden nur die Kurs- und Fahrtkombinationen berücksichtigt, die erreicht werden können bis zum berechneten Einschlag der Bedrohung 3. Andere werden hingegen ausgeschnitten.
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Um zu vermeiden, dass die berechneten Lösungsmengen nicht mit der Realität übereinstimmen könnten, ist vorgesehen, dass für die Berechnung der Lösung bzw. Lösungsmenge mehr als nur eine aktuelle Cloud-Position der Bedrohung 3 herangezogen wird.
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Nach einer definierten Zeit wird das Lagebild immer wieder aktualisiert und auf der Anzeige 13 angezeigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0805333 B1 [0003]
- EP 2612101 B1 [0004]
- DE 10346001 B4 [0004]
- DE 10346011 B4 [0030]
- DE 10345001 B4 [0032]
