DE102019104795A1

DE102019104795A1 - Vorrichtung zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102019104795A1
Application number: DE102019104795.1A
Authority: DE
Inventors: Fabian Klüßendorf; Paul Stevens; Steve Tate
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Aalto Haps Ltd
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-08-27
Also published as: AU2020230003A1; EP3931813A1; WO2020173971A1; US20220148441A1

Abstract

Es ist eine Vorrichtung (100) zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge (200) angegeben. Die Vorrichtung weist eine erste Schnittstelle (110), eine zweite Schnittstelle (120) und eine Recheneinheit (140) auf. Die erste Schnittstelle (110) ist ausgeführt, Luftfahrzeugdaten betreffend das Leichtbauluftfahrzeug (200) zu erhalten, wobei die Luftfahrzeugdaten zumindest Flugeigenschaften und Funktionen des Leichtbauluftfahrzeugs enthalten. Die zweite Schnittstelle (120) ist ausgeführt, Wetterdaten von einer Wetterinformationsquelle (300) zu erhalten, wobei die Wetterdaten zumindest Wetterdaten aus der Vergangenheit enthalten und zumindest Luftbewegungen in einem Höhenprofil zwischen einer maximalen Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs und der Erdoberfläche enthalten. Die Recheneinheit (140) ist ausgeführt, die Luftfahrzeugdaten mit den Wetterdaten abzugleichen und zu ermitteln, ob das Leichtbauluftfahrzeug bei den erhaltenen Wetterdaten und unter Zugrundelegung der Luftfahrzeugdaten manövrierfähig ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein das technische Gebiet der Luftfahrt. Insbesondere betrifft die Beschreibung eine Vorrichtung zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge. Weiterhin betrifft die Beschreibung ein System bzw. einen Verbund aus einer solchen Vorrichtung und einem Luftfahrzeug, insbesondere einem unbemannten und hochfliegenden Luftfahrzeug.
Hintergrund der Erfindung
Grundsätzlich unterliegen Luftfahrzeuge hohen Sicherheitsanforderungen. Diese Sicherheitsanforderungen betreffen sowohl den Betrieb der Luftfahrzeuge als solches als auch die Umgebung der Luftfahrzeuge einschließlich möglicher Auswirkungen der Luftfahrzeuge auf die Umgebung und insbesondere auf die Erdoberfläche.
Um ein gewisses Maß der Betriebssicherheit zu erreichen und/oder nachzuweisen, kann ein Luftfahrzeug und dessen Komponenten vor dem Einsatz auf ihre Betriebssicherheit und/oder Ausfallwahrscheinlichkeit untersucht werden. Die Ausfallwahrscheinlichkeit des Gesamtsystems Luftfahrzeug kann dabei dadurch beeinflusst werden, dass bestimmte Komponenten redundant vorgehalten werden. Ab einem bestimmten Wert der Ausfallwahrscheinlichkeit gilt ein Luftfahrzeug als ausreichend sicher.
Ist ein Luftfahrzeug allerdings nur für sehr eingeschränkte Betriebsbedingungen einsatzfähig, beispielsweise auf Grund der strukturellen und funktionalen Ausgestaltung des Luftfahrzeugs, stellen sich hohe Anforderungen an die strategische und operationelle Flugplanung.
Die strategische Flugplanung wird vorliegend dahingehend verstanden, dass sie Fragen der örtlichen und zeitlichen Planung betreffend die Durchführung eines Flugs vor Beginn des Flugs betrifft. Die strategische Flugplanung kann als flugvorbereitende Flugplanung bezeichnet werden. Die operationelle Flugplanung betrifft hingegen Fragestellungen während des Flugs und erlaubt, dynamisch während des Flugs in die Durchführung des Flugs einzugreifen bzw. drohende Konflikte entlang einer geplanten Flugroute zu erkennen und ggf. zu vermeiden. Die operationelle Flugplanung kann als flugbegleitende Flugplanung bezeichnet werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es kann als Aufgabe der Erfindung betrachtet werden, die flugvorbereitende Flugplanung für Luftfahrzeuge für große Höhen (sog. Pseudo-Satelliten für große Höhen, oder high altitude pseudo satellites, HAPS), insbesondere für Luftfahrzeuge mit großer Spannweite und niedrigem Gewicht sowie geringem Energiebedarf, zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung.
Gemäß einem Aspekt ist eine Vorrichtung zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge, insbesondere für Leichtbauluftfahrzeuge für große Flughöhen, angegeben. Die Vorrichtung weist eine erste Schnittstelle, eine zweite Schnittstelle und eine Recheneinheit auf. Die erste Schnittstelle ist ausgeführt, Luftfahrzeugdaten betreffend das Leichtbauluftfahrzeug zu erhalten, wobei die Luftfahrzeugdaten zumindest Flugeigenschaften und Funktionen des Leichtbauluftfahrzeugs enthalten. Die zweite Schnittstelle ist ausgeführt, Wetterdaten von einer Wetterinformationsquelle zu erhalten, wobei die Wetterdaten zumindest Wetterdaten aus der Vergangenheit enthalten und zumindest Luftbewegungen in einem Höhenprofil zwischen einer maximalen Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs und der Erdoberfläche enthalten. Die Recheneinheit ist ausgeführt, unter anderem die Luftfahrzeugdaten mit den Wetterdaten abzugleichen und zu ermitteln, ob das Leichtbauluftfahrzeug bei den erhaltenen Wetterdaten und unter Zugrundelegung der Luftfahrzeugdaten manövrierfähig ist. Es ist möglich, dass für diesen Schritt zusätzlich Daten über das Luftfahrzeug sowie dessen Beladung und/oder Planungsdaten betreffend eine Flugroute (u.a. Startpunkt, Flugroute, Zielpunkt oder Landepunkt) heranzuziehen.
Als Leichtbauluftfahrzeug im Zusammenhang mit dieser Beschreibung wird insbesondere ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einem Gewicht unterhalb von 200 kg, bevorzugt unterhalb von 150 kg, weiter bevorzugt unterhalb von 100 kg verstanden. Die Angaben über das Gewicht beziehen sich insbesondere jeweils auf das maximale Gewicht während des Betriebs des Leichtbauluftfahrzeugs. Das Leichtbauluftfahrzeug zeichnet sich durch eine Spannweite der Tragflächen über 10 m, bevorzugt über 15 m, weiter bevorzugt über 20 m aus. Bezogen auf die Spannweite ist das Gewicht des Leichtbauluftfahrzeugs also sehr niedrig. Ein niedriges Verhältnis zwischen Gewicht bezogen auf die Spannweite kann natürlich auch mit höheren Werten für Gewicht und Spannweite erreicht werden. Beispielsweise kann das Flugzeug 400 kg bei einer entsprechend hohen Spannweite von über 50 m oder gar über 70 m aufweisen. Ein solches Luftfahrzeug ist natürlich auch als Leichtbauluftfahrzeug zu verstehen. Das Leichtbauluftfahrzeug kann so ausgestaltet sein, dass es eine Einsatzdauer ohne Zwischenlandung auf der Erdoberfläche oder einer anderen fliegenden Plattform über mehrere Tage, beispielsweise mehr als 5, mehr als 10, oder sogar mehr als 20 Tage bis hin zu 100 oder 200 Tagen, bewältigen kann. Es ist ebenso denkbar, dass das Leichtbauluftfahrzeug auf erneuerbare Energiequellen oder die Sonnenstrahlung, zugreift, um Energie für das Betreiben des Leichtbauluftfahrzeugs zu erzeugen und dadurch die lange ununterbrochene Betriebsdauer zu ermöglichen.
Unter einem Luftfahrzeug im Sinne dieser Beschreibung kann insbesondere ein Luftfahrzeug mit den oben beschriebenen Rahmenbedingungen betreffend Gewicht, Spannweite und Eignung für die genannte Flughöhe sein. Bei einem Luftfahrzeug kann es sich aber allgemein um einen Flugkörper handeln, z.B. ein solcher, der für das Transportieren einer Last ausgelegt ist oder ein sogenannter Leichter-Als-Luft-Flugkörper. Beispielsweise kann unter einem Luftfahrzeug auch ein Flugkörper mit Missionskomponenten zum Ausführen von Missionen verstanden werden. Beispiele für eine Missionskomponente sind: Umgebungssensoren (beispielsweise elektro-optische Sensoren, Gassensoren, Partikelsensoren, Temperatursensoren), Sende-/Empfangseinheiten für Funk- oder Radarsignale, Zielmarkierungseinheiten, etc.
Das Leichtbauluftfahrzeug weist eine Antriebseinheit, beispielsweise mindestens einen Propeller und damit gekoppelte Kraftmaschinen, auf. Die Kraftmaschinen sind bevorzugt elektrisch betrieben. Um Energie an die Kraftmaschinen bereitzustellen, kann eine Brennstoffzelle oder wiederaufladbare Batterien an Bord des Leichtbauluftfahrzeugs vorgesehen sein. Ebenfalls kann das Leichtbauluftfahrzeug eine Fotovoltaik-Anlage aufweisen, um basierend auf dem Licht der Sonne elektrische Energie bereitzustellen.
Das Leichtbauluftfahrzeug kann insbesondere für Flugeinsätze in der Stratosphäre vorgesehen und geeignet sein. Die Stratosphäre erstreckt sich zwischen einer Höhe von 11 bis 50 km über Normalnull. Das Leichtbauluftfahrzeug kann beispielsweise im unteren Drittel der Stratosphäre fliegen, d.h. zwischen 11 und 25 km über Normalnull.
Die maximale Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs kann eine bauartbedingte maximale Flughöhe oder eine missionsgebundene maximale Flughöhe sein. Die missionsgebundene maximale Flughöhe ist eine für eine Mission vorgegebene oder vorgesehene maximale Flughöhe.
Die Daten, welche über die erste Schnittstelle erhalten werden, beschreiben bzw. betreffen den Zustand des Leichtbauluftfahrzeugs. Zustandsinformationen sind insbesondere solche Informationen, welche sich während der Betriebszeit des Luftfahrzeugs verändern, beispielweise Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung, Position, Ladungszustand der Batterien. Im Gegensatz zu diesen veränderlichen Zustandsinformationen werden Konfigurationsinformationen bevorzugt nicht an die Vorrichtung übertragen. Solche Konfigurationsinformationen sind beispielsweise die Batteriekapazität, der Widerstandsbeiwert, die Masse der Nutzlast.
Manövrierfähig ist das Leichtbauluftfahrzeug dann, wenn es mit aktiven und passiven Systemen eine gewünschte Bewegungsrichtung oder allgemein Flugtrajektorie trotz Umwelt- oder Wettereinflüssen beibehalten kann. In anderen Worten ergibt sich die Manövrierfähigkeit daraus, dass das Leichtbauluftfahrzeug den Umwelt- oder Wettereinflüssen standhalten kann und nicht von einem einzuhaltenden Kurs oder Korridor abgetrieben wird und auch keine strukturellen oder funktionalen Schäden davonträgt. Aktive Systeme sind insbesondere der Antrieb des Leichtbauluftfahrzeugs. Passive Systeme sind insbesondere Steuerklappen oder Steuerflächen an dem Leichtbauluftfahrzeug, insbesondere an seinem Rumpf oder seinen Tragflächen.
Die hier beschriebene Vorrichtung eignet sich somit insbesondere für eine flugvorbereitende Flugplanung von Leichtbauluftfahrzeugen für den Einsatz bei großen Flughöhen. Insbesondere kann basierend auf den Informationen über das Leichtbauluftfahrzeug und die Wetterdaten eine flugvorbereitende Planung vorgenommen werden. Leichtbauluftfahrzeuge, auf welche hierin Bezug genommen wird, können nur unter bestimmten Bedingungen ihre Einsatzflughöhe erreichen bzw. diese verlassen. Die Vorrichtung ermöglicht es, Zeiträume zu bestimmen, zu denen die gewünschten bzw. benötigten Bedingungen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit vorliegen. Damit trägt die Vorrichtung dazu bei, sinnvolle Betriebszeitpunkte für ein solches Leichtbauluftfahrzeug überhaupt zu definieren. Weiterhin kann die hier beschriebene Vorrichtung dazu dienen, dass eine Arbeitsbelastung des Bedienpersonals reduziert wird, indem frühzeitig erkannt werden kann, ob innerhalb der nächsten Betriebsstunden oder etwa der avisierten Saison (Jahreszeit oder Tageszeit) an einem bestimmten Ort der Welt ein potentieller Konflikt zwischen Flugroute und Umgebungsbedingungen mit welcher assoziierten Eintrittswahrscheinlichkeit vorliegen kann. Die sich ergebenden Erkenntnisse aus der Untersuchung der Umgebungsbedingungen können auch für einen autonomen oder teilautonomen Flugbetrieb des Luftfahrzeugs herangezogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Recheneinheit ausgeführt, basierend auf den Luftfahrzeugdaten ein Modell des Leichtbauluftfahrzeugs zu erstellen und mit diesem Modell einen Flug unter Zugrundelegung der Wetterdaten in einem vorgegebenen örtlichen Bereich zu simulieren, wobei das Leichtbauluftfahrzeug einer vorgebbaren Flugtrajektorie folgt.
Die Recheneinheit simuliert einen Flug von einem Ausgangspunkt verbunden mit einem Startzeitpunkt zu einem Zielpunkt verbunden mit einem Zielzeitpunkt. Hierbei werden die erhaltenen Wetterdaten sowie eine Wegpunktfolge oder allgemein eine Kommandofolge, welche eine Flugroute definiert, zu Grunde gelegt. Der Ausgangspunkt und der Zielpunkt betreffen Koordinaten oder Ortsangaben auf oder über der Erdoberfläche.
Die Simulation ermöglicht es, festzustellen ob das Leichtbauluftfahrzeug unter den gegebenen Wetterbedingungen oder allgemein Umweltbedingungen einen Flug durchführen kann und/oder während des Flugs manövrierfähig ist. Es kann also ermittelt werden, ob das Leichtbauluftfahrzeug den Zielpunkt überhaupt erreichen kann, und wenn ja, ob der Zielpunkt auch zu dem vorgegebenen Zielzeitpunkt erreicht werden kann.
Es ist selbstverständlich auch möglich, dass die Vorrichtung ausgehend von einem Zielzeitpunkt und einem Zielpunkt unter Zugrundelegung der Wetterdaten auch bestimmen kann, wann das Leichtbauluftfahrzeug den Startpunkt verlassen und welche Route es fliegen muss. Diese Vorhersage kann basierend auf dem Wetterdatendiagramm der Vergangenheit und/oder basierend auf aktuellen Wettervorhersagen getätigt werden. Die Wettervorhersagen können dabei ebenfalls von der Wetterinformationsquelle bezogen werden.
Die Simulation kann insbesondere aufzeigen, wie die Wetterbedingungen den Flug des Leichtbauluftfahrzeugs beeinflussen. In anderen Worten werden die Luftfahrzeugleistungen und Flugeigenschaften gegen die Atmosphärenbedingungen aufgerechnet.
Das Modell des Leichtbauluftfahrzeugs wird insbesondere erstellt, indem statische Eigenschaften des Leichtbauluftfahrzeugs (beispielsweise Gewicht, räumliche Ausdehnung, Widerstand bei Wert, etc.) und veränderliche Eigenschaften des Leichtbauluftfahrzeugs (beispielsweise verfügbare Energie für die Antriebseinheit, Parameter betreffend die strukturelle Integrität des Leichtbauluftfahrzeugs, Einschränkungen der Antriebsleistung, etc.) herangezogen werden. Mit Hilfe dieser Eigenschaften kann ermittelt werden, ob das Leichtbauluftfahrzeug bestimmten Wetterbedingungen strukturell standhalten kann und manövrierfähig ist.
Basierend auf den über die erste Schnittstelle empfangenen Daten kann ein Modell oder ein Abbild des Luftfahrzeugs erstellt oder aktualisiert werden. Dieses Modell kann als digitaler Zwilling bezeichnet werden. Das Modell kann genutzt werden, um das Verhalten des Luftfahrzeugs unter verschiedenen Wetterbedingungen zu simulieren und vorherzusagen.
Beispielsweise kann das Modell genutzt werden, um während eines Flugs und bei Verlust oder Einschränkung der Datenverbindung zu dem Luftfahrzeug die Luftfahrzeugposition zu schätzen. Hierzu wird die letzte bekannte Position als Ausgangspunkt verwendet. Daneben ist die geplante oder vorgegebene Flugroute bekannt. Mit der letzten bekannten Position und der geplanten Flugroute kann unter Verwendung des Modells des Luftfahrzeugs, der Wetterdaten sowie der Wetterunsicherheit ein geschätztes Aufenthaltsgebiet (und auch Ladezustand, Energieverbrauch, etc.) des Luftfahrzeugs ermittelt werden.
Das Modell des Luftfahrzeugs kann auch aktualisiert werden, wenn sich beispielsweise die Betriebsparameter des Luftfahrzeugs verändern, d.h. dass die oben genannten Zustandsinformationen (z.B. beschleunigter Flug, Betrieb unter oder ohne Nutzlastbetrieb, mit oder ohne eingeschaltete Positionslichter, etc.) oder Konfigurationsinformationen (z.B. Ladezustand, strukturelle Degradation, etc.) sich verändern. Dieses aktualisierte Modell kann dann für eine bessere Schätzung des Verhaltens des Luftfahrzeugs verwendet werden.
Das Modell des Luftfahrzeugs kann genutzt werden, um die Verhaltensänderung des Luftfahrzeugs mit zunehmender Betriebsdauer zu erfassen und das Modell basierend auf diesen Änderungen zu verfeinern. Dies kann die Genauigkeit einer auf dem Modell basierenden Vorhersage erhöhen.
Das Modell des Leichtbauluftfahrzeugs kann beispielsweise auf vorgegebenen Daten und auf erfassten Daten eines im Einsatz befindlichen Leichtbauluftfahrzeugs basieren. Die Daten des im Einsatz befindlichen Leichtbauluftfahrzeugs können mit Sensoren erfasst und über die erste Schnittstelle an die Vorrichtung übertragen werden. Die Gesamtheit dieser Sensoren kann auch als Telemetriedatenerfassung bezeichnet werden.
Insgesamt kann also die Recheneinheit die Luftfahrzeugdaten nicht nur mit den Wetterdaten abgleichen, sondern zusätzlich mit Planungsdaten einer Flugroute.
Die Wetterdaten enthalten beispielsweise Messdaten von Wetterstationen, Vorhersagen, eigene durch das Luftfahrzeug erfasste Messdaten. Wetterdaten können insbesondere Vertikalprofile sein. Ein Vertikalprofil enthält beispielsweise Informationen über Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Temperatur, Taupunkt, Luftfeuchtigkeit über einem Punkt der Erdoberfläche an verschiedenen oder mehreren Höhen- oder Druckinkrementen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit ausgeführt, Wetterdaten aus einer Vielzahl von Jahren in einem Wetterdatendiagramm zusammenzuführen und die Luftfahrzeugdaten und -fähigkeiten mit dem zusammengeführten Wetterdatendiagramm abzugleichen.
Um aussagekräftige Wetterdaten zu erhalten, werden die Wetterdaten aus mehreren bzw. vielen Jahren in einem einzelnen Wetterdatendiagramm zusammengeführt. Somit können sich zyklisch wiederholende Wetterphänomene in einer bestimmten Region der Welt mit einer bestimmten statistischen Signifikanz festgestellt werden.
Es wurde festgestellt, dass dieses Vorgehen eine vergleichsweise zuverlässige Basis dafür bildet, eine Vorhersage zu der Manövrierfähigkeit eines Leichtbauluftfahrzeugs zu treffen. Dieses Vorgehen kann insgesamt die Wahrscheinlichkeit, eine Mission des Leichtbauluftfahrzeugs erfolgreich abzuschließen, erhöhen.
Beispielsweise kann das Wetterdatendiagramm für die Gesamtheit eines Jahres erstellt werden, und zwar basierend auf den Wetterdaten von mehreren vergangenen Jahren, beispielsweise der letzten zehn oder mehr Jahre. Es können die Wetterdaten von 50 Jahren herangezogen werden. Es ist denkbar, die Wetterdaten von allen Jahren, für welche Wetterdaten vorliegen, heranzuziehen.
Die Wetterdaten der vergangenen Jahre werden für jeden Tag des Jahres beginnend mit dem ersten Tag und endend mit dem letzten Tag des Jahres in das Wetterdatendiagramm eingetragen. Somit können diejenigen Tage ermittelt werden, welche für den Betrieb des Leichtbauluftfahrzeugs historisch betrachtet keine Einschränkung der Manövrierfähigkeit über ein bestimmtes Maß hinaus mit sich brachten.
Welche Tage eine Einschränkung der Manövrierfähigkeit mit sich bringen, hängt auch von den Eigenschaften des Leichtbauluftfahrzeugs ab. Betrachtet man also lediglich die Wetterdaten, sagt dies noch nichts aus über die Einschränkung der Manövrierfähigkeit. Zieht man allerdings die Eigenschaften des Leichtbauluftfahrzeugs hinzu, kann die hier beschriebene Vorrichtung anzeigen, ob es zu bestimmten Tagen oder Zeiträumen im Jahr ratsam oder nicht ratsam ist, das Leichtbauluftfahrzeug an einem bestimmten Ort zu betreiben.
Statistische Aussagen über die Wetterdaten können beispielsweise dadurch gewonnen werden, dass gemäß dem Monte-Carlo-Ansatz mehrfach über saisonal relevante Wetterdaten (dies können einzelne, mehrere oder alle im Zusammenhang mit der hier beschriebenen Vorrichtung erwähnten Wetterparameter sein) simuliert und das statistische Mittel des Ergebnisses ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich können Durchschnitte besagter Wetterparameter an einem bestimmten Ort (oder Region) zu einem bestimmten Zeitpunkt (oder Zeitdauer) sowie deren Standardabweichung ermittelt und der Simulation zu Grunde gelegt werden, wenn die Luftfahrzeugdaten mit den Wetterdaten abgeglichen werden. Dieser Abgleich kann im Rahmen einer Simulation erfolgen, in welcher einmal die nominalen Wetterparameter, einmal die Wetterparameter abzüglich der Standardabweichung und einmal die Wetterdaten zuzüglich der Standardabweichung herangezogen werden. Diese Ansätze eignen sich in vorteilhafter Weise, um Aussagen zur saisonalen Tauglichkeit des Wetters für bzw. zum Einfluss des Wetters auf den Betrieb des Luftfahrzeugs zu treffen und/oder eine optimale Route (Route mit den wahrscheinlich geringsten Beeinträchtigungen des Luftfahrzeugs durch das Wetter) in Anbetracht der Wetterdaten zu ermitteln.
Beim Abgleichen der Wetterdaten mit den Luftfahrzeugdaten können zwei Gruppen von Werteparametern und ihr gemeinsamer Einfluss auf das Verhalten des Luftfahrzeugs herangezogen werden. Die erste Gruppe von Werteparametern betrifft die Wetterdaten und die daraus abgeleiteten statistischen Aussagen. Die zweite Gruppe betrifft die Luftfahrzeugdaten oder die Eigenschaften des Luftfahrzeugs, z.B. Verhalten der Batterien, Flughöhe, Motorlasten. Der Abgleich von Wetterdaten mit dem Abgleich von Luftfahrzeugdaten oder Luftfahrzeugeigenschaften kann für verschiedene Szenarien bzw. Paarungen in diesen Gruppen von Werteparametern erfolgen. Beispielsweise kann eine Prognose für das Verhalten des Luftfahrzeugs erstellt werden ausgehend von bestimmten Wetterdaten, allerdings mit veränderlichen Werten für die Luftfahrzeugdaten oder -eigenschaften. Sodann können die Wetterdaten eines anderen möglichen Wetterszenarios herangezogen werden, um mit den veränderlichen Werten für die Luftfahrzeugdaten oder -eigenschaften simuliert zu werden.
Über diese Abschätzung des Verhaltens des Luftfahrzeugs unter Berücksichtigung der Ungenauigkeit der Wetterdaten und zusätzlich unter Berücksichtigung der Veränderlichkeit der Luftfahrzeugdaten oder -eigenschaften kann eine Vorwarnzeit für den Eingriff eines menschlichen Bedieners erhöht werden.
Die so erhaltenen verschiedenen möglichen Szenarien für ein Verhalten des Luftfahrzeugs stellen einen Wahrscheinlichkeitsraum des erwarteten Verhaltens dar. Dieser Wahrscheinlichkeitsraum kann dafür herangezogen werden, zu ermitteln, wann ein Eingriff eines menschlichen Bedieners nötig ist. Die Recheneinheit kann ausgestaltet sein, das Luftfahrzeug zu steuern, solange vorab definierte Grenzen für das mögliche Verhalten des Luftfahrzeugs (z.B. ein Luftkorridor) eingehalten werden. Hierbei kann auch ein ständiger Nachweis geführt werden, dass die Vorhersage z.B. eine Stunde oder länger in die Zukunft unter allen wahrscheinlichen Fehlerfällen (Motorausfall, Batterieausfall, Aerodynamische Änderung) und Wetterszenarien (unerwartete Turbulenz mit Einfluss auf Wirkungsgrade, Abweichungen der Vorhersage etc..) die Einhaltung eines bestimmten Parameterkorridors (z.B. Koordinaten) garantiert und bei Nichteinhaltung in einem der Fälle z.B. eine neue automatische Luftraumanfrage oder Einbeziehung des menschlichen Bedieners geschehen muss.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit ausgeführt, eine Manövrierfähigkeit des Leichtbauluftfahrzeugs für verschiedene Flughöhen basierend auf dem Wetterdatendiagramm zu ermitteln und auszugeben.
Dies bedeutet, dass ausgehend von dem Wetterdatendiagramm ein Flugkorridor mit minimaler Flughöhe und/oder maximaler Flughöhe ermittelt werden kann, in welchem das Leichtbauluftfahrzeug manövrierfähig ist und auch über den Zeitraum der Mission manövrierfähig bleibt.
So können auch geeignete Zeitpunkte für einen Aufstieg oder Abstieg des Leichtbauluftfahrzeugs ermittelt werden.
Weiterhin ist es möglich, zulässige und technisch sowie operativ mögliche Veränderungen der Flughöhe während des Betriebs des Leichtbauluftfahrzeugs zu ermitteln, ohne die Manövrierfähigkeit des Leichtbauluftfahrzeugs über ein bestimmtes Maß einzuschränken.
Es kann beispielsweise nötig sein, dass das Leichtbauluftfahrzeug während der Nacht seine Flughöhe reduziert, um aufgrund der dichteren Luft bei der niedrigeren Flughöhe weniger Energie für den Antrieb des Leichtbauluftfahrzeugs zu benötigen. Das Wetterdatendiagramm zeigt auf, ob und wie weit das Leichtbauluftfahrzeug seine Flughöhe reduzieren kann. Während der Nacht fehlt die Sonneneinstrahlung, so dass diese nicht als Energiequelle genutzt werden kann. Damit muss das Leichtbauluftfahrzeug mit der an Bord verfügbaren Energie auskommen. In Abhängigkeit der verfügbaren Energie und auch der Dauer der Nacht (beispielsweise aufgrund der geografischen Position und/oder aufgrund von jahreszeitlichen Schwankungen der Tag-Nacht-Dauer) kann eine entsprechende Flughöhe gewählt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthalten die Wetterdaten zumindest einen Parameter aus der folgenden Gruppe von Parametern: Windgeschwindigkeit bezogen auf eine oder mehrere Höhenwerte über Normalnull, Windrichtung, Niederschlagsmenge, Bewölkung, vertikale Windgeschwindigkeit. Die Wetterdaten können auch sekundär ermittelte Werte oder Risikofaktoren enthalten, z.B. Turbulenzwahrscheinlichkeiten, Eisbildung, Wellenbildung/Abwinde.
Insbesondere Leichtbauluftfahrzeuge können von Niederschlag wie Regen oder Schneefall in ihren Betriebseigenschaften so weit eingeschränkt werden, dass es nicht möglich ist, eine Zielflughöhe überhaupt zu erreichen. Der Aufstieg und/oder das Landen können nur zu einer niederschlagsfreien oder nahezu niederschlagsfreien Zeit ausgeführt werden. Somit ist die Information über die Niederschlagsmenge hilfreich.
Auch können Leichtbauluftfahrzeuge so ausgestaltet sein, dass sie strukturell für das Durchfliegen von Wolken nicht oder nur bedingt geeignet sind. Weiterhin kann es für den Aufstieg sinnvoll oder notwendig sein, dass die Bodenwinde eine in Abhängigkeit der Eigenschaften des Leichtbauluftfahrzeugs vorgegebene Geschwindigkeit nicht überschreiten.
Die Windgeschwindigkeit kann für mehrere Höhenlagen oder Luftschichten ermittelt werden. Dies bedeutet, dass sich die Höhenwerte über Normalnull jeweils auf einen Wertebereich beziehen. Ein Abstand zwischen der maximalen Flughöhe des Luftfahrzeugs und der Erdoberfläche kann in eine Mehrzahl von Höhenlagen (kann auch als Luftschicht, geographische Höhe, Druckhöhe, oder Druckinkrement bezeichnet werden) unterteilt werden und für jede Höhenlage kann ermittelt werden, ob das Luftfahrzeug unter den Wetterbedingungen der besagten Höhenlage manövrierfähig ist.
Der Abstand zwischen Erdoberfläche und maximaler oder vorgesehener Flughöhe des Luftfahrzeugs kann in mehrere Schichten (Höhenlagen oder Druckinkremente) aufgeteilt werden. Der Abstand kann gleichmäßig auf mehrere Höhenlagen aufgeteilt werden, d.h., dass jede Höhenlage gleich hoch ist. Es ist aber ebenfalls denkbar, dass die Höhenlagen so aufgeteilt werden, dass die Wetterbedingungen in einer Höhenlage homogen oder nahezu homogen sind. Gibt es beispielsweise zwischen der Erdoberfläche und dem Luftfahrzeug Luftbewegungen in verschiedene Richtungen und/oder mit verschiedenen Geschwindigkeiten, können die jeweiligen Höhenlagen so festgelegt werden, dass sich die Windrichtung und/oder die Windgeschwindigkeit innerhalb einer Höhenlage nicht oder nicht wesentlich voneinander unterscheiden.
Für jede Höhenlage kann individuell der Einfluss auf die Manövrierfähigkeit des Luftfahrzeugs ermittelt werden.
Die Windrichtung zusammen mit der Windgeschwindigkeit können in Relation gesetzt werden zu den Flugeigenschaften des Leichtbauluftfahrzeugs, um zu ermitteln, ob das Leichtbauluftfahrzeug unter den gegebenen oder zu erwartenden Windbedingungen (Windrichtung in Kombination mit der Windgeschwindigkeit) eine gewünschte oder vorgegebene Flugroute einhalten kann. Zu den herangezogenen Flugeigenschaften des Leichtbauluftfahrzeugs zählt insbesondere eine maximal erreichbare Fluggeschwindigkeit, welche sich aus einem Anstellwinkel und einer Energieverfügbarkeit ergibt. Die Flugroute kann in sämtlichen Ausführungsformen auch ein Flugkorridor sein, in welchem sich das Leichtbauluftfahrzeug bewegen darf.
Aus den Windbedingungen und den Flugeigenschaften des Leichtbauluftfahrzeugs kann ermittelt werden, wie weit das Leichtbauluftfahrzeug von einem vorgesehenen oder tatsächlichen Flugpfad abgetrieben wird und ob das Leichtbauluftfahrzeug unter diesen Bedingungen sich noch innerhalb des zugelassenen oder statistisch wahrscheinlichen Flugkorridors befindet.
Insgesamt erlaubt der hier beschriebene Ansatz eine langfristige strategische Flugplanung für ein Leichtbauluftfahrzeug und trägt somit wesentlich dazu bei, die Betriebssicherheit eines Leichtbauluftfahrzeugs zu verbessern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung ausgeführt, über die zweite Schnittstelle zusammen mit den Wetterdaten eine Wettervorhersage von der Wetterinformationsquelle in sich wiederholenden Empfangsschritten zu erhalten, wobei die Wettervorhersage sich zumindest auf Luftbewegungen in einem Höhenprofil zwischen einer maximalen Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs und der Erdoberfläche bezieht.
Statistische Auswertungen vergangener Wetterbedingungen können mit den passenden Werkzeugen angefertigt werden und dienen als Basis für die strategische Flugplanung. Für die operative Flugplanung ist es mindestens hilfreich, eine Wettervorhersage heranzuziehen, um eine zeitliche und örtliche Komponente der Flugplanung basierend auf der Wettervorhersage festzulegen.
Aktuelle Wettermessungen sowie darauf basierende Wettervorhersagen werden von Wetterdiensten (welche hierin als Wetterinformationsquelle bezeichnet werden) in regelmäßigen Abständen bereitgestellt. Diese Wettervorhersagen können verwendet werden, um die operative Flugplanung zu verbessern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit ausgeführt, die Wettervorhersagen aus einem vorangegangenen Empfangsschritt mit tatsächlichen Wetterdaten aus einem nachfolgenden Empfangsschritt abzugleichen und eine Abweichung zwischen den Wettervorhersagen aus dem vorangegangenen Empfangsschritt und den tatsächlichen Wetterdaten des nachfolgenden Empfangsschrittes zu ermitteln, um hieraus eine Unsicherheit der Wettervorhersage zu bestimmen.
Die Vorrichtung kann ausgeführt sein, die erhaltenen Wetterdaten zu speichern, beispielsweise in einem Datenspeicher, in welchem die Wetterdaten flüchtig oder nicht-flüchtig gespeichert werden können. Die Recheneinheit ist ausgeführt, die Wettervorhersagen aus einem vorangegangenen Empfangsschritt mit tatsächlichen Wetterdaten aus einem nachfolgenden Empfangsschritt abzugleichen und eine Abweichung zwischen den Wettervorhersagen und den später tatsächlich eingetretenen Wetterdaten zu ermitteln. Diese Abweichung kann als Maß für die Unsicherheit der Wettervorhersage verwendet werden.
Wetterdaten einer Wettervorhersage unterliegen in der Regel einer gewissen Unsicherheit, wobei auch das Ausmaß der Unsicherheit unbekannt ist. Neben der Information, wie sich das vorhergesagte Wetter auf das Leichtbauluftfahrzeug auswirkt kann auch die Unsicherheit dieser Information relevant sein, um beispielsweise zu ermitteln, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass die Manövrierfähigkeit des Leichtbauluftfahrzeugs in einer unerwünschten Weise beeinträchtigt wird, weil das Wetter doch anders eintritt als vorhergesagt.
Die hierin beschriebene Vorrichtung geht mit diesen Unsicherheiten wie folgt um: für die Vergangenheit, also für Wettervorhersagen für vergangene Zeiträume, wird die Wettervorhersage für einen Zeitpunkt mit dem tatsächlich zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Wetter verglichen und die Abweichung zwischen Vorhersage und tatsächlichem Wetter ermittelt. Nachdem die Wetterlage in wiederkehrenden Zeiträumen erfasst und für zukünftige Zeiträume eine Vorhersage erstellt wird, kann für jeden dieser Zeiträume die Vorhersage mit dem dann eingetretenen tatsächlichen Wetter verglichen werden. Aus diesem Vergleich wird die Abweichung zwischen Vorhersage und eingetretenem Wetter ermittelt. Diese Abweichung ist ein Maß für die Unsicherheit der Wettervorhersage. Wie jede Prognose enthält auch eine Wettervorhersage eine Unsicherheit betreffend ihre Genauigkeit. Indem für vergangene Wettervorhersagen deren Genauigkeit ermittelt wurde, kann diese Genauigkeit vergangener Daten auch auf die Zukunft extrapoliert werden.
Die für das Ermitteln der Unsicherheit von Wettervorhersagen betrachteten vergangenen Zeiträume können im Vergleich zu den für die strategische Flugplanung herangezogenen Wetterdatendiagramme sehr kurz sein. Für die Wetterdatendiagramme der strategischen Flugplanung wird das Wetter von mehreren Jahren bis hin zu mehreren Jahrzehnten herangezogen, um bezogen auf einen Zeitpunkt des Jahres eine Aussage über das zu erwartende Wetter treffen zu können. Dies liegt beispielsweise daran, dass die strategische Flugplanung mit großem zeitlichem Vorlauf erfolgen muss, so dass eine zuverlässige Wettervorhersage so weit in die Zukunft noch gar nicht vorliegt. Um hingegen die Genauigkeit oder Unsicherheit einer Wettervorhersage für die nähere Zukunft (mehrere Stunden in die Zukunft, beispielsweise sechs, zwölf, 18 oder 24 Stunden) zu ermitteln, kann es ausreichend sein, die Unsicherheit der Wettervorhersage über die letzten paar Tage bis hin zu einer oder zwei Wochen zu ermitteln. Die Unsicherheit der Wettervorhersage ist also ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass das tatsächlich eintretende Wetter von der Wettervorhersage abweicht.
Der Abgleich der Wettervorhersage mit dem tatsächlich eingetretenen Wetter kann auch eine Information darüber enthalten, wie stark das tatsächlich eingetretene Wetter von der Wettervorhersage abwich. Für eine vorhergesagte Windgeschwindigkeit von 30 km/h und eine tatsächliche spätere Windgeschwindigkeit von 25 km/h wäre dann die Abweichung 5 km/h. Diese ermöglicht eine quantitative Aussage über die mögliche Beeinflussung des Leichtbauluftfahrzeugs durch die Unsicherheit der Wettervorhersage.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein System zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge und zum Betreiben eines solchen Leichtbauluftfahrzeugs angegeben. Das System weist ein Leichtbauluftfahrzeug mit einer Positionsermittlungseinheit und einer Telemetriedatenerfassung sowie eine Vorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben auf. Die Positionsermittlungseinheit ist ausgeführt, eine Position des Leichtbauluftfahrzeugs mit Bezug zu der Erdoberfläche zu bestimmen und an die Vorrichtung zu übertragen. Die Telemetriedatenerfassung ist ausgeführt, Parameter des Leichtbauluftfahrzeugs zu erfassen und an die Vorrichtung zu übertragen. Die Vorrichtung ist ausgeführt, basierend auf der übertragenen Position des Leichtbauluftfahrzeugs und den Parametern des Leichtbauluftfahrzeugs sowie den Wetterdaten zu ermitteln, ob das Leichtbauluftfahrzeug manövrierfähig ist.
Das System enthält insbesondere ein Leichtbauluftfahrzeug, wie es weiter oben mit Bezug zu der Vorrichtung definiert wurde.
Das Leichtbauluftfahrzeug weist eine Telemetriedatenerfassung auf. Die Telemetriedatenerfassung weist Sensoren auf, um Zustandsinformationen des Leichtbauluftfahrzeugs zu erfassen. Diese Zustandsinformationen können dann entweder unmittelbar oder anschließend an einen Verarbeitungsschritt an die Vorrichtung übermittelt werden.
Beispielsweise können Sensoren in dem Leichtbauluftfahrzeug angeordnet sein, um die strukturelle Integrität des Luftfahrzeugs festzustellen oder gegebenenfalls Bruchstellen am Rumpf zu identifizieren und an die Vorrichtung zu übertragen.
Die geographische Position, beispielsweise als Normale über der Erdoberfläche, kann von der Positionsermittlungseinheit festgestellt werden. Die Positionsermittlungseinheit ist beispielsweise ein Empfänger für Positionssignale aus einem satellitengestützten Ortungssystem wie GPS oder Galileo. Eine solche Positionsermittlungseinheit kann auch die Höhe über der Erdoberfläche ermitteln.
In diesem System kann die Vorrichtung also genutzt werden, um das Leichtbauluftfahrzeug während des Flugs zu überwachen und eine operationelle Flugplanung zu vereinfachen, indem ein fortlaufender Abgleich der Zustandsinformationen über das Leichtbauluftfahrzeug und dessen Eigenschaften mit den Wetterdaten und gegebenenfalls mit der Wettervorhersage ausgeführt wird. Die Flugroute kann dann dynamisch angepasst werden, beispielsweise um das Leichtbauluftfahrzeug so zu bewegen, dass es manövrierfähig bleibt. Beispielsweise kann die Flugroute so gewählt oder verändert werden, dass das Leichtbauluftfahrzeug Regionen oder Höhenlagen mit nachteiligen Wetterbedingungen meidet oder umfliegt. Es ist aber ebenso denkbar, dass das Leichtbauluftfahrzeug Regionen oder Höhenlagen nutzt, die zur Zielerreichung vorteilhaft sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Telemetriedatenerfassung eine Mehrzahl von Sensoren auf, wobei jeder Sensor der Mehrzahl von Sensoren ausgestaltet ist, einen Parameter des Leichtbauluftfahrzeugs zu erfassen und wobei die Parameter des Leichtbauluftfahrzeugs aus der folgenden Gruppe von Parametern ausgewählt sind: strukturelle Integrität eines Rumpfes des Leichtbauluftfahrzeugs, Bedienbarkeit von Steuerklappen (Telemetrie erlaubt eine Schätzung der dynamischen Effizienz), Antriebsleistung, Wirkungsgrad der Energieerzeuger, Ladezustand der Energiespeicher, Energieabnahme durch Verbraucher.
Die erfassten Parameter dienen dazu, ein möglichst vollständiges Bild über den Zustand des Leichtbauluftfahrzeugs zu erhalten.
In anderen Worten kann ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung wie folgt beschrieben werden: die hierin beschriebene Vorrichtung nutzt Parameter betreffend das Luftfahrzeug und/oder Elemente an Bord des Luftfahrzeugs sowie historische Wetterdaten und möglicherweise Wettervorhersagen, um das Verhalten des Luftfahrzeugs entlang einer Wegpunktfolge sowie unter Einfluss besagter Wetterdaten zu ermitteln. Die Parameter betreffend das Luftfahrzeug und/oder Elemente an Bord des Luftfahrzeugs können einerseits vorgegebene oder vorgebbare Parameter und andererseits von Sensoren erfasste aktuelle Parameter des Luftfahrzeugs und/oder der Elemente an Bord des Luftfahrzeugs enthalten, sowie Kombinationen dieser beiden Arten von Parametern sein. Der Zustand des Luftfahrzeugs und Bestandteilen davon kann überwacht werden, indem laufend oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen Zustandsinformationen erfasst und an die Vorrichtung übertragen werden, um dann dort für das Bestimmen eines möglichen oder wahrscheinlichen Bewegungskorridors verwendet zu werden. Diese Zustandsinformationen können auf das digitale Modell des Luftfahrzeugs angewendet werden. Das Verhalten des digitalen Modells kann laufend oder in zeitlichen Abständen für Vorhersagen des wahrscheinlichen Bewegungskorridors verwendet werden. Diese Vorhersagen des Verhaltens des digitalen Modells können dann mit dem Verhalten des Luftfahrzeugs abgeglichen werden. Abweichungen dazwischen können genutzt werden, um die Parameter des digitalen Modells anzupassen, so dass die Vorhersagen mittels des digitalen Modells näher an dem Verhalten des realen Luftfahrzeugs liegen. Es wird also ein iterativer Ansatz implementiert, welcher eine verbesserte Vorhersage des Verhaltens eines Luftfahrzeugs unter dem Einfluss besagter Wetterdaten ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge angegeben. Das Verfahren wird mit einer Vorrichtung wie hierin beschrieben ausgeführt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Einlesen von Luftfahrzeugdaten betreffend das Leichtbauluftfahrzeug, wobei die Luftfahrzeugdaten zumindest Flugeigenschaften und Funktionen des Leichtbauluftfahrzeugs enthalten; Erhalten von Wetterdaten von einer Wetterinformationsquelle, wobei die Wetterdaten zumindest Wetterdaten aus der Vergangenheit enthalten und zumindest Luftbewegungen in einem Höhenprofil zwischen einer maximalen Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs und der Erdoberfläche enthalten; Abgleichen der Luftfahrzeugdaten mit den Wetterdaten; und Ermitteln, ob das Leichtbauluftfahrzeug bei den erhaltenen Wetterdaten und unter Zugrundelegung der Luftfahrzeugdaten manövrierfähig ist.
Die Schritte des Verfahrens entsprechen bevorzugt den Funktionen, welche oben mit Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden. Jene Funktionen werden an dieser Stelle nicht wiederholt.
Figurenliste
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen. Die Darstellungen sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche oder ähnliche Elemente. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Wetterdatendiagramms.
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 eine schematische Darstellung von zyklisch aktualisierten Wetterdaten sowie Wettervorhersagen.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt ein beispielhaftes Wetterdatendiagramm, welches den möglichen Einfluss der Wetterbedingungen auf die Manövrierfähigkeit eines Leichtbauluftfahrzeugs anzeigt. Grundsätzlich wird der Einfluss der Wetterbedingungen quantitativ angezeigt durch die Dichte der Schraffurlinien (Abstand benachbarter Schraffurlinien), wie sie auf der rechten Seite auf der Skala von 0 bis 100 aufgetragen sind. Diese Skala beschreibt die Manövrierfähigkeit von „gar nicht manövrierfähig“ (Wert 0) bis „vollständige Operationsfreiheit“ (Wert 100). Die Manövrierfähigkeit kann auch als freedom to operate (FOM) bezeichnet werden.
In dem Wetterdatendiagramm links neben der Skala betreffend die Manövrierfähigkeit ist der Einfluss der Wetterbedingungen auf die Manövrierfähigkeit des Leichtbauluftfahrzeugs gezeigt. Auf der senkrechten Achse ist die Höhe h (in Kilometern) über der Erdoberfläche aufgetragen und auf der waagerechten Achse sind die Tage t eines Jahres beginnend mit dem 1. Januar bis zu dem 31. Dezember aufgetragen.
Typischerweise sind in dem gesamten Wetterdatendiagramm Wetterdaten enthalten. In 1 sind zu Veranschaulichungszwecken lediglich vier isolierte Wetterbedingungen W1, W2, W3 und W4 gezeigt, um zu demonstrieren, wie das Wetterdatendiagramm zu lesen ist.
Die Wetterbedingung W1 zeichnet sich aus durch eine sehr dichte Schraffur und drückt eine nachteilige Wirkung auf die Manövrierfähigkeit des Leichtbauluftfahrzeugs aus. Eine Manövrierfähigkeit ist nahezu nicht gegeben. Die Wetterbedingung W1 liegt vor im ersten Drittel des Jahres zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 auf einer Höhe zwischen etwa 8000 m und 13.000 m.
Ebenfalls im ersten Drittel des Jahres schließt sich oberhalb (bezogen auf die Höhe) an W1 die Wetterbedingung W2 an. Zeitlich dauert die Wetterbedingung W2 etwas länger als die Wetterbedingung W1. W2 dauert von t0 bis t2 und erstreckt sich oberhalb von etwa 13.000 m bis zu etwa 16.000 m. Nachdem zeitlich die Wetterbedingung W1 abgeklungen ist, also ab dem Zeitpunkt t1, erstreckt sich die Wetterbedingung W2 bis hinab auf eine Höhe von etwa 7000 m und dauert bis zum Zeitpunkt t2.
Zeitlich schließt sich an die Wetterbedingungen W1 und W2 eine Phase ruhigen Wetters an, welches die Manövrierfähigkeit des Leichtbauluftfahrzeugs über die gesamte Höhe nicht oder nahezu nicht nachteilig beeinträchtigt. Dieser Zeitraum dauert an von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3. In dieser Phase kann ein Leichtbauluftfahrzeug über das gesamte Höhenspektrum von Normalnull bis zu einer Höhe von 25 km betrieben werden.
Ein beispielhafter Flugplan ist mit F1 gekennzeichnet. Es ist ersichtlich, dass das Leichtbauluftfahrzeug auf der Erdoberfläche startet, kontinuierlich an Höhe gewinnt, bis es eine Höhe von etwa 20 km erreicht hat. Im Laufe der Zeit schwankt die Flughöhe leicht, bis das Leichtbauluftfahrzeug vor dem Zeitpunkt t3 erneut landet.
Schon hier ist der Vorteil des hierin beschriebenen Ansatzes erkennbar. Basierend auf den Wetterdaten aus einer Vielzahl von vergangenen Jahren wurde in dem Wetterdatendiagramm für einen bestimmten Ort erkannt, dass zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 nahezu keine Beeinträchtigung der Manövrierfähigkeit des Leichtbauluftfahrzeugs zu erwarten ist. Entsprechend kann ein Flug für diesen Zeitraum geplant werden.
Beginnend mit dem Zeitpunkt t3 setzen zwischen etwa 4000 m und 18.000 m Wetterbedingungen ein, welche die Manövrierfähigkeit des Leichtbauluftfahrzeugs mittel bis stark nachteilig beeinflussen, wobei die Wetterbedingungen ab 12.000 m aufwärts sich vergleichsweise verschlechtern.
Hieraus kann abgeleitet werden, dass zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 das Starten oder Landen des Leichtbauluftfahrzeugs wenig ratsam ist. Allerdings ist erkennbar, dass ausgehend von der typischen Flughöhe von 20 km oder höher die Schlechtwetterregion überflogen werden kann, soweit das Leichtbauluftfahrzeug auch nachts nicht unter 18.000 m absinken muss. Es ist denkbar, dass der Flug F1 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 beginnt und zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 endet. Hierbei ist zu beachten, dass das Leichtbauluftfahrzeug vor dem Zeitpunkt t3 seine Flughöhe von über 18.000 m erreicht, bis mindestens zu dem Zeitpunkt t4 durchgehend mindestens auf dieser Flughöhe bleibt, und dann vor dem Zeitpunkt t5 wieder landet. In anderen Worten wird die Wetterbedingung W3 sowohl zeitlich als auch örtlich überflogen.
Dies ist auch beispielhaft gezeigt mit dem Flug F2 und der Wetterbedingung W4. Der Flug F2 beginnt zwischen den Zeitpunkten t4 und t5, das Leichtbauluftfahrzeug gewinnt an Höhe bis etwa 17 bis 19 km und bleibt auf dieser Höhe bzw. in einer Höhenschicht zwischen 17 und 19 km bis nach dem Zeitpunkt t6. Bei dem Flug F2 wird die Wetterbedingung W4 zeitlich und örtlich überflogen, weil sich die Wetterbedingung W4 von dem Zeitpunkt t5 bis zu dem Zeitpunkt t6 und von etwa 7000 m bis 13.000 m erstreckt.
In die Darstellung der Wetterbedingungen fließen sowohl die Windgeschwindigkeit, die Bewölkung und auch Angaben über die Niederschläge ein. Die Wetterbedingungen zeigen an, wann und wo ein Leichtbauluftfahrzeug mit bekannten Eigenschaften und Fähigkeiten von dem Wetter dermaßen beeinträchtigt wird, dass seine Manövrierfähigkeit nicht mehr gegeben ist. Es können auch andere Angaben über das Wetter einfließen, beispielsweise die Temperatur.
Das Wetterdatendiagramm in 1 zeigt die Wetterbedingungen an einem bestimmten Ort. Diese Wetterdaten sind dann nützlich und hilfreich, wenn das Leichtbauluftfahrzeug während des Flugs nahezu statisch an einem Ort oder in einem kleinen örtlichen Gebiet verbleibt. Ändert sich hingegen die Position des Leichtbauluftfahrzeugs signifikant, so sind Wetterdaten der dann eingenommenen Position zu betrachten.
Es ist ebenso möglich, eine Vorhersage des Einflusses von Wetterbedingungen, insbesondere Windgeschwindigkeiten, auf die Position des Leichtbauluftfahrzeugs zu erstellen, wenn das Leichtbauluftfahrzeug einen vergleichsweise schmalen Höhenstreifen mit starken Winden nach oben oder unten durchqueren muss. Findet sich beispielsweise zwischen 8.000 m und 10.000 m eine Luftschicht mit starken Winden zwischen ansonsten ruhigen Luftschichten, ist es möglich, eine Prognose zu erstellen, wie diese Winde das Leichtbauluftfahrzeug bezüglich seiner Position beeinflussen (beispielsweise seitlich verschieben, sog. drift), bevor das Leichtbauluftfahrzeug den besagten Höhenstreifen durchquert hat.
Basierend auf den Informationen über das Luftfahrzeug kann ein digitales Modell hiervon erstellt werden. Das digitale Modell kann dann in einem Wetterszenario platziert werden, um die Auswirkungen des Wetters auf das digitale Modell des Leichtbauluftfahrzeugs zu ermitteln.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 90 zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge, insbesondere für große Flughöhen. Das System 90 weist eine Vorrichtung 100 zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge und ein Leichtbauluftfahrzeug 200 auf.
Die Vorrichtung 100 weist eine erste Schnittstelle 110, eine zweite Schnittstelle 120 und eine dritte Schnittstelle 130 auf. Weiterhin weist die Vorrichtung 100 eine Recheneinheit 140 und einen Datenspeicher 160 auf.
Die erste Schnittstelle 110 und die zweite Schnittstelle 120 sind mit der Recheneinheit 140 verbunden, um Daten austauschen zu können. Die Recheneinheit 140 kann ein herkömmlicher Computer oder ein Prozessor (CPU) sein. Die Recheneinheit 140 ist dergestalt vorbereitet und konfiguriert, dass sie die hierin beschriebenen Funktionen und Schritte ausführt.
Über die erste Schnittstelle 110 kann eine leitungslose Verbindung zu einer Schnittstelle 210 des Leichtbauluftfahrzeugs 200 hergestellt werden. Über diese Verbindung können Daten bidirektional oder unidirektional übertragen werden. Das Leichtbauluftfahrzeug 200 weist eine Positionsermittlungseinheit 220 auf. Die Positionsermittlungseinheit 220 ist beispielsweise ein GPS-Empfänger und ist ausgeführt, eine Position des Luftfahrzeugs 200 zu bestimmen. Positionsdaten und andere Daten das Leichtbauluftfahrzeug betreffend können über die Verbindung zwischen der Schnittstelle 210 und der ersten Schnittstelle 110 übertragen werden. Die Schnittstelle 210 und die Schnittstelle 110 können beispielsweise Antennen sein.
Das Leichtbauluftfahrzeug 200 weist auch eine Telemetriedatenerfassung 230 auf. Die Telemetriedatenerfassung 230 ist beispielsweise ein Verbund aus einer Mehrzahl von Sensoren, welche an dem Rumpf und anderen Komponenten (Antrieb, Energiespeicher, Steuerklappen, etc.) des Leichtbauluftfahrzeugs sowie möglichen Nutzlasten angeordnet sind, so dass Informationen über das Leichtbauluftfahrzeug, seine Komponenten und die Nutzlast erfasst werden können. Die Telemetriedatenerfassung kann auch einen oder mehrere Vibrationssensoren enthalten, um Vibrationen des Luftfahrzeugs zu erfassen. Die Informationen, welche die Sensoren erfassen, werden ebenfalls mittels der Schnittstelle 210 zu der Schnittstelle 110 der Vorrichtung 100 übertragen.
Die Sensoren werden in geeigneter Weise an dem Leichtbauluftfahrzeug, seinen Komponenten und der Nutzlast angebracht. Die Sensoren können die von ihnen erfassten physikalischen Parameter leitungslos oder über einen Leitungsverbund an eine Übertragungseinheit (nicht gezeigt) übertragen. Die Übertragungseinheit bereitet die Daten auf (beispielsweise mittels Analog-Digital-Wandlung) und gibt diese an die Schnittstelle 210 weiter, wo die Daten dann leitungslos an die erste Schnittstelle 110 übertragen werden.
Die zweite Schnittstelle 120 dient dazu, Daten von einer Wetterinformationsquelle 300 zu empfangen. Die zweite Schnittstelle 120 kann beispielsweise ein Netzwerkanschluss sein, um die Wetterinformationsquelle 300 über ein zwischengeschaltetes Netzwerk (beispielsweise das Internet) zu erreichen.
Von der Wetterinformationsquelle können Wetterdaten der Vergangenheit und Wettervorhersagen abgerufen werden. Aus den Wetterdaten der Vergangenheit wird das in 1 gezeigte Wetterdatendiagramm erstellt. Dieses Wetterdatendiagramm dient hauptsächlich der strategischen Flugplanung. Wettervorhersagen hingegen dienen vorrangig der operationellen Flugplanung eines bereits im Einsatz befindlichen Leichtbauluftfahrzeugs.
Die dritte Schnittstelle 130 dient dazu, eine Anzeigeeinheit 150 anzuschließen und anzusteuern. Die Anzeigeeinheit 150 kann auch als Teil der Vorrichtung 100 ausgestaltet sein. Die Anzeigeeinheit kann ein Monitor oder ein Display sein, auf welchem ein Ausschnitt einer Landkarte, die Position des Luftfahrzeugs angezeigt wird.
Auf der Anzeigeeinheit kann das Wetterdatendiagramm aus 1 angezeigt werden. Um die operationelle Flugplanung zu vereinfachen, kann auf der Anzeigeeinheit das aktuelle Wetter und/oder eine Wettervorhersage angezeigt werden. Die Anzeige kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass sie einen Kartenausschnitt anzeigt, welcher den Flugpfad für einen bestimmten Zeitraum abdeckt. Bei diesem bestimmten Zeitraum kann es sich beispielsweise um die Zeitdauer handeln, zu dem aktualisierte Wetterdaten erwartet werden. Es kann auch die Zeitdauer sein, welche zwischen zwei Aktualisierungsvorgängen der Wetterdaten liegt.
Auf der Anzeigeeinheit können die Wetterdaten der aktuellen Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs angezeigt werden. Sieht die Flugplanung vor, dass die Flughöhe sich verändert, kann für jede Position auf der Karte das Wetter für die dort geplante Flughöhe angezeigt werden.
Der Datenspeicher 160 dient dazu, Wetterdaten abzuspeichern und für die spätere statistische Auswertung vorzuhalten. Der Datenspeicher kann beispielsweise eine Festplatte sein.
Die Recheneinheit 140 kann ein Prozessor sein, welcher ausgeführt ist, die hierin beschriebenen Schritte auszuführen, um die strategische und/oder die operationelle Flugplanung zu unterstützen. Beispielsweise ist die Recheneinheit 140 ein Computer oder ein Teil eines Computers, welcher Anweisungen ausführt, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen.
3 zeigt ein Verfahren 400 zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge 200, insbesondere für große Flughöhen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: in einem ersten Schritt 410 Einlesen von Luftfahrzeugdaten betreffend das Leichtbauluftfahrzeug 200, wobei die Luftfahrzeugdaten zumindest Flugeigenschaften und Funktionen des Leichtbauluftfahrzeugs enthalten; in einem zweiten Schritt 420 Erhalten von Wetterdaten von einer Wetterinformationsquelle 300, wobei die Wetterdaten zumindest Wetterdaten aus der Vergangenheit enthalten und zumindest Luftbewegungen in einem Höhenprofil zwischen einer maximalen Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs und der Erdoberfläche enthalten; in einem dritten Schritt 430 Abgleichen der Luftfahrzeugdaten mit den Wetterdaten; und in einem vierten Schritt 440 Ermitteln, ob das Leichtbauluftfahrzeug bei den erhaltenen Wetterdaten und unter Zugrundelegung der Luftfahrzeugdaten manövrierfähig ist.
Die Schritte können auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Die hier angegebene Nummerierung sieht keine zwingende Reihenfolge vor. Beispielsweise ist es möglich, den Schritt 420 vor dem Schritt 410 auszuführen.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung ist es möglich, in Abhängigkeit der Wetterdaten ein geeignetes Luftfahrzeug für einen bestimmten Zeitraum und einen bestimmten Ort auszuwählen, um eine Mission auszuführen. Zeigen beispielsweise die historischen Wetterdaten an, dass ein Leichtbauluftfahrzeug den Wetterbedingungen zu einem bestimmten Zeitraum nicht standhalten kann, kann ein anderes Luftfahrzeug gewählt werden, um die entsprechende Mission durchzuführen.
Insbesondere ist es möglich, Missionen von langer Dauer frühzeitig zu planen und operationell zu begleiten. Leichtbauluftfahrzeuge wie hierin beschrieben können beispielsweise für Überwachung- und Aufklärungsflüge mit einer Dauer von mehreren Tagen oder mehreren Wochen eingesetzt werden. In Abhängigkeit der Mission wird das Leichtbauluftfahrzeug mit einer entsprechenden Nutzlast ausgestattet, beispielsweise mit optischen Kameras, Wärmebildkameras oder anderen Sensoren, um die Umgebung oder die Erdoberfläche zu erfassen. Ein Leichtbauluftfahrzeug kann im Verbund mit anderen Leichtbauluftfahrzeugen auch verwendet werden, um eine Infrastruktur für ein Telekommunikationsnetzwerk aufzubauen und Endgeräten auf der Erdoberfläche zur Verfügung zu stellen. Mehrere Leichtbauluftfahrzeug können in der Stratosphäre nahezu statisch ihre Position halten und untereinander mittels Richtfunks oder einer optischen Datenverbindung verbunden sein. Daneben kann ein Leichtbauluftfahrzeug als Nutzlast eine Basisstation eines Mobilfunknetzes enthalten. Endgeräte auf der Erdoberfläche können eine leitungslose Verbindung zu der Basisstation herstellen. Ein ausgewähltes Leichtbauluftfahrzeug kann mit einer terrestrischen Netzwerkinfrastruktur verbunden sein, um an einem definierten Übergabepunkt die Daten der Verbindungen zwischen den Leichtbauluftfahrzeugen und den Endgeräten in dieses terrestrische Netzwerk einzuspeisen oder daraus zu empfangen und an die Endgeräte weiterzuleiten.
Die Leichtbauluftfahrzeuge haben typischerweise eine Einsatzhöhe oberhalb der Luftschicht, in welcher sich Wolken bilden und bewegen. Daher bietet es sich an, elektrische Energie mittels Fotovoltaik zu gewinnen, zumindest während des Tages. Diese Energie kann für den Antrieb und die Nutzlast des Leichtbauluftfahrzeugs verwendet werden. Elektrische Energie kann während des Tages einem aufladbaren Energiespeicher (Akku, wiederaufladbare Batterien) zugeführt werden, um auch in der Nacht Energie zur Verfügung zu haben.
4 zeigt schematisch wie Wetterdaten sowie Vorhersagen verarbeitet werden, um die Unsicherheit der Vorhersagen zu ermitteln. Diese Schritte werden von der Recheneinheit 140 ausgeführt, indem dafür die von der Wetterinformationsquelle 300 empfangenen und in dem Datenspeicher 160 gespeicherten Wetterinformationen verwendet werden.
Zu einem ersten Zeitpunkt T0 werden Wetterdaten WO von der Wetterinformationsquelle 300 bereitgestellt. Diese Wetterdaten enthalten zunächst eine Information A betreffend das aktuelle Wetter und Vorhersagen V1 und V2 betreffend die Zukunft. Auch wenn in 4 die Vorhersagen über lediglich zwei zukünftige Zyklen gezeigt sind, können die Vorhersagen sich über mehr als die beiden zukünftigen Zyklen erstrecken.
Zu einem zweiten Zeitpunkt T1 werden Wetterdaten W1 von der Wetterinformationsquelle 300 bereitgestellt. Wie auch die Wetterdaten WO enthalten auch die Wetterdaten W1 eine Information A' betreffend das aktuelle Wetter und Vorhersagen V1' und V2'. Die Information A' der Wetterdaten W1 betreffen den gleichen Zeitraum wie die Information V1 der Wetterdaten W0.
Somit kann über einen Vergleich von A' und V1 die Genauigkeit der Vorhersage in den Wetterdaten W0 bestimmt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass Wetterdaten üblicherweise selbst bei der erstmaligen Verfügbarkeit einen vergangenen Zustand der Wetterlage abbilden und ein paar Minuten oder gar Stunden alt sein können. Aus diesem Grund ist es hilfreich, die Unsicherheit von Vorhersagen zu kennen.
Zu einem dritten Zeitpunkt T2 werden Wetterdaten W2 von der Wetterinformationsquelle 300 bereitgestellt. Wie auch die Wetterdaten W0 und W1 enthalten auch die Wetterdaten W2 eine Information A" betreffend das aktuelle Wetter und Vorhersagen V1" und V2". Die Information A" der Wetterdaten W2 betreffen den gleichen Zeitraum wie die Information V1' der Wetterdaten W1 und V2 der Wetterdaten W0.
Somit kann über einen Vergleich von A'' und V1' die Genauigkeit der Vorhersage in den Wetterdaten W2 bestimmt werden. Der Abgleich von A' mit V1 und A'' mit V1' liefert die Unsicherheit der kurzfristigen Wettervorhersage (jeweils einen Zyklus rückblickend), wohingegen der Abgleich von A'' mit V2 und A''' mit V2' eine Unsicherheit der längerfristigen Vorhersage angibt. Somit ist auch die Unsicherheit in Abhängigkeit des Alters der jüngsten verfügbaren Wetterdaten ermittelbar. Tendenziell nimmt diese Unsicherheit zu, je mehr Zeit seit dem letzten Aktualisieren der Wetterdaten vergangen ist. Je größer der zeitliche Abstand zwischen den jüngsten verfügbaren Wetterdaten und dem Ermitteln des Einflusses der vorhergesagten Wetterdaten auf das Luftfahrzeug, desto größer ist die Unsicherheit des ermittelten Einflusses. Die Recheneinheit 140 kann diesen zeitlichen Abstand für das Ermitteln des Einflusses berücksichtigen, beispielsweise mit einem in Abhängigkeit von dem zeitlichen Abstand exponentiell wachsenden Multiplikator.
Typischerweise werden aktualisierte Wetterdaten in einem Abstand von 6 Stunden geliefert. Solange diese Wetterdaten tatsächlich alle 6 Stunden geliefert werden, kann es ausreichend sein, die Abweichung zwischen A' und V1, A'' und V1', usw. zu ermitteln. Es kann allerdings sinnvoll sein, auch die längerfristige Abweichung über mehr als einen zukünftigen Zyklus (also zwischen A'' und V2, A''' und V2') zu ermitteln, um für den Fall von ausbleibenden Wetterdaten ebenfalls einen Einfluss auf das Luftfahrzeug ermitteln zu können.
Die Wetterdaten werden in dem Datenspeicher 160 gespeichert. Die Abweichung zwischen Vorhersage aus einem vorangegangenen Empfangsschritt und tatsächlicher Wetterlage in einem unmittelbar folgenden Empfangsschritt wird durch den Prozessor laufend ermittelt. Um eine höhere statistische Aussagekraft zu erreichen, kann diese Abweichung über mehrere Tage oder sogar Wochen ermittelt werden.
Die so ermittelte Abweichung ist das Maß der Unsicherheit bei der Berechnung des Einflusses der Wetterdaten auf ein Luftfahrzeug bei ansonsten bekannten oder vorgegebenen Bedingungen. Die Unsicherheit dient dazu, um einen an sich genau berechenbaren Einfluss des Wetters auf das Luftfahrzeug mit einer Bandbreite möglicher Abweichungen zu versehen. Somit kann die Flugroute mit einem statistisch wahrscheinlichen Bewegungskorridor versehen werden.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ oder „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichenliste

90: System
100: Vorrichtung zum Erstellen einer Flugplanung eines Luftfahrzeugs
110: erste Schnittstelle
120: zweite Schnittstelle
130: dritte Schnittstelle
140: Recheneinheit
150: Anzeigeeinheit
160: Datenspeicher
200: Luftfahrzeug
210: Datenübertragungsschnittstelle
220: Positionsermittlungseinheit
230: Telemetriedatenerfassung
300: Wetterinformationsquelle

Claims

Vorrichtung (100) zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge (200), die Vorrichtung aufweisend: eine erste Schnittstelle (110), welche ausgeführt ist, Luftfahrzeugdaten betreffend das Leichtbauluftfahrzeug (200) zu erhalten, wobei die Luftfahrzeugdaten zumindest Flugeigenschaften und Funktionen des Leichtbauluftfahrzeugs enthalten; eine zweite Schnittstelle (120), welche ausgeführt ist, Wetterdaten von einer Wetterinformationsquelle (300) zu erhalten, wobei die Wetterdaten zumindest Wetterdaten aus der Vergangenheit enthalten und zumindest Luftbewegungen in einem Höhenprofil zwischen einer maximalen Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs und der Erdoberfläche enthalten; eine Recheneinheit (140), welche ausgeführt ist, die Luftfahrzeugdaten mit den Wetterdaten abzugleichen und zu ermitteln, ob das Leichtbauluftfahrzeug bei den erhaltenen Wetterdaten und unter Zugrundelegung der Luftfahrzeugdaten manövrierfähig ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Recheneinheit (140) ausgeführt ist, basierend auf den Luftfahrzeugdaten ein Modell des Leichtbauluftfahrzeugs zu erstellen und mit diesem Modell einen Flug unter Zugrundelegung der Wetterdaten in einem vorgegebenen örtlichen Bereich zu simulieren, wobei das Leichtbauluftfahrzeug einer vorgebbaren Flugtrajektorie folgt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Recheneinheit (140) ausgeführt ist, Wetterdaten aus einer Vielzahl von Jahren in einem Wetterdatendiagramm zusammenzuführen und die Luftfahrzeugdaten mit dem zusammengeführten Wetterdatendiagramm abzugleichen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei die Recheneinheit (140) ausgeführt ist, eine Manövrierfähigkeit des Leichtbauluftfahrzeugs für verschiedene Flughöhen basierend auf dem Wetterdatendiagramm zu ermitteln und auszugeben.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wetterdaten zumindest einen Parameter aus der folgenden Gruppe von Parametern enthalten: Windgeschwindigkeit bezogen auf eine oder mehrere Höhenwerte über Normalnull, Windrichtung, Niederschlagsmenge, Bewölkung, vertikale Windgeschwindigkeit.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgeführt ist, über die zweite Schnittstelle (120) zusammen mit den Wetterdaten eine Wettervorhersage von der Wetterinformationsquelle (300) in sich wiederholenden Empfangsschritten zu erhalten, wobei die Wettervorhersage sich zumindest auf Luftbewegungen in einem Höhenprofil zwischen einer maximalen Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs und der Erdoberfläche bezieht.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei die Recheneinheit (140) ausgeführt ist, die Wettervorhersagen aus einem vorangegangenen Empfangsschritt mit tatsächlichen Wetterdaten aus einem nachfolgenden Empfangsschritt abzugleichen und eine Abweichung zwischen den Wettervorhersagen aus dem vorangegangenen Empfangsschritt und den tatsächlichen Wetterdaten des nachfolgenden Empfangsschrittes zu ermitteln, um hieraus eine Unsicherheit der Wettervorhersage zu bestimmen.
System (90) zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge (200) und zum Betreiben eines solchen Leichtbauluftfahrzeugs, das System aufweisend: ein Leichtbauluftfahrzeug (200) mit einer Positionsermittlungseinheit (220) und einer Telemetriedatenerfassung (230); eine Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei die Positionsermittlungseinheit (220) ausgeführt ist, eine Position des Leichtbauluftfahrzeugs mit Bezug zu der Erdoberfläche zu bestimmen und an die Vorrichtung zu übertragen; wobei die Telemetriedatenerfassung (230) ausgeführt ist, Parameter des Leichtbauluftfahrzeugs zu erfassen und an die Vorrichtung zu übertragen; wobei die Vorrichtung ausgeführt ist, basierend auf der übertragenen Position des Leichtbauluftfahrzeugs und den Parametern des Leichtbauluftfahrzeugs sowie den Wetterdaten zu ermitteln, ob das Leichtbauluftfahrzeug manövrierfähig ist.
System (90) nach Anspruch 8, wobei die Telemetriedatenerfassung (230) eine Mehrzahl von Sensoren aufweist; wobei jeder Sensor der Mehrzahl von Sensoren ausgestaltet ist, einen Parameter des Leichtbauluftfahrzeugs zu erfassen; wobei die Parameter des Leichtbauluftfahrzeugs aus der folgenden Gruppe von Parametern ausgewählt sind: strukturelle Integrität eines Rumpfes des Leichtbauluftfahrzeugs, Bedienbarkeit von Steuerklappen, Antriebsleistung, Wirkungsgrad der Energieerzeuger, Ladezustand der Energiespeicher, Energieabnahme durch Verbraucher.
Verfahren zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge (200) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte: Einlesen von Luftfahrzeugdaten betreffend das Leichtbauluftfahrzeug (200), wobei die Luftfahrzeugdaten zumindest Flugeigenschaften und Funktionen des Leichtbauluftfahrzeugs enthalten; Erhalten von Wetterdaten von einer Wetterinformationsquelle (300), wobei die Wetterdaten zumindest Wetterdaten aus der Vergangenheit enthalten und zumindest Luftbewegungen in einem Höhenprofil zwischen einer maximalen Flughöhe des Leichtbauluftfahrzeugs und der Erdoberfläche enthalten; Abgleichen der Luftfahrzeugdaten mit den Wetterdaten; Ermitteln, ob das Leichtbauluftfahrzeug bei den erhaltenen Wetterdaten und unter Zugrundelegung der Luftfahrzeugdaten manövrierfähig ist.