DE102021210076A1

DE102021210076A1 - Ferngesteuertes System und Verfahren zum Betreiben eines ferngesteuerten Systems

Info

Publication number: DE102021210076A1
Application number: DE102021210076.7A
Authority: DE
Inventors: Niels Brandenburger
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2023-03-16
Also published as: WO2023036915A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein ferngesteuertes System (1) umfassend mindestens eine erste Steuereinheit (2) und mindestens eine zu steuernde Systemkomponente (3), wobei die mindestens eine Steuereinheit (2) und die mindestens eine zu steuernde Systemkomponente (3) räumlich getrennt sind und über eine Datenverbindung (4) miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine Steuereinheit (2) derart ausgebildet ist, ein Statussignal (S) an die zu steuernde Systemkomponente (3) zu übertragen, wobei die Systemkomponente (3) derart ausgebildet ist, das Statussignal (S) zu empfangen und daraus auf eine vorhandene Datenverbindung (4) zu schließen, wobei die erste Steuereinheit (2) weiter derart ausgebildet ist, Steuersignale und/oder Bestätigungssignale (B) an die Systemkomponente (3) zu übertragen, wobei die Systemkomponente (3) derart ausgebildet ist, einen Betriebszustand unterschiedlich anzupassen, wenn das Statussignal (S) nicht empfangen wird oder die Steuersignale und/oder ein Bestätigungssignal (b) nicht empfangen wird sowie ein zugehöriges Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein ferngesteuertes System und ein Verfahren zum Betreiben eines ferngesteuerten Systems.
Ferngesteuerte Systeme sind aus den verschiedensten Technikgebieten bekannt. Dabei umfassen diese im Regelfall mindestens eine Steuereinheit und mindestens eine zu steuernde Systemkomponente. Ist die Systemkomponente dabei nicht in der Lage, selbstständig mittels eigener Sensorik seine Aufgabe durchzuführen, muss diese durch die Steuereinheit bzw. einen menschlichen Nutzer (Operateur) überwacht werden, sodass die Steuereinheit bzw. der menschliche Nutzer jederzeit eingreifen kann. Dabei ist es bekannt, dass sogenannte Totmannschalter zur Anwendung kommen. Hierzu muss der menschliche Nutzer dauerhaft oder nach Aufforderung eine Aktion durchführen (z.B. einen Schalter gedrückt halten), um seine Anwesenheit und Aufmerksamkeit zu signalisieren. Bei Ausbleiben eines solchen Signals stoppt die Systemkomponente oder geht in einen gesicherten Zustand über. Gleiches gilt, wenn die Überwachung automatisiert durch die Steuereinheit alleine ohne menschlichen Nutzer erfolgt.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein ferngesteuertes System weiter zu verbessern sowie ein geeignetes Verfahren zum Betreiben eines solchen ferngesteuerten Systems zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein ferngesteuertes System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das ferngesteuerte System umfasst mindestens eine erste Steuereinheit und mindestens eine zu steuernde Systemkomponente, wobei die mindestens eine Steuereinheit und die mindestens eine zu steuernde Systemkomponente räumlich getrennt sind und über eine Datenverbindung miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine erste Steuereinheit derart ausgebildet ist, ein Statussignal an die zu steuernde Systemkomponente zu übertragen, wobei die Systemkomponente derart ausgebildet ist, das Statussignal zu empfangen und daraus auf eine vorhandene Datenverbindung zu schließen, wobei die erste Steuereinheit weiter derart ausgebildet ist, Steuersignale und/oder Bestätigungssignale an die Systemkomponente zu übertragen, wobei die Systemkomponente derart ausgebildet ist, einen Betriebszustand unterschiedlich anzupassen, wenn das Statussignal nicht empfangen wird oder die Steuersignale und/oder ein Bestätigungssignal nicht empfangen wird. Beispielsweise kann bei einem ausgebliebenen Statussignal die Systemkomponente zunächst in einen Betriebsmodus geschaltet werden, bei dem eine Notabschaltung vorbereitet, aber noch nicht durchgeführt wird, wohingegen bei einem ausgebliebenen Bestätigungssignal sofort eine Notabschaltung erfolgt. Der Grundgedanke dabei ist, dass es aus verschiedenen Gründen stets zu einem kurzen Abriss der Datenverbindung kommen kann. Durch die Möglichkeit ein Ausbleiben eines Bestätigungssignals danach unterscheiden zu können, ob dies an der Datenverbindung oder am Ausbleiben des Bestätigungssignals aufgrund fehlender Aktion des Nutzers oder der Steuereinheit liegt, kann angemessener durch die Systemkomponente reagiert werden, insbesondere wird hierdurch eine zu häufige Abschaltung der Systemkomponente verhindert.
In einer Ausführungsform ist die Datenverbindung als Funkverbindung ausgebildet oder allgemein als drahtlose Datenverbindung. Insbesondere bei Funkverbindungen kann es aufgrund örtlicher Gegebenheit zu Funklöchern oder zu einer Überlastung eines Funkkanals kommen. Dabei kann nun weiter vorgesehen sein, dass eine mobile Systemkomponente eine Karte aufweist, in der derartige Funkstörungen eingezeichnet sind. Dabei kann sich die Systemkomponente lokalisieren (z.B. mittels GPS-Empfänger) und überprüfen, ob sie sich aktuell in einem Bereich mit Funkstörungen befindet. Somit kann ein Betriebszustand der Systemkomponente noch feiner abgestuft werden, da beispielsweise bei einem Datenabriss in einem eingezeichneten Funkloch mit einer erneuten Datenverbindung gerechnet werden kann, wenn sich die Systemkomponente wieder aus dem Funkloch entfernt. Erfolgt hingegen der Abriss der Datenverarbeitung in einem Gebiet, wo üblicherweise der Empfang gut ist, so spricht dies für ein längeranhaltendes Problem für die Datenverbindung.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Systemkomponente derart ausgebildet, ein Anforderungssignal an die erste Steuereinheit zu übermitteln, wobei die erste Steuereinheit ein Aufforderungssignal zur Eingabe einer spezifischen Bestätigung durch einen menschlichen Nutzer generiert, wobei die spezifische Bestätigung an die Systemkomponente übertragen wird. Somit wird das Bestätigungssignal nur nach Anforderung durch die Systemkomponente übertragen. Es ist aber auch möglich, dass das Bestätigungssignal periodisch zu festgelegten Zeitpunkten übertragen werden muss. In einem solchen Fall kann auf ein Anforderungssignal verzichtet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Systemkomponente derart ausgebildet, ein zweites Anforderungssignal an die erste Steuereinheit zu übertragen, mit dem die erste Steuereinheit aufgefordert wird, das Statussignal zu senden.
Dieses zweite Anforderungssignal hat mehrere Vorteile. Einerseits wird die Datenverbindung in beide Richtungen überprüft und andererseits kann so die Laufzeit der Daten bestimmt werden. Bevorzugt wird dabei das zweite Anforderungssignal unmittelbar vor dem ersten Anforderungssignal gesendet. Somit kann die Datenverbindung unmittelbar vor dem Aussenden des ersten Anforderungssignals überprüft werden. Weiter vorzugsweise ist das ferngesteuerte System derart ausgebildet, dass die Statussignale häufiger als die Bestätigungssignale übermittelt werden.
Hinsichtlich der verfahrensmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vollinhaltlich auf die vorangegangenen Ausführungen Bezug genommen werden.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Fernsteuerung eines Zuges, wo also der Zug die fernzusteuernde Systemkomponente ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines ferngesteuerten Systems.
In der 1 ist ein ferngesteuertes System 1 dargestellt, das eine erste Steuereinheit 2 und eine fernzusteuernde Systemkomponente 3 umfasst. Erste Steuereinheit 2 und fernzusteuernde Systemkomponente 3 sind räumlich getrennt und über eine funkbasierte Datenverbindung 4 miteinander verbunden. Hierzu ist die erste Steuereinheit 2 und die Systemkomponente 3 jeweils mit mindestens einer Antenne 5, 6 ausgebildet. Die Systemkomponente 3 weist eine zweite Steuereinheit 7, mindestens eine Aktorik 8 und einen Speicher 9 auf. Mittels der Aktorik 8 kann die zweite Steuereinheit 7 verschiedene Betriebszustände der Systemkomponente 3 einstellen (beispielsweise eine Geschwindigkeit durch Abbremsen oder Beschleunigen einstellen). Die erste Steuereinheit 2 ist mit einer Anzeige- und Bedieneinrichtung 10 verbunden, die mindestens ein Eingabeelement 11 aufweist. Über die Anzeige- und Bedieneinrichtung 10 kann ein menschlicher Nutzer (Operateur) Steuerbefehle für die Systemkomponente 3 eingeben, wobei dann die erste Steuereinheit 2 die Steuerbefehle aufbereitet und an die Systemkomponente 3 mittels der Datenverbindung 4 überträgt. Die zweite Steuereinheit 7 der Systemkomponente 3 empfängt dann die Steuerbefehle bzw. Steuersignale und steuert die Aktorik 8 entsprechend an.
Zur Überprüfung der Datenverbindung 4 sendet die Systemkomponente 3 ein zweites Anforderungssignal A2 an die erste Steuereinheit 2, die daraufhin als Antwort ein Statussignal S zurücksendet. Empfängt dann die zweite Steuereinheit 7 das Statussignal S, ist die Datenverbindung 4 funktionsfähig. Alternativ oder ergänzend kann die erste Steuereinheit 2 auch Statussignale S periodisch oder situativ auch ohne zweites Anforderungssignal A2 aussenden. Empfängt nun die zweite Steuereinheit 7 kein erwartetes Statussignal S, so ist die Datenverbindung 4 gestört, d.h. der menschliche Nutzer kann die Systemkomponente 3 aktuell nicht steuern. In diesem Fall kann die zweite Steuereinheit 7 zunächst feststellen, wo sich die Systemkomponente 3 aktuell befindet, wozu Daten einer Positionsbestimmungseinrichtung 12 ausgewertet werden. Anschließend wird mit Hilfe einer Karte aus dem Speicher 9 überprüft, ob die aktuelle Position häufig Funkstörungen aufweist, wobei aus den Daten der Karte auch geschätzt werden kann, wie lange die Datenverbindung gestört bleiben könnte. Abhängig von dem Ergebnis wird der Betriebszustand der Systemkomponente 3 angepasst. Insbesondere wenn der Abriss der Datenverbindung 4 unerwartet ist oder länger andauert, kann in einen Notbetrieb geschaltet werden. War der Datenabriss hingegen erwartbar und wird vermutlich nicht länger andauern, so wird der Betriebszustand beibehalten oder eine Vorkonditionierung vorgenommen, um beispielsweise schneller einen Notbetrieb durchführen zu können. Hierzu kann beispielsweise die Geschwindigkeit moderat gedrosselt werden.
Wurde hingegen auf das zweite Anforderungssignal A2 ein Statussignal S empfangen, so sendet die zweite Steuereinheit 7 ein erstes Anforderungssignal A1 an die erste Steuereinheit 2. Die erste Steuereinheit 2 empfängt dann das erste Anforderungssignal A1 und generiert ein Aufforderungssignal AUF, mit dem der menschliche Nutzer (Operateur) aufgefordert wird, eine spezifische Bestätigung vorzunehmen, um festzustellen, dass dieser anwesend und aufmerksam ist. Beispielsweise wird der Nutzer aufgefordert, das Eingabeelement 11 für eine bestimmte Zeit zu drücken (ggf. mehrmals). Diese spezifische Bestätigung des Nutzers wird von der ersten Steuereinheit 2 erfasst und ein Bestätigungssignal B an die Systemkomponente 3 bzw. die zweite Steuereinheit 7 übertragen. Empfängt dann die zweite Steuereinheit 7 das Bestätigungssignal B kann die Fernsteuerung unverändert fortgeführt werden. Bleibt hingegen das Bestätigungssignal B aus (beispielsweise weil der Nutzer das Eingabeelement 11 nicht betätigt hat), so steuert die zweite Steuereinheit 7 die Aktorik 8 derart an, dass ein Notbetrieb als Betriebszustand eingestellt wird und die Systemkomponente 3 beispielsweise angehalten wird.
Bezugszeichenliste

1): Ferngesteuertes System
2): Steuereinheit
3): Systemkomponente
4): Datenverbindung
5, 6): Antenne
7): zweite Steuereinheit
8): Aktorik
9): Speicher
10): Anzeige- und Bedieneinrichtung
11): Eingabeelement
12): Positionsbestimmungseinrichtung
A1): erstes Anforderungssignal
A2): zweites Anforderungssignal
AUF): Aufforderungssignal
B): Bestätigungssignal
S): Statussignal

Claims

Ferngesteuertes System (1) umfassend mindestens eine erste Steuereinheit (2) und mindestens eine zu steuernde Systemkomponente (3), wobei die mindestens eine Steuereinheit (2) und die mindestens eine zu steuernde Systemkomponente (3) räumlich getrennt sind und über eine Datenverbindung (4) miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine Steuereinheit (2) derart ausgebildet ist, ein Statussignal (S) an die zu steuernde Systemkomponente (3) zu übertragen, wobei die Systemkomponente (3) derart ausgebildet ist, das Statussignal (S) zu empfangen und daraus auf eine vorhandene Datenverbindung (4) zu schließen, wobei die erste Steuereinheit (2) weiter derart ausgebildet ist, Steuersignale und/oder Bestätigungssignale (B) an die Systemkomponente (3) zu übertragen, wobei die Systemkomponente (3) derart ausgebildet ist, einen Betriebszustand unterschiedlich anzupassen, wenn das Statussignal (S) nicht empfangen wird oder die Steuersignale und/oder ein Bestätigungssignal (b) nicht empfangen wird.
Ferngesteuertes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverbindung (4) als Funkverbindung ausgebildet ist.
Ferngesteuertes System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemkomponente (3) derart ausgebildet ist, ein Anforderungssignal (A1) an die erste Steuereinheit (2) zu übermitteln, wobei die Steuereinheit (2) ein Aufforderungssignal (AUF) zur Eingabe einer spezifischen Bestätigung durch einen menschlichen Nutzer generiert, wobei die spezifische Bestätigung als Bestätigungssignal (B) an die Systemkomponente (3) übertragen wird.
Ferngesteuertes System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemkomponente (3) derart ausgebildet ist, ein zweites Anforderungssignal (A2) an die erste Steuereinheit zu übertragen, mit dem die erste Steuereinheit (2) aufgefordert wird, das Statussignal (S) zu senden.
Ferngesteuertes System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ferngesteuerte System (1) derart ausgebildet ist, dass die Statussignale (S) häufiger als die Bestätigungssignale (b) übermittelt werden und/oder dass unmittelbar vor einem Bestätigungssignal (B) ein Statussignal (S) übermittelt wird.
Verfahren zu Betreiben eines ferngesteuerten Systems (1), mittels mindestens einer ersten Steuereinheit (2) und mindestens einer zu steuernden Systemkomponente (3), wobei die mindestens eine Steuereinheit (2) und die mindestens eine zu steuernde Systemkomponente (3) räumlich getrennt sind und über eine Datenverbindung (4) miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine erste Steuereinheit (2) ein Statussignal (S) an die zu steuernde Systemkomponente (3) überträgt, wobei die Systemkomponente (3) das Statussignal (S) empfängt und daraus auf eine vorhandene Datenverbindung (4) schließt, wobei die erste Steuereinheit (2) Steuersignale und/oder Bestätigungssignale (B) an die Systemkomponente (3) überträgt, wobei die Systemkomponente (3) einen Betriebszustand unterschiedlich anpasst, wenn das Statussignal (S) nicht empfangen wird oder die Statussignale und/oder ein Bestätigungssignal (B) nicht empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverbindung (4) als Funkverbindung ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemkomponente (3) ein Anforderungssignal (A1) an die erste Steuereinheit (2) übermittelt, wobei die erste Steuereinheit (2) ein Aufforderungssignal (AUF) zur Eingabe einer spezifischen Bestätigung durch einen menschlichen Nutzer generiert, wobei die spezifische Bestätigung an die Systemkomponente (3) als Bestätigungssignal (B) übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemkomponente (3) ein zweites Anforderungssignal (A2) an die erste Steuereinheit (2) überträgt, mit dem die erste Steuereinheit (2) aufgefordert wird, ein Statussignal (S) zu senden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Statussignale (S) häufiger als die Bestätigungssignale (B) übermittelt werden und/oder dass unmittelbar vor einem Bestätigungssignal ein Statussignal übermittelt wird.