DE102023105952A1

DE102023105952A1 - Verfahren zum Übermitteln eines Notrufdatensatzes aus einem sich im Flug befindenden Flugauto über eine Notrufeinrichtung an eine Notrufempfangsstation, Notrufeinrichtung für ein Flugauto und System umfassend eine Notrufeinrichtung und eine Notrufempfangsstation

Info

Publication number: DE102023105952A1
Application number: DE102023105952.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kevering
Original assignee: Cariad SE
Current assignee: Cariad SE
Priority date: 2023-03-10
Filing date: 2023-03-10
Publication date: 2024-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übermitteln eines Notrufdatensatzes aus einem sich im Flug befindenden Flugauto über eine im Flugauto angeordnete Notrufeinrichtung an eine Notrufempfangsstation. Das Verfahren umfassend die folgenden Schritte: Prüfen einer Notfallbedingung und bei erfüllter Notfallbedingung, Erfassen von Flugzustandsdaten durch zumindest eine Flugsensoreinrichtung des Flugautos, Erzeugen rettungsbezogener Informationsdaten in Abhängigkeit von den Flugzustandsdaten, Erstellen des Notrufdatensatzes umfassend die rettungsbezogenen Informationsdaten, Übermitteln des Notrufdatensatzes durch die Notrufeinrichtung an die Notrufempfangsstation, Ermitteln eines Einsatzortes aus dem empfangenen Notrufdatensatz durch die Notrufempfangsstation und Ausgabe eines Ausgabesignals durch die Notrufempfangsstation in Abhängigkeit des Einsatzortes. Zudem umfasst die Erfindung eine Notrufeinrichtung sowie eine Notrufempfangsstation und ein System bestehend aus Notrufeinrichtung und Notrufempfangsstation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übermitteln eines Notrufdatensatzes aus einem sich im Flug befindenden Flugauto über eine im Flugauto angeordnete Notrufeinrichtung an eine Notrufempfangsstation.
Anfang 2022 wurde in der Europäischen Union das erste Flugauto zertifiziert, das heißt für den Flugverkehr zugelassen. Ein Flugauto ist ein Vehikel, das dazu ausgelegt ist und auch dafür zugelassen sein kann, am Straßenverkehr teilzunehmen und auch fliegen kann wie ein Flugzeug und auch für den Flugverkehr zugelassen sein kann. Gemäß einer EU-Verordnung muss ein bodengebundenes Fahrzeug, das für den Straßenverkehr zugelassen werden soll und über eine Kleinstserie, die 200 Fahrzeuge umfasst, hinaus gebaut wird, über eine festgelegte Notrufeinrichtung verfügen.
Die US 2021/0291871 A1 offenbart eine Notrufeinrichtung für ein autonom fahrendes Vehikel ohne Insasse, wobei die Notrufeinrichtung dazu eingerichtet ist, einen autonomen Fahrmodus des Vehikels zu erfassen, ein Auftreten eines Schocks zu erfassen und zu erfassen, dass sich kein Insasse im Vehikel befindet.
Aus der US 2022/0030408 A1 ist ein erstes Kommunikationsgerät eines ersten Vehikels bekannt, das dazu eingerichtet ist, ein Auftreten eines Unfalls des ersten Vehikels festzustellen und bei Auftreten eines Unfalls einen ersten Notruf in einem ersten Umkreis um das erste Vehikel durch eine erste Vehikel-zu-Vehikel-Kommunikationseinheit abzusetzen, und ein zweites Kommunikationsgerät, das dazu eingerichtet ist, eine Rettungsantwort als Antwort auf einen Notruf auszusenden.
Nachteilig an dem bekannten Stand der Technik ist, dass die Besonderheit einer Notfallsituation eines sich im Flug befindenden Vehikels nicht berücksichtigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen unnötigen Zeitverlust bei der Bergung eines im Flug verunfallten Flugautos und bei der Rettung von durch einen Absturz des Flugautos möglicherweise verletzten Personen zu vermeiden.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Übermitteln eines Notrufdatensatzes aus einem sich im Flug befindenden Flugauto über eine im Flugauto angeordnete Notrufeinrichtung an eine Notrufempfangsstation bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:

Prüfen einer Notfallbedingung, wobei Prüfen hier bedeutet, dass zeitlich wiederkehrend, zum Beispiel alle 10 bis 30 Sekunden, durch die Notrufeinrichtung Flugzustandsdaten mit vorbestimmten Soll-Werten abgeglichen werden. Ab einer jeweils vorbestimmten Abweichung der einzelnen, von den Flugzustandsdaten umfassten Flugzustandsgrößen von den jeweiligen vorbestimmten Soll-Werten kann eine Notfallbedingung als gegeben oder erfüllt erkannt werden. Flugzustandsgrößen können zum Beispiel ein Treibstofftankfüllstand, eine Motordrehzahl, ein Schmierstofffüllstand, eine translatorische Beschleunigung, eine translatorische Geschwindigkeit, eine Rotationsbeschleunigung, eine Rotationsgeschwindigkeit und/oder Ein Betriebs- oder Funktionszustand eines Steuerelements wie einem Höhen- oder Seitenruder sein. Eine Notfallbedingung kann zum Beispiel als erfüllt erkannt werden, wenn ein flugsicherheitskritischer Zustand festgestellt wird. Ein flugsicherheitskritischer Zustand kann sein, dass nur noch 5 bis 10% der maximal im Flugauto mitführbaren Treibstoffmenge verfügbar ist, der Motor oder die Antriebseinrichtung des Flugautos, die das Flugauto in der Luft antreibt, ausgefallen oder abgeschaltet ist, eine vorbestimmte Fall- oder Steiggeschwindigkeit über- oder unterschritten wird, eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit und/oder -beschleunigung des Flugautos um eine räumliche Achse des Flugautos über- oder unterschritten wird. Zudem kann ein flugsicherheitskritischer Zustand festgestellt werden, wenn ein Steuerelement des sich im Flug befindenden Flugautos ausgefallen ist wie zum Beispiel ein Höhen- und/oder ein Seitenruder und/oder ein Strömungsabriss an den Tragflächen, ein sogenannter Stall, festgestellt wird.

Bei erfüllter Notfallbedingung schließt sich ein Erfassen von Flugzustandsdaten durch zumindest eine Flugsensoreinrichtung des Flugautos an.
Unter der Flugsensoreinrichtung kann eine aus dem Stand der Technik bekannte Einrichtung verstanden werden, die eine IMU (Inertial Measurement Unit), zum Beispiel durch das Gerät Xsens ™ des Unternehmens Movella ™ umfasst. Eine IMU kann zum Erfassen von translatorischen und rotatorischen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten eingerichtet sein. Zudem kann die Flugsensoreinrichtung zumindest einen Anstellwinkelsensor und/oder einen Stall-Sensor umfassen. Mit Anstellwinkel ist hier der Winkel zwischen der Längsachse des fliegenden Flugautos und der Richtung der Geschwindigkeit der Luft gemeint, die dem fliegenden Vehikel entgegenströmt. Zudem kann die Flugsensoreinrichtung zum Beispiel durch eine GNSS-Empfangseinrichtung (Global Navigation Satellite System) wie eine GPS-Empfangseinrichtung (Global Positioning System) dazu eingerichtet sein, eine Geschwindigkeit und/oder Position des Vehikels zu bestimmen, umfassend die Höhe und die auf die Erdoberfläche nach unten projizierte Position des Vehikels, zum Beispiel beschrieben in Längen- und Breitengraden, zu bestimmen oder zu erfassen. Zusätzlich kann die Flugsensoreinrichtung als Sensoren einen in seiner Funktionsweise auf einem Staurohr oder einem Pitotrohr basierenden Fahrtmesser zur Geschwindigkeitsmessung, ein Variometer zur Erfassung der Steig- und Sinkgeschwindigkeit, ein Kursmessgerät zum Erfassen der Flugrichtung, eine Zeiterfassungseinrichtung, die eine Uhrzeit und/oder ein Datum erfassen kann, und/oder einen Wendehorizont zur Lageerfassung aufweisen. Die Flugsensoreinrichtung kann durch Druckmesser, Temperaturmesser, Dichtemesser, Luftfeuchtigkeitsmesser und/oder Windmesser als Sensoren dazu eingerichtet sein, Atmosphärendaten wie zum Beispiel eine Windgeschwindigkeit, eine auf die momentane Flughöhe bezogene Luftdichte, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und/oder Umgebungsluftdruck zu messen. Die Sensoren der Flugsensoreinrichtung und die Flugsensoreinrichtung selbst können eine von zum Beispiel Luftzertifizierungsrichtlinien vorgeschriebene Redundanz aufweisen. Redundanz bedeutet, dass für ein Bauteil oder eine Funktionsgruppe ein oder mehrere gleichartige Ersatzbauteile oder Ersatzfunktionsgruppen in einem Flugzeug oder hier in dem Flugauto verbaut sind, sodass bei einem Ausfall sofort das gleiche Bauteil oder die gleiche Funktionsgruppe einsatzbereit zur Verfügung steht.
Ein sich daran anschließender Verfahrensschritt umfasst ein Erzeugen rettungsbezogener Informationsdaten in Abhängigkeit von den Flugzustandsdaten, wobei die rettungsbezogenen Informationsdaten von der Flugsensoreinrichtung erfasste Flugzustandsdaten umfassen können. Rettungsbezogen bedeutet hier, dass die rettungsbezogenen Informationsdaten Werte, Angaben und/oder Daten umfassen, die für eine Bergung eines abgestürzten Flugautos und/oder Rettung zumindest eines darin befindlichen Insassen für Rettungskräfte notwendig sind oder sein können.
Daran anschließend werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt: ein Erstellen des Notrufdatensatzes umfassend die rettungsbezogenen Informationsdaten, ein Übermitteln des Notrufdatensatzes durch die Notrufeinrichtung an die Notrufempfangsstation, ein Ermitteln eines Einsatzortes aus dem empfangenen Notrufdatensatz durch die Notrufempfangsstation und Ausgabe eines Ausgabesignals durch die Notrufempfangsstation in Abhängigkeit des Einsatzortes.
Zusätzlich zu den rettungsbezogenen Informationsdaten kann der Notrufdatensatz eine Uhrzeit und/oder einen Zeitstempel im UTC-Format (Universal Time Coordinated) umfassen, wodurch ein Zeitpunkt angegeben werden kann, an dem die rettungsbezogenen Informationsdaten erfasst und/oder zusammengestellt wurden. Zusätzlich zu den rettungsbezogenen Informationsdaten kann der Notrufdatensatz eine Angabe eines Koordinatensystems umfassen, auf das sich die durch die rettungsbezogenen Informationsdaten umfassten Werte, Angaben und/oder Daten beziehen, die in einem Koordinatensystem angegeben werden. Zusätzlich oder alternativ können die rettungsbezogenen Informationsdaten selbst die Uhrzeit, das Datum und/oder die Angabe des Koordinatensystems umfassen.
Der Einsatzort kann eine Position auf der Erdoberfläche sein, die Rettungskräfte anfahren können, um nächstmöglich an einen Aufschlagspunkt (Aufschlagsort) oder eine Absturzstelle eines abgestürzten Flugautos zu gelangen, zum Beispiel eine Position, die entlang eines Verkehrswegenetzes durch ein bodengebundenes Fahrzeug oder Rettungsfahrzeug anfahrbar ist. Das Ausgabesignal kann Geokoordinaten, wie eine Längen- und Breitengradangabe des Einsatzortes umfassen und von einer Anzeigeeinrichtung, wie einem Display oder Bildschirm, angezeigt werden und/oder eine Navigationsanweisung umfassen, die von zumindest einem Navigationsgerät empfangen werden kann, wobei das Navigationsgerät nach dem Empfangen der Navigationsanweisung eine Zielführung zu dem Einsatzort starten kann.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Notrufeinrichtung nach erfüllter Notfallbedingung und Übermittlung des Notrufdatensatzes zeitlich wiederkehrend, zum Beispiel alle 30 bis 180 Sekunden einen neuen oder aktuellen Notrufdatensatz erzeugt und an die Notrufempfangsstation übermittelt. Es kann eine Abbruchbedingung vorgesehen sein, bei deren Erfüllung kein neuer oder aktueller Notrufdatensatz erzeugt oder übermittelt wird. Eine solche Abbruchbedingung kann zum Beispiel ein Feststellen eines Bodenkontakts des Flugautos mit der Erdoberfläche sein. Jeder neu oder aktuell erzeugte Notrufdatensatz kann neu oder aktuell erzeugte rettungsbezogene Informationsdaten umfassen, die in Abhängigkeit neu oder aktuell erfasster Flugzustandsdaten erzeugt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Notrufempfangsstation den Einsatzort fortlaufend aktualisieren kann.
Insgesamt ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren der Vorteil, dass ein Rettungseinsatz für ein sich im Absturz befindliches Flugauto beziehungsweise für dessen mögliche Insassen bereits geplant und begonnen werden kann, noch bevor das Flugauto abgestürzt ist. Dadurch kann einerseits möglichweise verletzten Personen an einer Absturzstelle schneller Hilfe geleistet werden, als wenn die Rettungskräfte erst nach dem Absturz zur Absturzstelle ausrücken. Andererseits können Sachschäden an der Absturzstelle, die durch zum Beispiel sich beim Absturz entzündenden Treibstoff des Flugautos entstehen können, durch eine bereits vor dem Absturz alarmierte Feuerwehr begrenzt werden. Zudem ergibt sich durch das selbsttätige Übermitteln des Notrufdatensatzes der Vorteil, dass auch von Flugautos ein Notruf abgesetzt wird, in denen ein Insasse den Notruf nicht selbst absetzen kann, weil er beispielsweise bewusstlos ist. Ein weiterer Vorteil liegt in der verringerten Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer sowie der Rettungskräfte selbst: Da die Rettungskräfte schon vor einem Absturz eine Absturzstelle anfahren können, ist der Zeitdruck und somit die Verkehrsgefährdung durch die Erfindung geringer, als wenn die Rettungskräfte erst nach einem Absturz alarmiert werden und dann möglichst schnell möglichen Verletzten zu Hilfe eilen müssen.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die rettungsbezogenen Informationsdaten durch Zusammenstellen folgender von der zumindest einen Flugsensoreinrichtung gemessenen Flugzustandsdaten erstellt:

einer vektoriellen Geschwindigkeit und einer Position und bevorzugt einer jeweiligen Verdrehung des Flugautos um drei Raumachsen und/oder einer jeweiligen Winkelbeschleunigung und/oder einer Winkelgeschwindigkeit des Flugautos um drei Raumachsen.

Mit anderen Worten sollen zumindest die wichtigsten Flugzustandsdaten des Flugautos bereitgestellt werden, anhand derer die Schwere einer Notfallsituation eingeschätzt werden kann, in der sich das Flugauto befindet.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass sich anhand dieser gemessenen und in den rettungsbezogenen Informationsdaten zusammengestellten Flugzustandsdaten eine besonders kritische oder gefährliche Notfallsituation erkennen lässt. Anhand der vektoriellen Geschwindigkeit lässt sich Beispiel erkennen, wie steil und wie schnell das Flugauto auf den Boden zufliegt. Wird durch eine Winkelgeschwindigkeit um zumindest eine Raumachse eine Drehung des Flugautos angezeigt, kann das auf eine Manövrierunfähigkeit des Flugautos und einen kurz bevorstehenden Absturz hinweisen.
Vektorielle oder auch gerichtete physikalische Größen, wie zum Beispiel Kraft, Beschleunigung und Geschwindigkeit sind durch einen Betrag und eine Richtung gekennzeichnet. Für die vektorielle Geschwindigkeit bedeutet das hier, dass der Betrag, der zum Beispiel in Knoten, Kilometer pro Stunde und/oder Metern pro Sekunde erfasst und angegeben werden kann, und die Richtung der Fluggeschwindigkeit des Flugautos von der Flugsensoreinrichtung erfasst und von den rettungsbezogenen Informationsdaten umfasst werden. Die Richtung der Fluggeschwindigkeit kann in einem ECI- (Earth Centered Inertial), einem ECEF-(Earth Centered Earth Fixed) und/oder einem in der Luftfahrt üblichen NED-Koordinatensystem (North-East-Down-System) angegeben werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Geschwindigkeitsrichtung in Form der einzelnen Geschwindigkeitskomponenten in Richtung von Koordinatenhauptachsen des verwendeten Koordinatensystems, wie zum Beispiel einer x-, y- und z-Richtung, angegeben werden. Mit den drei Raumachsen ist sind hier und im Folgenden diese Koordinatenhauptachsen eines der oben erwähnten Koordinatensysteme gemeint.
Die Position kann zum Beispiel die senkrecht von dem Flugauto entlang des Gravitationsvektors auf die Erdoberfläche projizierte geografische Position des Flugautos auf die Erdoberfläche sein und zudem die Höhe des Flugautos zum Beispiel über dem Meeresspiegel und/oder über der Erdoberfläche direkt entlang des Gravitationsvektors unter dem Flugauto umfassen und von der GNSS-Empfangseinrichtung der Flugsensoreinrichtung ermittelt oder erfasst werden, wobei die projizierte geografische Position zum Beispiel in Längen- und Breitengrad oder durch ein Wertepaar einer geodätischen Länge und einer Geodätischen Breite angegeben sein kann.
Die Verdrehung beschreibt die Lage des Flugautos im Raum, zum Beispiel die Verdrehung um jeweils drei Raumachsen oder Hauptachsen eines bekannten oder gegebenen Koordinatensystems, zum Beispiel dem NED-System. Die Verdrehung kann zum Beispiel von der IMU durch zweifache Integration der Winkelbeschleunigung ermittelt und/oder von dem Wendehorizont erfasst werden. Die Winkelbeschleunigung und die Winkelgeschwindigkeit können angeben, ob das Flugzeug zum Beispiel trudelt, also sich zumindest um eine Raumachse dreht und/oder ob die Drehung beschleunigt ist. Ein Trudeln kann zum Beispiel darauf hindeuten, dass eine aerodynamische Leitfläche in einer Anschlagsposition verklemmt oder ganz abgerissen ist, wie ein Höhen-, ein Seitenruder und/oder ein kompletter oder Teile eines Flügels. Mit Anschlagsposition ist hier eine maximale Auslenkung einer aerodynamischen Steuerfläche, wie zum Beispiel dem Höhenruder, gemeint. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Manövrierfähigkeit des Flugautos bestimmt werden kann und eine zum Beispiel schrauben- oder spiralförmige Abwärtsbewegung des Flugautos erkannt oder erfasst werden kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die rettungsbezogenen Informationsdaten durch Zusammenstellen einerseits folgender weiterer von der zumindest einen Flugsensoreinrichtung gemessenen Angaben erstellt:

einer flughöhenbezogenen Luftdichte und/oder
einer flughöhenbezogenen Lufttemperatur und eines flughöhenbezogenen Luftdrucks, und/oder einer vektoriellen flughöhenbezogenen Windgeschwindigkeit und/oder andererseits einer Gleitzahl, und/oder einer Längen-,Breiten- und Höhenangabe des Flugautos.

Mit anderen Worten sollen Angaben bereitgestellt werden, die für eine möglichst genaue Abschätzung eines aerodynamischen Verhaltens des Flugautos erforderlich sind.
Ein Bereitstellen dieser Angaben hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da dadurch ein Aktionsradius des Flugautos abgeschätzt werden kann.
Die flughöhenbezogene Luftdichte beschreibt die Dichte der Luft, also das Verhältnis von Luftmasse und dem von dieser Masse eingenommenen Volumen, gemessen von einem Dichtesensor der Flugsensoreinrichtung in der Höhe, in der sich das Flugauto zum Zeitpunkt einer Messung befindet. Flughöhenbezogen bedeutet auf die aktuelle Höhe des Flugautos über dem Meeresspiegel oder über der Erdoberfläche direkt unter dem Flugauto entlang des Gravitationsvektors bezogen. Die Luftdichte kann in der Einheit Kilogramm pro Kubikmeter Luft von einem Luftdichtesensor gemessen werden. Die Lufttemperatur kann in der Einheit Grad Celsius und/oder Kelvin durch einen Temperatursensor der Flugsensoreinrichtung gemessen werden. Der Luftdruck kann in der Einheit Bar und/oder in Pascal von einem Luftdrucksensor der Flugsensoreinrichtung gemessen werden. Zusätzlich oder alternativ kann aus der Lufttemperatur und dem Luftdruck die Luftdichte zum Beispiel gemäß dem allgemeinen Gasgesetz $(ρ = \frac{p}{R * T})$
berechnet werden, wobei p den Luftdruck, ρ die Luftdichte, R die spezifische Gaskonstante (hier von Luft) und T die Lufttemperatur bezeichnen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auch ohne einen Luftdichtesensor aus erfasstem Luftdruck und erfasster Lufttemperatur die Luftdichte bestimmt werden kann.
Analog zur oben beschriebenen vektoriellen Fluggeschwindigkeit kann von der Windgeschwindigkeit der Betrag und die Richtung von der Flugsensoreinrichtung erfasst werden, wobei Wind hier eine Strömung der Luft in der Atmosphäre bezeichnet. Zum Erfassen der Windgeschwindigkeit kann die Flugsensoreinrichtung Windgeschwindigkeitssensoren, die beispielsweise durch Staurohre oder Pitotrohre realisiert sein können, aufweisen. Bevorzugter Weise können dieser Windgeschwindigkeitssensoren an jeder Seite des Flugautos angebracht sein, also in Flugrichtung betrachtet an einer rechten und linken Seite, wo sich auch Einstiegstüren befinden können, an einer Ober- oder Dachseite, an einer Unter- oder Bodenseite sowie an einer Hinter- oder Heckseite und an einer Front- oder Vorderseite des Flugautos. Dadurch können Windgeschwindigkeiten von Winden, deren Richtung nicht parallel oder kollinear zur Flugrichtung verlaufen, gemessen oder erfasst werden. Die Windgeschwindigkeiten von Rücken- oder Gegenwinden können aus einer Differenz zwischen einer Fluggeschwindigkeit, die durch eine staudruck- oder staurohrbasierte Geschwindigkeitsmessung ermittelt wird, und einer ermittelten wahren Fluggeschwindigkeit ermittelt werden. Die wahre Fluggeschwindigkeit kann zum Beispiel von der GNSS-Empfangseinrichtung der Flugsensoreinrichtung ermittelt oder erfasst werden.
Die Gleitzahl ist ein Verhältnis zwischen Luftauftriebskraft, gleichbedeutend mit Luftauftrieb oder Auftrieb, und Luftwiderstandskraft, gleichbedeutend mit Luftwiderstand oder Widerstand, und gibt an, wie weit ein Flugkörper ohne Antrieb, also ohne einen Antrieb durch zum Beispiel einen Propeller- oder Düsenschub, bei einer gegebenen Höhe fliegen oder gleiten kann, bis er auf dem Boden auftrifft. Mit anderen Worten gibt die Gleitzahl ein Verhältnis von abgesunkener Höhe zu der entlang des Absinkens zurückgelegter Wegstrecke an. Weist das Flugauto beispielsweise eine Gleitzahl von 20 auf, gleitet es pro einem Meter Höhenverlust 20 Meter weit. Im angetriebenem Zustand gibt die Gleitzahl das Verhältnis von momentaner Gewichtskraft zu momentaner Schubkraft einer Antriebseinheit des Flugkörpers im Flug an, bei dem sich ein fliegendes Vehikel im Horizontalflug oder Geradeausflug halten kann. Durch die Gleitzahl lässt sich eine maximale Reichweite eines Flugkörpers bei gegebener Anfangshöhe eines Gleitfluges, also ohne zusätzlichen Antrieb, abschätzen. Die Luftwiderstandskraft wird allgemein gesprochen stets entgegen einer Flugrichtung, also in dieselbe Richtung, in der anströmende Luft auf ein Flugzeug aus Sicht des Piloten trifft. Die Auftriebskraft wirkt senkrecht zur Luftwiderstandskraft in einer Ebene, die die Luftwiderstandskraft mit der Vertikalen (bezogen auf den Erdgravitationsvektor) aufspannt. Zu beachten ist, dass die Luftwiderstands- und die Luftauftriebskraft abhängig vom verwendeten Koordinatensystem anteilig in die Richtungen der Hauptachsenrichtungen des verwendeten Koordinatensystems zerlegt und zusammengefasst werden.
Die Längen-, Breiten- und Höhenangabe des Flugautos beziehen sich auf geometrische Abmessungen des Flugautos. Die Längenangabe gibt eine Ausdehnung des Rumpfes des Flugautos in Längs-, Fahrt- oder Flugrichtung an sowie die gemittelte Länge der Flügel in Längsrichtung, die Breitenangabe gibt eine Ausdehnung des Flugautos in Querrichtung an, zum einen eine Rumpfbreite, also zum Beispiel einen Abstand zwischen Fahrer- und Beifahrertür, zum anderen die Spannweite der Flügel des Flugautos, und die Höhenangabe gibt die Ausdehnung senkrecht zur Breiten- und Höhenausdehnung des Flugautos an, zum Beispiel der Abstand zwischen dem Boden und dem Dach des Flugautos. Ist die Länge, Breite und Höhe eines Flugkörpers bekannt, ergibt sich zum einen der Vorteil, dass ein Luftwiderstand und einen Luftauftrieb des Flugautos abgeschätzt werden kann. Ein einfacher Ansatz eine Luftwiderstandskraft F_W einer zur Anströmungsrichtung schrägen oder geneigten Fläche abzuschätzen kann durch die Druckkraft beschrieben werden, die der Staudruck $\frac{ρ}{2} v^{2},$
mit der Dichte ρ und der Anströmgeschwindigkeit v, auf eine senkrecht zur Anströmungsrichtung der Luft projizierte Fläche A_pr einer schrägen Fläche ausübt: $F_{W} = \frac{ρ}{2} v^{2} * A_{p r}$
Der Luftauftrieb kann in Abhängigkeit des Anstellwinkels und einer durch die Längen-, Breiten- und Höhenangabe gegebene Geometrie des Flugautos, insbesondere einer Flügelgeometrie, durch Näherungsformeln abgeschätzt werden.
Zusätzlich oder alternativ können die rettungsbezogenen Informationsdaten eine Auftriebspolare und eine Widerstandspolare umfassen. Diese Polaren werden vom zum Beispiel vom Hersteller eines Luftfahrzeugs ermittelt und beschreiben die Aerodynamik des Fluggeräts. Aus der Auftriebspolaren kann ein Auftriebsbeiwert in Abhängigkeit des Anstellwinkels ermittelt werden. Mittels des Auftriebsbeiwerts kann aus der Widerstandspolaren der zu dem Auftriebsbeiwert gehörige Widerstandsbeiwert ermittelt werden. Aus dem Auftriebsbeiwert kann der Luftauftrieb und aus dem Widerstandsbeiwert kann der Luftwiderstand des Luftfahrzeugs in Verbindung mit dem Staudruck und einer Referenzfläche ermittelt oder berechnet werden. Die Referenzfläche kann zusammen mit den Polaren vom Hersteller angegeben sein.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Luftwiderstand und der Luftauftrieb des Flugautos genauer ermittelt werden können als durch die Anwendung von Näherungsformeln, die auf der Geometrie des Flugautos basieren.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden durch die rettungsbezogenen Informationsdaten ein geschätzter Aufschlagspunkt und/oder ein Aufschlagszeitpunkt des Flugautos umfasst, die durch ein Ermitteln eines Schnittpunktes einer durch Durchführung einer Flugverlaufssimulation approximierten Flugtrajektorie des Flugautos mit einem Bodenprofil der Erdoberfläche bestimmt werden.
Mit anderen Worten soll durch die rettungsbezogenen Informationsdaten ein Auftreffpunkt und/oder ein Auftreffzeitpunkt des Flugautos auf der Erdoberfläche umfasst sein. Diese können mittels einer Flugverlaufssimulation abgeschätzt oder berechnet werden.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Rettungskräften für die Planung eines Rettungseinsatzes bereits ein möglicher Absturzort und/oder eine -zeit bereitgestellt werden kann, noch während sich das Flugauto in der Luft befindet. Dadurch können die Rettungskräfte im Falle eines Absturzes des Flugautos bereits in der Nähe der Absturzstelle sein und einem möglicherweise bei dem Absturz verletzten Insassen schneller Hilfe leisten, als wenn sie erst nach dem Absturz zur Absturzstelle ausrücken.
Die Flugtrajektorie beschreibt eine Flugbahn des Flugautos bis zu diesem Auftreffpunkt oder Aufschlagspunkt, der wiederum einen Schnittpunkt der Flugtrajektorie mit der Erdoberfläche darstellt. Die Flugtrajektorie kann durch die Flugverlaufssimulation approximiert werden. Die Flugverlaufssimulation kann zum Beispiel als eine 3-DoF (Degree of Freedom, Freiheitsgrade), bei der das Flugauto als Punktmasse betrachtet wird oder als 6-DoF-Simulation ausgeführt sein. Bei der 6-DoF-Simulation wird zusätzlich zur 3-DoF-Simulation die Lage des Flugautos im Raum entlang der Flugtrajektorie berechnet und berücksichtigt, zum Beispiel bei der Abschätzung oder Berechnung des Luftwiderstandes und des Luftauftriebs des Flugautos, da aus der Lage der Anstellwinkel ermittelt werden kann. Der Aufschlagspunkt ergibt sich als Schnittpunkt der approximierten Flugtrajektorie mit der Erdoberfläche. Die Flugverlaufssimulation kann zum Beispiel auf ein hinterlegtes Erdoberflächenprofil und/oder ein Atmosphärenmodell, wie zum Beispiel auf die US-Standardatmosphäre 1976, zurückgreifen. Das Erdoberflächenprofil kann insbesondere ein Höhenprofil der Erdoberfläche umfassen.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Aufschlagspunkt (und der dazugehörige Aufschlagszeitpunkt) auf einer Erhebung wie einem Hügel oder Berg ermittelt werden kann. Bei einer flachen oder ebenen Modellierung der Erdoberfläche würde der Aufschlagspunkt fälschlicherweise erst weiter entfernt entlang der Flugtrajektorie angenommen werden, da ein Schnittpunkt der Flugtrajektorie mit einer Erhebung der Erdoberfläche wie einem Hügel nicht ermittelt werden kann.
Der Ablauf einer Flugverlaufssimulation sei hier am Beispiel einer 3-DoF-Betrachtung in einem kartesischen Koordinatensystem (x-,y- und z-Achse stehen jeweils senkrecht aufeinander) für ein Flugzeug im Gleitflug, also ohne Antrieb, skizziert. Da der Flugkörper oder hier das Flugauto zu einer Punktmasse vereinfacht wird, kann eine Verdrehung um jeweils eine der drei unabhängigen Achsen des Koordinatensystems vernachlässigt werden und es werden nur Translationen betrachtet, also die Bewegungen entlang dieser drei Achsen, die überlagert die Gesamtbewegung ergeben. Ausgegangen werden kann von den Beschleunigungen in Richtung der jeweils der x-, y- und z-Achse des Koordinatensystems, die wiederum aus Kräften in Richtung der jeweiligen Achsen resultieren (entspricht einem Gleichgewicht aller von außen auf einen Körper wirkenden „realen“ Kräfte und der d'Alembertschen Trägheitskraft). Bei einem zum Beispiel kinematischen kartesischen Koordinatensystem sei die x-Achse in Flugrichtung, die y-Achse senkrecht dazu zur rechten Flügelspitze hin zeigend und die z-Achse nach unten zur Erdoberfläche hin orientiert, wobei sich der Koordinatenursprung mit dem Flugkörper oder Flugauto mitbewegt. Die Beschleunigung in x-Richtung ergibt sich im hier betrachteten nicht angetrieben Fall (Gleitflug) aus dem Luftwiderstand, die Beschleunigung in z-Richtung aus der momentanen Gewichtskraft auf den Flugkörper und dem Luftauftrieb und die Beschleunigung in y-Richtung kann sich aus einem Seitenwind ergeben. Aus der ersten Integration der Gleichungen der Beschleunigungen zum Beispiel nach der Zeit ergeben sich die jeweiligen Geschwindigkeiten in die drei Achsrichtungen, die durch eine weitere Integration den Ort oder die Position entlang der drei Achsen ergeben und somit also die sogenannten Bewegungsgleichungen. Durch die Bewegungsgleichungen kann ein Zusammenhang zwischen der Position und der Flugzeit des Flugautos bereitgestellt sein. Da jedoch zum Beispiel entlang der x-Achse die momentane x-Geschwindigkeit abhängig von dem (integrierten) Luftwiderstand ist, der über den Staudruck $(\frac{ρ}{2} v^{2})$
jedoch selbst abhängig von der momentanen Gesamtgeschwindigkeit ist, die sich trigonometrisch in die x-, y- und z-Geschwindigkeitsanteile aufspaltet, lässt sich das Gleichungssystem nur numerisch und nicht analytisch lösen. Da die Bewegungsgleichungen über den Staudruck $(\frac{ρ}{2} v^{2})$
jedoch auch von der höhenabhängigen Dichte abhängen, kann die Dichte für die Flugverlaufssimulation durch an sich bekannte Gleichungen für die Normatmosphäre für jede Höhe entlang der Flugtrajektorie berechnet werden. Dadurch wird der Grad der Genauigkeit der berechneten Flugtrajektorie erhöht verglichen mit einem konstanten Wert für die Luftdichte, der für die Flugverlaufssimulation verwendet wird. Den Gleichungen für die Normatmosphäre werden jedoch Normwerte für Luftdruck, Lufttemperatur und Luftdichte zugrunde gelegt, wie zum Beispiel eine Normdichte auf einer Höhe vom 0 Metern über dem Meeresspiegel bei einer Temperatur von 15°C in dieser Höhe. Die Messung oder Berechnung der Luftdichte kann an einem heißen Tag, an dem die Temperatur bei 0 Metern über dem Meeresspiegel über 15°C liegt, verfeinert werden, indem eine Luftdichte, die in einer bekannten Höhe gemessen oder ermittelt wird, mit einem hinterlegten Atmosphärenmodell, wie dem Modell für die Normatmosphäre, abgeglichen wird und die Differenz zwischen Messwert und im Atmosphärenmodell hinterlegten Wert allen Luftdichtewerten aufgeschlagen wird, die anhand des Atmosphärenmodells ermittelt werden. In gleicher Weise kann auch mit den Werten für Luftdruck und Lufttemperatur verfahren werden, um mit zumindest einer Messung der jeweiligen Größen das hinterlegte Atmosphärenmodell an aktuelle Atmosphärenbedingungen anzupassen. Das angepasste Atmosphärenmodell kann für die Durchführung der Flugverlaufssimulation bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird durch die rettungsbezogenen Informationsdaten ein geschätzter Unschärferadius um den geschätzten Aufschlagspunkt des Flugautos umfasst.
Mit anderen Worten beschreibt der Unschärferadius ein Gebiet oder eine Fläche auf der Erdoberfläche um einen als nominell berechneten Aufschlagspunkt, in dem das Flugauto mit hoher Wahrscheinlichkeit abstürzt. Nominell bedeutet hier, dass für die Flugverlaufssimulationen dieses Aufschlagspunktes die Werte oder Parameter in der Form verwendet werden, wie sie von der Flugsensoreinrichtung bereitgestellt werden. Der Unschärferadius kann durch mehrere Flugverlaufssimulationen ausgehend von nominellen Parametern, mit denen der Aufschlagspunkt berechnet wird, durch eine Dispersionsrechnung ermittelt werden. Bei der Dispersionsrechnung können die Parameter, die in die Flugverlaufssimulation eingehen oder in der Flugverlaufssimulation verwendet werden, innerhalb festgelegter Wertebereiche variiert werden. Ermittelt der Hersteller des Flugautos eine Messgenauigkeit beispielsweise der Geschwindigkeitsmessung der Fluggeschwindigkeit von +/- 5% bezogen auf einen tatsächlichen Wert der Fluggeschwindigkeit, so kann für den gemessenen Geschwindigkeitswert eine Flugverlaufssimulation durchgeführt werden, die dann den nominellen Aufschlagspunkt ergibt. Zusätzlich können zwei weitere Flugverlaufssimulationen durchgeführt werden, einmal mit einem um 5% erhöhten Geschwindigkeitswert und einmal mit einem um 5% niedrigeren Geschwindigkeitswert verglichen mit dem von der Flugsensoreinrichtung gemessenen nominellen Geschwindigkeitswert. Analog können die maximal möglichen Abweichungen der für ein Ergebnis der Flugverlaufssimulation einflussreichsten Parameter zusammen variiert werden, sodass alle Variationskombinationen durchgerechnet werden. Hierzu kann bevorzugt eine Monte-Carlo-Simulation verwendet werden. Somit stellt der Unschärferadius eine Menge an Aufschlagspunkten dar, die durch jeweils eine Kombination von Parametervariationen berechnet wurden.
Eine andere Möglichkeit den Unschärferadius zu ermitteln, die weniger rechenintensiv ist als die Monte-Carlo-Simulation, besteht darin, den Unschärferadius durch Extremrechnungen einzugrenzen oder „abzustecken“. So können zum Beispiel nur vier Flugverlaufssimulationen durchgeführt werden, die jeweils alle Parametervarianten für eine geringste und eine maximale Reichweite sowie für eine maximale Links- und Rechtsablage verwenden. Eine geringste Reichweite ergibt sich zum Beispiel für eine Höhe und eine Geschwindigkeit an der unteren Grenze der Messgenauigkeit kombiniert mit dem maximal anzunehmenden Luftwiderstand und dem minimalen anzunehmendem Luftauftrieb. Die anderen drei Eckpunkte des Unschärferadius ergeben sich durch hierzu analoge Vorgehensweise.
Dadurch können Messungenauigkeiten zum Beispiel der Atmosphärendaten, der Windgeschwindigkeit, der momentanen Geschwindigkeit des Flugautos, des Luftwiderstands und/oder des Luftauftriebs des Flugautos berücksichtigt werden.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass trotz möglicher Messfehler oder Messungenauigkeiten der Flugsensoreinrichtung mit dem Unschärferadius ein Gebiet angegeben werden kann, in dem Rettungskräfte ein verunfalltes Flugauto mit hoher Wahrscheinlichkeit auffinden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Notrufeinrichtung bereitgestellt, die eine Steuereinrichtung und ein Sendegerät umfasst, wobei die Steuereinrichtung über eine erste Datenverbindung mit dem Sendegerät und über eine zweite Datenverbindung mit zumindest einer Flugsensoreinrichtung verbunden und eingerichtet ist
zum Prüfen einer Notfallbedingung und bei erfüllter Notfallbedingung zum Empfangen von Flugzustandsdaten aus der zumindest einen Flugsensoreinrichtung, zum Bilden rettungsbezogener Informationsdaten in Abhängigkeit der Flugzustandsdaten, zum Erstellen eines Notrufdatensatzes umfassend die rettungsbezogenen Informationsdaten und
zum Übermitteln des Notrufdatensatzes an eine Notrufempfangsstation mittels des Sendegeräts.
Das Sendegerät kann als Transceiver ausgestaltet sein, also zum Senden und Empfangen von analogen und/oder digitalen Daten eingerichtet sein. Das Sendegerät kann über elektromagnetische Wellen wie Funk, also zum Beispiel über WLAN (Wireless Local Area Network) und/oder Mobilfunk, Daten senden und empfangen und somit den Notrufdatensatz übermitteln. Die Datenverbindungen können als WLAN-Verbindungen und/oder als elektrische Leiter wie zum Beispiel stromführende Kabel ausgestaltet sein.
Die Steuereinrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung zum Prüfen einer Notfallbedingung zum Empfangen von Flugzustandsdaten aus der zumindest einen Flugsensoreinrichtung, zum Bilden rettungsbezogener Informationsdaten in Abhängigkeit der Flugzustandsdaten, zum Erstellen eines Notrufdatensatzes umfassend die rettungsbezogenen Informationsdaten und zum Übermitteln des Notrufdatensatzes mittels des Sendegeräts an eine Notrufempfangsstation eingerichtet ist. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Die Prozessoreinrichtung kann z.B. zumindest eine Schaltungsplatine und/oder zumindest ein SoC (System on Chip) aufweisen.
Die Steuereinrichtung kann als Mobiltelefon ausgeführt sein, wobei der Programmcode als Applikation auf einem digitalen Speicher hinterlegt sein kann, der von dem Mobiltelefon umfasst ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Mobiltelefon die Steuereinrichtung und das Sendegerät in sich vereinen durch eine auf dem digitalen Speicher des Mobiltelefons hinterlegte Applikation.
Neben der Steuereinrichtung kann auch das Sendegerät durch ein Mobiltelefon realisiert sein, das dazu eingerichtet ist, über elektromagnetische Wellen wie Funk, also zum Beispiel über WLAN und/oder Mobilfunk, Daten zu senden und zu empfangen und somit den Notrufdatensatz zu übermitteln.
Der Programmcode kann dazu eingerichtet sein, aus einem über die zweite Datenverbindung aus der Flugsensoreinrichtung von der Steuereinrichtung empfangenen Lufttemperatur und Luftdruckwert einen Luftdichtewert zu berechnen, zum Beispiel gemäß dem idealen Gasgesetz.
Zusätzlich kann der Programmcode dazu eingerichtet sein, eine Flugverlaufssimulation, insbesondere eine 3-DoF- und/oder eine 6-DoF-Simulation, durchzuführen, um eine Flugtrajektorie in beschriebener Weise zu berechnen.
Auf dem Datenspeicher der Steuereinrichtung kann ein Atmosphärenmodell hinterlegt sein, wobei der Programmcode dazu eingerichtet sein kann, das Atmosphärenmodell an aktuelle Atmosphärenbedingungen anzupassen, indem zumindest ein aus der Flugsensoreinrichtung empfangener und einer Höhe zugeordneter Messwert für Luftdruck, Lufttemperatur und/oder Luftdichte mit dem dieser Höhe im Atmosphärenmodell zugeordneten Wert verglichen wird.
Zusätzlich kann auf dem Datenspeicher ein Erdoberflächenprofil hinterlegt sein, das insbesondere ein Höhenprofil der Erdoberfläche umfasst. Insbesondere kann das Erdoberflächenprofil durch das Computerprogramm Google Earth™ bereitgestellt sein.
Die Notrufeinrichtung kann dazu eingerichtet sein nach erfüllter Notfallbedingung und Übermittlung des Notrufdatensatzes zeitlich wiederkehrend, zum Beispiel alle 30 bis 180 Sekunden einen neuen oder aktuellen Notrufdatensatz zu erzeugen und an die Notrufempfangsstation zu übermitteln. Jeder neu oder aktuell erstellte Notrufdatensatz kann neu oder aktuell erzeugte rettungsbezogene Informationsdaten umfassen, die in Abhängigkeit neu oder aktuell erfasster Flugzustandsdaten erzeugt werden.
Als eine Ausführungsform der Erfindung umfasst die Notrufeinrichtung als Sendegerät ein eCall-Gerät. Das eCall-Gerät kann ein nach dem Stand der Technik ausgeführtes Notrufgerät sein, wie es bei nicht flugfähigen bodengebunden Kraftfahrzeugen, die ab April 2018 in der Europäischen Union genehmigt werden, verpflichtend ist.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass kein zusätzliches Sendegerät im Flugauto verbaut werden muss und auch bei Notfallsituationen, die bei einem Flug mit einem Flugauto auftreten, auf die für das eCall-Gerät geschaffenen Infrastruktur zurückgegriffen werden kann.
Die Steuereinrichtung kann aus einem Betriebssensor einen Betriebsmodus empfangen, also ob das Flugauto bodengebunden oder als Luftfahrzeug betrieben wird. Der Betriebssensor kann Konfigurationen des Flugautos erfassen, die sich einem Betriebszustand zuordnen lassen. Als eine Konfiguration, die einen Flugbetriebsmodus anzeigt, kann der Betriebssensor zum Beispiel erfassen, ob ausfahrbare Flügel des Flugautos ausgefahren sind und/oder ob die Antriebskraft eines Motors auf Räder des Flugautos oder eine Luftantriebseinheit wie einen Propeller übertragen wird. Die Steuereinrichtung kann mit dem eCall-Gerät als Sendegerät über die beschriebene erste Datenverbindung oder über eien dritte Datenverbindung zum Übermitteln von digitalen oder analogen Daten verbunden sein.
Im Flugbetriebsmodus kann bei erfüllter Notfallbedingung oder bei betätigtem Notruftaster, der am eCall-Gerät angeordnet sein kann, die Steuereinrichtung den erstellten Notrufdatensatz als zu übermittelnden Datensatz an das eCall-Gerät übermitteln, sodass dieser auf den Flugbetrieb angepasste Notrufdatensatz von dem eCall-Gerät über die ihm auch im Bodenbetriebsmodus zur Verfügung stehende Infrastruktur übermittelt wird. Der Notrufdatensatz wird von dem eCall-Gerät im Flugbetrieb in derselben Weise und somit von den selben Empfängern empfangbar übermittelt wie im Bodenbetrieb. Bei betätigtem Notruftaster kann die Steuereinheit den Notrufdatensatz in der gleichen Weise erstellen wie bei dem Erfüllen einer Notfallbedingung. Zudem kann vorgesehen sein, dass das eCall-Gerät im Flugbetriebsmodus in genau gleicher Weise funktioniert, wie im Bodenbetriebsmodus. Dadurch wird der vom eCall-Gerät übermittelte Notrufdatensatz in der für den Bodenbetrieb und im e-Call-Gerät in für nicht flugfähige Fahrzeuge vorbestimmter Art und Weise erzeugt.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung eine Notrufempfangsstation, die dazu eingerichtet ist, einen Notrufdatensatz zu empfangen und an eine Berechnungseinrichtung zu übermitteln, die dazu eingerichtet ist einerseits aus den von dem Notrufdatensatz umfassten Daten einen Aufschlagspunkt zu berechnen und dem Aufschlagspunkt einen Einsatzort zuzuordnen und in Abhängigkeit des Einsatzortes ein Ausgabesignal auszugegeben, und/oder andererseits einen von dem Notrufdatensatz umfassten Aufschlagspunkt auszulesen und dem Aufschlagspunkt einen Einsatzort zuzuordnen und in Abhängigkeit des Einsatzortes ein Ausgabesignal auszugegeben.
Die Notrufempfangsstation kann zum Empfangen des Notrufdatensatzes ein Empfangsgerät aufweisen, das die von dem Sendegerät der Notrufeinrichtung ausgesendeten Daten empfangen kann.
Das Empfangsgerät kann über eine wie für die Notrufeinrichtung beschriebene erste Datenverbindung mit der Berechnungseinrichtung verbunden sein, wobei die Berechnungseinrichtung über eine wie für die Notrufeinrichtung beschriebene zweite Datenverbindung das Ausgabesignal an eine Anzeigeeinrichtung und/oder an zumindest ein Navigationsgerät zum Beispiel in einem Rettungsfahrzeug übertragen kann.
Der von der Notrufeinrichtung gesendete Notrufdatensatz kann von dem Empfangsgerät empfangen und an die Berechnungseinrichtung übermittelt werden. Der Notrufdatensatz kann die für eine Flugverlaufssimulation erforderlichen nominellen Daten und/oder nominellen Parameter umfassen, die zum Beispiel von der Notrufeinrichtung im Flugauto erfasst wurden. In diesem Fall kann die Berechnungseinrichtung analog zur Steuereinrichtung im Flugauto den nominellen Aufschlagspunkt in Geokoordinaten und den Aufschlagszeitpunkt, zum Beispiel im UTC-Format, berechnen.
Die Berechnungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen Aufschlagspunkt, einen Aufschlagszeitpunkt und/oder einen Unschärferadius aus einem von dem Empfangsgerät empfangenen Notrufdatensatz auszulesen und an die Anzeigevorrichtung zu übermitteln. Zusätzlich oder alternativ kann die Berechnungseinrichtung kann den Aufschlagspunkt, den Aufschlagszeitpunkt und/oder den Unschärferadius auf einer digitalen Karte markieren und als Ausgabesignal an die Anzeigevorrichtung zur Ausgabe übermitteln. Die Anzeigeeinrichtung kann als ein Display oder Bildschirm ausgeführt sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein System, das eine erfindungsgemäße Notrufeinrichtung für ein Flugauto und eine erfindungsgemäße Notrufempfangsstation umfasst.
Durch das System ergibt sich der Vorteil, dass sowohl ein Übermitteln eines Notrufdatensatzes aus einem Flugauto durch die Notrufeinrichtung sowie ein Empfangen und Auswerten des Notrufdatensatzes durch die an die Notrufempfangseinrichtung gewährleistet ist.
Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Notrufeinrichtung, der erfindungsgemäßen Notrufempfangsstation und des erfindungsgemäßen Systems, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Zum Umsetzen der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen Weiterbildungen sind für die erfindungsgemäße Notrufeinrichtung, die erfindungsgemäße Notrufempfangsstation und das erfindungsgemäße System entsprechende Mittel vorgesehen. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Notrufeinrichtung, der erfindungsgemäßen Notrufempfangsstation und des erfindungsgemäßen Systems hier nicht noch einmal beschrieben.
Als eine weitere Lösung umfasst die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Programmcode, der bei der Ausführung durch eine Prozessorschaltung eines Computers, eines Computerverbunds, die erfindungsgemäße Notrufeinrichtung, die erfindungsgemäße Notrufempfangsstation oder das erfindungsgemäße System diese veranlasst, Teilschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen Weiterbildungen auszuführen. Das Speichermedium kann z.B. zumindest teilweise als ein nichtflüchtiger Datenspeicher (z.B. als eine Flash-Speicher und/oder als SSD - solid state drive) und/oder zumindest teilweise als ein flüchtiger Datenspeicher (z.B. als ein RAM - random access memory) bereitgestellt sein. Das Speichermedium kann in der Prozessorschaltung in deren Datenspeicher angeordnet sein. Das Speichermedium kann aber auch beispielsweise als sogenannter Appstore-Server im Internet betrieben sein. Durch den Computer oder Computerverbund kann eine Prozessorschaltung mit zumindest einem Mikroprozessor bereitgestellt sein. Der Programmcode können als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache (z.B. C) und/oder als Programmskript (z.B. Python) bereitgestellt sein.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines im Absturz befindlichen Flugautos im Flug, das entlang einer approximierten Trajektorie auf einen Absturzpunkt zufliegt;
2 schematische Darstellung einer Notrufeinrichtung in einem Flugauto, die in Abhängigkeit von einer Flugsensoreinrichtung einen Notrufdatensatz generiert und an eine Notrufempfangsstation übermittelt.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt ein im Absturz befindliches Flugauto 10 mit einem Piloten 1 und einem Sendegerät 13 einer Notrufeinrichtung 11. Das Flugauto 10 kann entlang einer Flugtrajektorie 31 auf den Absturzpunkt 30 zufliegen. Die Notrufeinrichtung 11, die vom Flugauto 10 umfasst sein kann, kann über ein Sendegerät 13 einen Notrufdatensatz 18 an die Notrufempfangsstation 21 übermitteln. Die Flugtrajektorie 31 kann von der Notrufeinrichtung 11 approximiert oder berechnet sein. Ein Unschärferadius 32 kann einen um den berechneten Aufschlagspunkt 30 liegenden Unschärfebereich angeben, in dem das Flugauto 10 auf der Erdoberfläche aufschlagen kann, wenn eine Unschärfe oder Toleranz von Eingangswerten oder Parametern bei der Berechnung der Flugtrajektorie 31 berücksichtigt wird. Der Unschärferadius 32 und der Aufschlagspunkt 30 können von dem Notrufdatensatz 18, der an die Notrufempfangsstation übermittelt wird, umfasst sein. Die Notrufempfangsstation 21 kann den Notrufdatensatz 18 empfangen und in Abhängigkeit von dem Notrufdatensatz 18 ein Ausgabesignal 25 generieren. Das Ausgabesignal 25 kann einen Einsatzort 33 umfassen, der an eine Rettungskraft 34 übermittelt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Ausgabesignal 25 von einem Navigationsgerät in zum Beispiel einem Einsatzfahrzeug übermittelt werden, das daraufhin eine Routenführung zu dem Einsatzort 33 starten kann. Der Einsatzort 33 kann sich von den Aufschlagspunkt 30 dahingehend unterscheiden, dass er der dem Aufschlagspunkt 30 nächstmögliche Punkt entlang eines Straßenverkehrsnetzes sein kann. Der Einsatzort 33, der entlang des Verkehrswegenetzes gelegen sein kann, kann von der Rettungskraft 34 angefahren werden.
2 zeigt eine von dem Flugauto 10 umfasste Notrufeinrichtung 11, die mit einer Flugsensoreinrichtung 16 verbunden sein kann, die wiederum mit den Sensoren S verbunden sein kann. Die Notrufeinrichtung 11 kann eine Steuereinrichtung 12 umfassen, die über eine erste Datenverbindung 14 mit einem Sendegerät verbunden sein kann und über eine zweite Datenverbindung 15 mit der Flugsensoreinrichtung 16 verbunden sein kann. Die Steuereinrichtung 12 kann zeitlich wiederkehrend, also zum Beispiel alle 10 bis 30 Sekunden, von der Flugsensoreinrichtung 16 Sensordaten der Sensoren S empfangen. Die Sensordaten können mit in einem digitalen Speicher hinterlegten Soll-Werten der Sensordaten abgeglichen werden. Der digitale Speicher, auf dem die Soll-Daten hinterlegt sind, kann von der Steuereinrichtung 12 umfasst sein. Die Sensoren, die mit der Flugsensoreinrichtung 16 verbunden sein können, können zum Beispiel eine IMU, einen Motordrehzahlmesser, ein Pitot-Rohr oder einen Treibstofffüllstandssensor umfassen. Die Steuereinrichtung 12 kann so eingerichtet sein, dass bei einer Abweichung von Flugzustandsdaten von zumindest einem der Sensoren S, die über oder unter einem festgelegten Schwellenwert liegt, von den hinterlegten Soll-Daten abweichen, eine Notfallbedingung als erfüllt gelten kann. Zudem kann die Notrufeinrichtung 11 ein im Cockpit oder Fahrgastraum angeordnetes Bedienelement umfassen, bei dessen Betätigung oder Auslösung, zum Beispiel durch den Piloten, die Notfallbedingung ebenfalls erfüllt sein kann. Die Toleranzen um die hinterlegten Sensordaten, die von den Sensordaten der Sensoren S über- oder unterschritten werden müssen, damit die Notfallbedingung erfüllt ist, können ebenfalls auf dem digitalen Speicher hinterlegt sein, der von der Steuereinrichtung 12 umfasst ist. Bei erfüllter Notfallbedingung können von der Steuereinrichtung 12 der Notrufeinrichtung 11 Flugzustandsdaten 17 aus der Flugsensoreinrichtung 16 erfasst werden. Die Flugzustandsdaten 17 können zum Beispiel die Position, angegeben in GPS-Koordinaten, also zum Beispiel Längengrad, Breitengrad und Höhe umfassen, die vektorielle Geschwindigkeit des Flugzeugs, also Betrag und Richtung der momentanen Geschwindigkeit des Flugzeugs, zum Beispiel angegeben in einem NED-, körperfesten und/oder kinematischen Koordinatensystem, eine Windrichtung, eine der momentanen Flughöhe zugeordnete Luftdichte, Luftdruck und/oder Lufttemperatur, sowie die Lage des Fahrzeugs, also die Verdrehung des Flugzeugs um eine der drei Raumachsen, zum Beispiel angegeben im NED- und/oder kinematischen Koordinatensystem.
In einer Ausführungsform können rettungsbezogene Informationsdaten die Flugzustandsdaten 17 umfassen und zusätzlich zum Beispiel spezifische Eigenschaftswerte des Flugautos 10 umfassen, die die Flugbahn oder Flugtrajektorie 31 des Flugautos beeinflussen. Dazu können eine Gleitzahl, das momentane Gewicht des Flugautos 10, ein Luftwiderstand und/oder die Abmessungen des Flugautos 10 und/oder eine flughöhenbezogene Windgeschwindigkeit gehören. Zusätzlich zu den rettungsbezogenen Informationsdaten kann der Notrufdatensatz 18 einen Zeitstempel umfassen, der angibt, zu welchem Zeitpunkt die Flugzustandsdaten 17 ermittelt oder gemessen wurden, zum Beispiel in einem UTC-Format (Universal Time Coordinates). Der Notrufdatensatz 18 kann an die Notrufempfangsstation 21 über eine Datenverbindung übermittelt werden. Eine solche Datenverbindung kann zum Beispiel eine Mobilfunkverbindung sein, eine Satellitenverbindung, eine Funkverbindung und/oder eine Lichtsignalverbindung sein.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Notrufempfangsstation 21 den empfangenen Notrufdatensatz 18 an eine Berechnungseinrichtung 22, die von der Notrufempfangsstation 21 umfasst ist, übermitteln. Die Berechnungseinrichtung 22 kann dazu eingerichtet sein, eine Flugverlaufssimulation durchzuführen, durch die die Flugtrajektorie 31 des Flugautos ermittelt wird. Der Aufschlagspunkt 30 kann von der Berechnungseinrichtung 22 dadurch ermittelt werden, dass ein Schnittpunkt der Flugtrajektorie 31 mit einem Bodenprofil der Erdoberfläche bestimmt wird. Der Schnittpunkt, der den Aufschlagspunkt 30 darstellt, kann in GPS- und/oder Geokoordinaten angegeben sein. Zusätzlich zu dem Aufschlagspunkt 30 kann die Berechnungseinrichtung 22 dazu eingerichtet, um den Aufschlagspunkt 30 einen Unschärferadius 32 zu berechnen. Durch den Unschärferadius 32 können zum Beispiel Messungenauigkeiten bei der Erfassung der Parametern berücksichtigt werden, mit denen die Flugverlaufssimulation durchgeführt wird. So kann zum Beispiel der Luftwiderstand des Flugautos 10 um 10% erhöht werden und damit die Flugverlaufssimulation durchgeführt werden. Zusätzlich kann ein um 10% verringerter Luftwiderstand verwendet werden, um einen Aufschlagspunkt 30 zu berechnen. Ein Unschärfekreis um den Aufschlagspunkt 30 ergibt sich somit aus einer Punktwolke von Aufschlagspunkten, die jeweils mit einem variierten Parameter durchgeführt oder berechnet wurden. Das Ausgabesignal 25, das von der Berechnungseinrichtung 22 erzeugt werden kann, kann beispielsweise an eine Anzeigevorrichtung 24 übermittelt werden. Das Ausgabesignal 25 kann Positionsdaten des Aufschlagspunktes 30 und des Unschärferadius 32 umfassen, die auf einer digitalen Karte, die in der Berechnungseinrichtung 22 hinterlegt sein kann, markiert sein können. Diese Karte, die werden und dort zum Beispiel auf einer Karte, wie zum Beispiel Google Maps (TM), dargestellt werden. Dem Aufschlagspunkt 30 kann ein Einsatzort 33 durch die Berechnungseinrichtung 22 zugeordnet werden. Die Berechnungseinrichtung 22 kann zum Beispiel ausgehend von dem Aufschlagspunkt 30 einen Punkt ermitteln, der dem Aufschlagspunkt 30 am Nächsten liegt und durch das Straßenverkehrsnetz angefahren werden kann. Somit stellt dieser Punkt den Einsatzort 33 dar, an den Einsatzkräfte oder Rettungsfahrzeuge hingeschickt werden können. Dieser Einsatzort 33 kann ebenfalls von dem Ausgabesignal 25 umfasst sein und einerseits auf die Ausgabevorrichtung und/oder andererseits direkt auf das Navigationssystem eines Rettungsfahrzeugs 34 übermittelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform können der Aufschlagspunkt 30, der Unschärferadius 32 und/oder der Einsatzort 33 von der Steuereinrichtung 12 der Notrufeinrichtung 11 im Flugauto 10 berechnet werden und von dem Notrufdatensatz 18 umfasst sein.
Die Notrufeinrichtung 11 kann dazu eingerichtet sein, zeitlich wiederkehrend nach dem einmaligen Erfüllen einer Notfallbedingung, einen aktuellen Notrufdatensatz 18 zum Beispiel alle 10 bis 30 Sekunden zu erstellen und an die Notrufempfangsstation 21 zu übermitteln.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Notrufeinrichtung 11 als Sendegerät 13 ein eCall-Gerät umfassen. Bei erfüllter Notfallbedingung kann das eCall-Gerät den gleichen Datensatz versenden, der auch im bodengebundenen Betrieb des Flugautos 10 versendet wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 12 als Mobiltelefon ausgeführt sein, wobei der Programmcode als Applikation auf einem digitalen Speicher hinterlegt sein kann, der von dem Mobiltelefon umfasst ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Mobiltelefon die Steuereinrichtung 12 und das Sendegerät 13 in sich vereinen durch eine auf einem digitalen Speicher des Mobiltelefons hinterlegte Applikation.
Im Folgenden wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Erfindung beschreibt die Erweiterung eines bestehenden Datensatzes eines Notrufes (manuell oderautomatisch) vom (Flug-)Auto 10 zu einer Rettungsleitstelle oder Notrufempfangsstation 21, wie er beispielsweise von einem eCall-Gerät abgesetzt werden kann. Diese von der Erweiterung umfassten Daten werden benötigt, damit korrekte Schritte zur Rettung eingeleitet werden können:

- Erweiterung des Feldes „Fahrzeugtyp“ nach EN15722: Flugauto
- letzter bekannter Betriebszustand: Straßenfahrt oder Flug

Falls Flug der letzte bekannte Betriebszustand ist:

- Flughöhe bei Auslösung des Notrufes
- Fluggeschwindigkeit bei Auslösung des Notrufes
- Fluglage bei Auslösung des Notrufes: bspw. steigend, sinkend, halten der Höhe
- bei sinkendem Flug: prognostizierte Zeit bis Bodenkontakt bei gleichbleibender Flugbahn
- bei sinkendem Flug: prognostizierter Ort des Bodenkontaktes bei gleichbleibender Flugbahn.

Insgesamt ist somit ermöglicht, die Notrufdaten für Notrufe von Flugautos zu erweitern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 20210291871 A1 [0003]
US 20220030408 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Übermitteln eines Notrufdatensatzes (18) aus einem sich im Flug befindenden Flugauto (10) über eine im Flugauto (10) angeordnete Notrufeinrichtung (11) an eine Notrufempfangsstation (21) umfassend die folgenden Schritte: • Prüfen einer Notfallbedingung und bei erfüllter Notfallbedingung: • Erfassen von Flugzustandsdaten (17) durch zumindest eine Flugsensoreinrichtung (16) des Flugautos (10), • Erzeugen rettungsbezogener Informationsdaten in Abhängigkeit von den Flugzustandsdaten (17) • Erstellen des Notrufdatensatzes (18) umfassend die rettungsbezogenen Informationsdaten, • Übermitteln des Notrufdatensatzes (18) durch die Notrufeinrichtung (11) an die Notrufempfangsstation (21), • Ermitteln eines Einsatzortes (33) aus dem empfangenen Notrufdatensatz (18) durch die Notrufempfangsstation (21) und • Ausgabe eines Ausgabesignals (25) durch die Notrufempfangsstation (21) in Abhängigkeit des Einsatzortes (33).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die rettungsbezogenen Informationsdaten durch Zusammenstellen folgender von der zumindest einen Flugsensoreinrichtung (16) gemessenen Flugzustandsdaten (17) erstellt wird: • einer vektoriellen Geschwindigkeit und • einer Position und • bevorzugt o einer jeweiligen Verdrehung des Flugautos (10) um drei Raumachsen und/oder o einer jeweiligen Winkelbeschleunigung und/oder einer Winkelgeschwindigkeit des Flugautos (10) um drei Raumachsen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die rettungsbezogenen Informationsdaten durch Zusammenstellen einerseits folgender weiterer von der zumindest einen Flugsensoreinrichtung (16) gemessenen Angaben erstellt wird: • einer flughöhenbezogenen Luftdichte und/oder • einer flughöhenbezogenen Lufttemperatur und eines flughöhenbezogenen Luftdrucks und/oder • einer vektoriellen flughöhenbezogenen Windgeschwindigkeit und/oder • andererseits einer Gleitzahl und/oder • einer Längen-, Breiten- und Höhenangabe des Flugautos (10).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die rettungsbezogenen Informationsdaten ein geschätzter Aufschlagspunkt (30) und/oder ein Aufschlagszeitpunkt des Flugautos (10) umfasst werden, die durch ein Ermitteln eines Schnittpunktes einer durch Durchführung einer Flugverlaufssimulation approximierten Flugtrajektorie (31) des Flugautos (10) mit einem Bodenprofil der Erdoberfläche bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei durch die rettungsbezogenen Informationsdaten ein geschätzter Unschärferadius (32) um den geschätzten Aufschlagspunkt (30) des Flugautos (10) umfasst wird.
Notrufeinrichtung (11), die eine Steuereinrichtung (12) und ein Sendegerät (13) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (12) über eine erste Datenverbindung (14) mit dem Sendegerät (13) und über eine zweite Datenverbindung (15) mit zumindest einer Flugsensoreinrichtung (16) verbunden und eingerichtet ist • zum Prüfen einer Notfallbedingung und bei erfüllter Notfallbedingung: • zum Empfangen von Flugzustandsdaten (17) aus der zumindest einen Flugsensoreinrichtung (16), • zum Bilden rettungsbezogener Informationsdaten in Abhängigkeit der Flugzustandsdaten (17), • zum Erstellen eines Notrufdatensatzes (18) umfassend die rettungsbezogenen Informationsdaten und • zum Übermitteln des Notrufdatensatzes (18) an eine Notrufempfangsstation (21) mittels des Sendegeräts (13).
Notrufeinrichtung (11) nach Anspruch 6, wobei das Sendegerät (13) ein eCall-Gerät ist.
Notrufeinrichtung (11) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu eingerichtet ist, eine Flugtrajektorie (31) des Flugautos (10) durch Durchführung einer Flugverlaufssimulation zu approximieren und einen Schnittpunkt der approximierten Flugtrajektorie (31) mit einem Bodenprofil der Erdoberfläche zu berechnen und die Geokoordinaten des Schnittpunktes als geschätzten Aufschlagspunkt (30) für einen Notrufdatensatz (18) zu erzeugen.
Notrufempfangsstation (21), die dazu eingerichtet ist, einen Notrufdatensatz (18) zu empfangen und an eine Berechnungseinrichtung (22) zu übermitteln, die dazu eingerichtet ist • einerseits aus den von dem Notrufdatensatz (18) umfassten Daten einen Aufschlagspunkt (30) zu berechnen und dem Aufschlagspunkt (30) einen Einsatzort (33) zuzuordnen und in Abhängigkeit des Einsatzortes (33) ein Ausgabesignal (25) auszugegeben, und/oder • andererseits einen von dem Notrufdatensatz (18) umfassten Aufschlagspunkt (30) auszulesen und dem Aufschlagspunkt (30) einen Einsatzort (33) zuzuordnen und in Abhängigkeit des Einsatzortes (33) ein Ausgabesignal (25) auszugegeben.
System, welches eine Notrufeinrichtung (11) für ein Flugauto (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und eine Notrufempfangsstation (21) nach Anspruch 9 umfasst.