-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft die Gebiete der Datenverarbeitung,
Einsatzplanung, Einsatzausführung
und des Digitalen Geländemodellierens
(DGMO). Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Verarbeiten und Analysieren Digitaler Geländehöhendaten
(DGHD) zur Einsatzplanung und Online-Neuplanung.
-
Allgemeiner
Stand der Technik
-
Digitale
Geländehöhendaten
(DGHD) bestehen im Allgemeinen aus einer zweidimensionalen Reihe
von Geländehöhenpunkten,
von denen jeder die Höhe
eines Geländepunkts über dem
Meeresspiegel angibt. Daher stellen sie eine zweckmäßige Geländekarte
für die
Computerdarstellung und -analyse dar. Anders als gewöhnliche
topographische Karten, die Gelände
durch durchgehende Konturlinien gleicher Höhen darstellen, besteht ein
DGHD aus gleich beabstandeten Geländehöhepunkten und wird zur Konstruktion
von Digitalen Geländemodellen (DGM)
entsprechend den besonderen Anforderungen der speziellen beabsichtigten
Verwendung analysiert und verarbeitet.
-
In
der
US 5,086,396 wird
beispielsweise zur Erzeugung von DGMs zur Unterstützung der
Flugnavigation und der Einsatzverwaltung ein DGHD verwendet, bei
dem die Abstände
zwischen benachbarten Punkten
300 Fuß betragen. Das DGHD wird zur Erzeugung
von DGMs verwendet, in denen Oberflächen, die potenzielle Gefahren
(z.B. Kollision) für
das Luftfahrzeug in seiner Höhe
darstellen, in verschiedenen Farben entsprechend ihrem Gefährlichkeitsgrad
dargestellt werden. Derartige DGMs können einfach erzeugt werden,
indem auf die DGHD ein Schwellwert bezüglich der Höhe des Luftfahrzeugs angelegt
wird. Dieser Arbeitsgang erfordert jedoch die Berechnung von jedem
einzelnen Punkt in dem interessierenden DGHD, was zu einer kostenintensiven
Berechnungszeit führen
kann.
-
Die
Berechnungskomplexität
und Verarbeitungszeit, die zum Analysieren von DGHD erforderlich
ist, kann ein noch größeres Problem
darstellen, wenn die Beziehungen zwischen den DGHD-Punkten untersucht
werden müssen,
um ausgeklügelte DGMs
zu extrahieren. In der
US 5,504,686 werden verschiedene
DGMs aus einem DGHD konstruiert, in dem die Abstände zwischen benachbarten Punkten in
der Regel 800 Meter betragen. In dem Patent werden für die Einsatzplanung „Verbergungsmöglichkeits"- und „Flugmöglichkeits"-DGMs erzeugt. Das „Verbergungsmöglichkeits"-DGM wird durch Einsetzen
einer „Verbergungsmöglichkeits-Transformation" an jeden einzelnen
Punkt in den DGHD erhalten. Die „Verbergungsmöglichkeits-Transformation" wird durch Berechnen
einer Sichtlinienfläche
zwischen jedem Punkt in dem DGHD und jedem einzelnen Punkt in einer
Fläche
mit einem Radius R erhalten (in der Größenordnung von 30 Meilen, d.h.
Berechnen einer Sichtlinienfläche
zu mehr als 11220 Punkten in diesem Radius). Analog wird das Flugmöglichkeits-DGM
durch Berechnen eines „Neigungs"-Werts zu jedem einzelnen Punkt in dem
DGHD erzeugt, welcher auf den Höhen
der acht in seiner Nähe
befindlichen Punkte basiert.
-
Durch
einen solchen Ansatz wird eine umfangreiche Datenbank erzeugt, von
der schließlich der
Großteil
unverwendet bleibt und daher unnötig ist.
Ein anderes Resultat dieses Ansatzes ist eine lange Speicher- und
Verarbeitungszeit, die zum Ausführen
einer spezifischen Abfrage in einer solchen Datenbank erforderlich
ist.
-
Die
Erzeugung derartiger ausgeklügelter DGMs
bringt, wie Fachleuten klar sein wird, viele komplexe Berechnungen
mit sich und führt
somit zu einer erheblich langen Berechnungszeit, die in Echtzeitanwendungen
nicht hinnehmbar ist. Es besteht daher ein großer Bedarf an verbesserten
DGHD-Verarbeitungs- und -Analyseverfahren, welche die schnellere
Verarbeitung ermöglichen
und weniger Berechnungen in dem DGM-Erzeugungsprozess mit sich bringen.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verfahrens und eines Systems für
die schnelle und effiziente Erzeugung von Digitalen Geländemodellen
(DGMO) unter Verwendung einer vereinfachten und kompakten Darstellung von
DGHD-Punkten.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens und eines Systems zur DGMO-Erzeugung, das für jeden Punkt
des interessierenden Gebiets einen minimalen Datensatz erfordert
und in einer komprimierten Form effizient gespeichert werden kann.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens und eines Systems zur Einsatzplanung mittels Geländeanalyse
und -untersuchung über
Online-Aktualisierung und -Abfragen von DGMOs.
-
Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens und eines Systems zur Erhöhung der Komprimierungsrate
der für
die Konstruktion von Digitalen Einsatzgeländemodellen (DEGMOs) für große Geländebereiche
erforderlichen Daten.
-
Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens und eines Systems zum Minimieren der Abfragezeit,
die notwendig ist, um die zur Konstruktion von DEGMOs erforderlichen
Informationen zu erhalten, und um relevante Daten von DEGMOs zu
erhalten.
-
Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens und eines Systems für die Online-Abfrage des Einsatzzustands,
wie beispielsweise die Exponierbarkeit von Gebieten, und Dominanz/Schwäche-Gebietskarten.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens und eines Systems für die Online-Analyse des Einsatzzustands
in Kombination mit Kommunikationsfähigkeit, Exponierbarkeit und
Einsatzbedingungen wie Wetterbedingungen und Fahrzeugleistungskurve.
-
Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden mit fortschreitender
Beschreibung ersichtlich werden.
-
Kurze Darstellung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zum Verarbeiten
und Analysieren von Geländedaten
zur Einsatzplanung und Einsatz-Neuplanung bereit. Der Begriff „Einsatzfahrzeug" (z.B. Luftfahrzeug)
wird hierin verwendet, um auf Transportmittel Bezug zu nehmen, die
in der Lage sind, die zur Ausführung
des Einsatzes erforderlichen Mittel (z.B. die Einsatzkräfte) entsprechend
der Einsatzaufgabe zu liefern. Mit dem Begriff „Fahrzeugleistung" soll auf die Merkmale
der Transportmittel, wie beispielsweise Schnelligkeit, physikalische Beschränkungen,
wie zum Beispiel die Höhe,
usw., Bezug genommen werden.
-
Der
Begriff Höhe
wird hierin verwendet, um auf die bezüglich des Meeresspiegels gemessene Höhe Bezug
zu nehmen, und die Begriffe „exponierbare
Höhe" und „Sichtlinie" werden hierin verwendet, um
auf DGHD- Punkte
Bezug zu nehmen, für
die von einem Punkt zu einem anderen Punkt ein Sichtkontakt hergestellt
werden kann, und sie sollen sich außerdem auf die unter Verwendung
optischer Ausrüstung,
wie zum Beispiel digitaler/analoger Kameras und anderer Arten von
Erfassungsgeräten,
erzielbare Sichtfähigkeit
beziehen. Der Begriff „Exponierbarkeitsbedingungen" bezieht sich auf
Geländemerkmale,
die die Bestimmung des Azimuths, der Entfernung und/oder der Höhe des Anflugs
ermöglichen,
in der ein Einsatzfahrzeug/Einsatzkräfte dem Einsatzziel gegenüber exponiert
sind und umgekehrt, das heißt, die
Geländemerkmale,
die die Bestimmung des Azimuths, der Entfernung und/oder der Höhe des Anflugs
ermöglichen,
in der das Einsatzziel dem Einsatzfahrzeug/den Einsatzkräften gegenüber exponiert
ist. Der Begriff „Beschränkungswinkel" bezieht sich auf
die Sichtbarkeitsbeschränkungen,
die infolge der Nutzlast des Einsatzfahrzeugs und/oder der optischen
Ausrüstung
(z.B. Kardanrahmenwinkel) vorliegen.
-
Der
Begriff Zustand des Einsatzfahrzeugs/der Einsatzkräfte bezieht
sich auf den exakten Standort und die Ausrichtung im dreidimensionalen Raum
des Einsatzfahrzeugs/der Einsatzkräfte. Der Zustand des Einsatzfahrzeugs/der
Einsatzkräfte
ist während
der Einsatzplanungsstufen normalerweise ungewiss und wird in der
Regel während
progressiver Stufen aufgelöst,
nachdem eine optimale Bahn bestimmt worden ist. Der Begriff Ziel
wird hierin verwendet, um auf Geländebodenpunkte Bezug zu nehmen,
die sich in dem interessierenden Einsatzgebiet befinden (z.B. Einsatzziel).
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System
zum Verarbeiten und Analysieren digitaler Geländedaten. Die Geländedaten
werden in Form von Digitalen Geländehöhendaten
(DGHD) erhalten. Der allgemeine Anflugazimuth des Einsatzfahrzeugs/der
Einsatzkräfte
und der Sichtbarkeitsbeschränkungswinkel
werden zum Festlegen von Richtungsfächern verwendet, wobei der
allgemeine Anflugazimuth vorzugsweise der Azimuth von einem Ausgangspunkt
zu dem Ziel des Einsatzfahrzeugs/der Einsatzkräfte ist. Die Richtungsfächer legen
eine Winkelfläche
fest und enthalten Datensätze
einschließlich
der Sichtlinienangaben zwischen einem Quellpunkt und anderen DGHD-Punkten
der Winkelfläche
des Fächers.
Die Winkelfläche des
Richtungsfächers
ist das Winkelgebiet, das einen Scheitelpunkt an dem Fächerquellpunkt
aufweist und eine Fläche,
die durch den Fächeröffnungswinkel,
den Fächerazimuth
und den Maximalbereich für die
Geländeanalyse
festgelegt ist, wobei der Fächerazimuth
vorzugsweise durch den Azimuth des Bisektors des Öffnungswinkels
festgelegt ist und der Maximalbereich für die Geländeanalyse die maximale Entfernung
zwischen dem Fächerquellpunkt
und anderen Punkten in der Winkelfläche des Fächers festlegt.
-
Mindestens
ein Richtungsfächer
wird aus mindestens einem Quellpunkt in den DGHD konstruiert, welcher
die Sichtlinienangaben zwischen dem Quellpunkt und den DGHD-Punkten,
die sich in dem Richtungsfächer
befinden, enthält.
Optional können die
Daten der Richtungsfächer
komprimiert werden, indem eine Datentransformation eingesetzt wird,
um eine kompakte Datenanordnung zu erhalten. Die Richtungsfächerdaten
können
dann zur Unterstützung
der Einsatzplanung mittels Abfragen zum Abfragen der komprimierten
Datensätze
verwendet werden, um Geländeinformationen
für gegebene
Anflugbedingungen zu erhalten.
-
Optional
wird der Fächerazimuth
entsprechend dem Anflugazimuth festgelegt. Der Fächeröffnungswinkel kann entsprechend
dem Sichtbeschränkungswinkel
ermittelt werden. Eine Winkelauflösung für jeden Richtungsfächer kann
definiert werden als der kleinste Teil des Öffnungswinkels, der zur Ableitung
eines exponierbaren Höhendatensatzes/exponierbarer
Höhendatensätze verwendet
werden soll, und kann entsprechend dem Fächeröffnungswinkel und dem Maximalbereich
des Fächers
ermittelt werden.
-
Gemäß einer
möglichen
Ausführungsform der
Erfindung ist der Fächerazimuth
der dem Anflugazimuth entgegengesetzte Azimuth (180° Winkelverschiebung).
Der Richtungsfächer/die
Richtungsfächer
enthält/enthalten
vorzugsweise einen Datensatz oder mehrere Datensätze exponierbarer Höhen durch
gleichmäßiges Teilen
der Fächerfläche in Winkelabschnitte
entsprechend der Fächerwinkelauflösung; Konstruieren
eines Datensatzes exponierbarer Höhen für jeden Winkelabschnitt durch
Berechnen für
jeden Punkt innerhalb des Winkelabschnitts der Entfernung und des
Höhenwinkels
des Punkts im Verhältnis
zum Flächenquellpunkt;
Ermitteln für
jeden dieser Punkte, ob sich der Punkt in Sichtlinie mit dem Fächerquellpunkt
befindet, und Verwerfen der Angaben bezüglich der Punkte, die nicht
in Sichtlinie mit dem Fächerquellpunkt
sind, wodurch in jedem Richtungsfächer ein Datensatz exponierbarer
Höhen erhalten
wird, der die Angaben der DGHD-Punkte enthält, innerhalb der Winkelabschnitte,
die in Sichtlinie mit dem Fächerquellpunkt
sind und die dem Azimuth des Winkelabschnitts entsprechen.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Daten eines Richtungsfächers durch Ausführen der
folgenden Schritte komprimiert:
- a) Festlegen
einer zulässigen
Abweichung für
die Komprimierung, wodurch die maximale Höhenabweichung der komprimierten
Daten von den ursprünglichen
nicht-komprimierten Daten festgelegt wird;
- b) für
jeden Datensatz exponierbarer Höhen
das Festlegen einer Linie exponierbarer Höhen, die zwischen den Punkten
des jeweiligen Winkelabschnitts eingezeichnet wird, die in Sichtlinie
mit dem Fächerquellpunkt
sind, wobei mit dem nächstgelegenen
Punkt begonnen und mit dem fernsten Punkt geendet wird, in ihrer
jeweiligen Folge im Verhältnis
zum Quellpunkt;
- c) für
jede Linie exponierbarer Höhen
das Festlegen einer Hülle
zulässiger
Abweichung, die durch die Linie exponierbarer Höhen und einer Linie parallel
und oberhalb der Linie exponierbarer Höhen festgelegt ist, wobei die
Entfernung zwischen den Linien gleich der Größe der zulässigen Abweichung D ist;
- d) für
jeden Winkelabschnitt das Komprimieren der Daten der Linie exponierbarer
Höhen durch Ausführen der
folgenden Schritte:
d1) Einzeichnen der längstmöglichen geraden Linie innerhalb
der Hülle
zulässiger
Abweichung, wobei an der Kante der Hülle begonnen wird;
d2)
Festlegen eines Endpunkts an der längsten Linie innerhalb der
Hülle am
fernsten Abschnitt, dort, wo die längste Linie eine der Grenzen
der Hülle
schneidet;
d3) Einzeichnen der nächstlängsten Linie beginnend am Endpunkt
der vorherigen Linie; und
d4) Wiederholen der Schritte d1)
bis d3) bis zum Erreichen des Endes der Hülle.
-
Optional
wird die Datenkomprimierung der Linie exponierbarer Höhen ausgeführt, indem
von den fernsten Punkten innerhalb des Winkelabschnitts begonnen
wird und zum Quellpunkt fortgeschritten wird. Die Daten jedes Richtungsfächers können unter Verwendung
eines Polarkoordinatensystems dargestellt werden, und die von einem
Richtungsfächer
erhaltenen Daten können
von einer polaren Darstellung in eine kartesische Darstellung umgewandelt werden.
-
Die
relevanten Daten können
von dem Richtungsfächer/von
den Richtungsfächern
mittels eines Look-up-Prozesses gemäß der Winkelverschiebung des
jeweiligen Winkelabschnitts erhalten werden und die durch Abfragung
erhaltenen Daten können
weiterhin eine Interpolation der Daten innerhalb eines Winkelabschnitts
umfassen, um die Höhe
jedes gewünschten
Punkts durch Interpolieren der Punkte der von der komprimierten
Linie exponierbarer Höhen
erhaltenen Punkte zu erhalten.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Fächeröffnungswinkel
auf 360° eingestellt
und die Abfragung des Fächerdatensatzes
wird durch Extrahieren der Linien exponierbarer Höhen aus
jedem Fächerdatensatz ausgeführt, welche
Azimuthe sind, die in einen in die entgegengesetzte Richtung (Azimuth)
zu dem des Anflugazimuths gerichteten Öffnungswinkel fallen.
-
Die
Abfragung des Fächerdatensatzes
wird vorzugsweise durch Extrahieren der Linien exponierbarer Höhen aus
jedem Fächerdatensatz
ausgeführt, welche
Azimuthe sind, die in einen in die entgegengesetzte Richtung zu
dem des Anflugazimuths gerichteten Öffnungswinkel fallen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Abfragung des Fächerdatensatzes durch eine
oder mehrere Abfragen zum Detektieren der minimalen Höhen, bei
denen Kommunikation und/oder eine Sichtlinie mit den DGHD-Punkten
hergestellt werden kann. Insbesondere können die Abfragen verwendet
werden, um die minimale Höhe
zu bestimmen, die erforderlich ist, um die Sichtlinie für eine gegebene
Entfernung und Anflugwinkel herzustellen, die minimale Höhe, die
erforderlich ist, um Kommunikation mit einem gegebenen Punkt herzustellen,
und die minimale Entfernung, die erforderlich ist, um eine Sichtlinie
mit Geländepunkten
für eine gegebene
Höhe und
gegebenen Anflugazimuth herzustellen.
-
Die
Abfrage des Fächerdatensatzes
wird durch eine oder mehrere Abfragen mit verschiedenen Niveaus
von Ungewissheit ausgeführt:
- – Abfragen
eines unbekannten Anflugazimuths unter Verwendung eines allgemeinen
Anflugazimuths oder eines Bereichs möglicher Anflugsazimuthe und
Verwendung der ungünstigsten
Ergebnisse;
- – Abfragen
mit einem bekannten Anflugazimuth oder mit einer allgemeinen Anflugschneise (Bahn),
wobei aber der exakte Zustand teilweise bekannt oder unbekannt ist;
und
- – Abfragen
für einen
spezifischen Standort zum schnellen Analysieren eines exakten Standorts.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
In
den Zeichnungen zeigen:
-
1A und 1B schematisch
einen bevorzugten Prozess zum Analysieren und Verarbeiten von DGHD;
-
2A die
Konstruktion von Exponierbarkeitsfächern;
-
2B und 2C ein
bevorzugtes Verfahren zum Konstruieren von Vektoren exponierbarer Höhen;
-
3 ein
Verfahren der Datensatzkomprimierung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
-
4 eine
Konstruktion eines Richtungsfächers;
-
5 beispielhaft
die Schritte des Abfragens eine Richtungsfächer-DB durch eine Abfrage;
-
6A bis 6C beispielhaft
den definierten/undefinierten Bewegungsazimuth und bahnabhängige Abfragen;
und
-
7 die
Struktur eines Kommunikationsfächers.
-
Ausführliche
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
-
Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf die Erzeugung Digitaler Einsatzgeländemodelle
(DEGMOs), die zur Planung von Einsätzen notwendig sind, basierend
auf der Erzeugung eines besonderen, vereinfachten und komprimierten
Einsatzmodells, welches gemäß Einsatzparametern
und Geländeinformationen
erzeugt wird. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Digitalen Geländehöhendaten (DGHD) verwendet,
um ein Exponierbarkeitsmodell und ein Kommunikationsmodell basierend
auf vorverarbeiteten Richtungsfächern
exponierbarer Vektoren zu extrahieren, welche dann zu einem DEGMO
kombiniert und verarbeitet werden, das dann effizient verwendet
werden kann, um Geländedaten
hinsichtlich einsatzspezifischer Parameter in Echtzeit effektiv
zu analysieren.
-
Wie
im Folgenden im Einzelnen erläutert werden
wird, wird das Exponierbarkeits-DGMO aus vorverarbeiteten Richtungsfächern von
Vektoren exponierbarer Höhen
extrahiert, welche gemäß einsatzspezifischer
Parameter (z.B. Anflugazimuth) analysiert werden, um die Exponierbarkeits-DGMO-Punkte
aufzudecken, welche der Bodendetektion der Einsatzkräfte/des
Einsatzfahrzeugs genügen. Das
Kommunikations-DGMO wird ebenfalls aus vorverarbeiteten Richtungsfächern exponierbarer
Vektoren gemäß einsatzspezfischer
Parameter extrahiert, jedoch zum Anzeigen von DGMO-Höhenpunkten,
die zur Kommunikation zwischen einem gegebenen Punkt/gegebenen Punkten
und den Einsatzkräften/dem
Einsatzfahrzeug in der Lage sind. Das End-DEGMO wird unter Verwendung
der Exponierbarkeits- und Kommunikations-DGMOs in Kombination mit
zusätzlichen
Daten betreffend die Leistungskurven der Einsatzkräfte/des
Einsatzfahrzeugs sowie weiteren sonstigen Angaben, die unter den
spezifischen Bedingungen (z.B. Wetter) für relevant gehalten werden
können,
erzeugt.
-
1A ist
ein Flussdiagramm, das beispielhaft einen Prozess zum Erzeugen von
DGMOs und DEGMOs gemäß einem
erfindungsgemäßen Verfahren
zeigt. In dem ersten Schritt 100 der Vorverarbeitungsstufe
werden Richtungsfächer
von Vektoren exponierbarer Höhen
(404 in 4) aus den DGHD extrahiert.
Der Hauptzweck dieses Schritts ist die Bestimmung und das Sammeln
von Geländeinformationen,
die nur diesen Gruppen von Punkten entsprechen, welche entsprechend
einigen vorbestimmten Bedingungen von Interesse sind. Auf diese
Weise werden nur die den Einsatz betreffenden DGHD-Informationen gesammelt
und alle anderen DGHD-Informationen,
die für
den spezifischen Einsatzplan irrelevant sind (z.B. Anflugazimuth)
werden verworfen. Dieser Schritt führt zu einem kompakten und
reduzierten Datensatz, der zur Datenverarbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
zweckmäßig ist. In
Schritt 101 wird der reduzierte erhaltene Datensatz durch
Eliminieren redundanter Datenpunkte und durch Ändern der Datendarstellung
der verbleibenden Datenpunkte in eine kompakte und minimale Darstellung
durch Einsetzen einer Datentransformation komprimiert.
-
Die
komprimierten Datensätze,
die in Schritt 101 erhalten wurden, werden dann (durch
Abfragen) in Schritt 103 gemäß verschiedener Aspekte des
Einsatzplans abgefragt. Die in Schritt 103 ausgeführten Anfragen
werden verwendet, um verschiedene Arten von DGMOs zu erzeugen. Einige
der DGMOs, die in der vorliegenden Erfindung besondere Bedeutung haben,
sind das Kommunikations-DGMO (Schritt 106), das Exponierbarkeits-DGMO
(Schritt 105) und die Sicherheitsbedingungen (Schritt 107).
Zusammen mit den Daten über
die Einsatzkräfte/Einsatzfahrzeuge
(z.B. Geschwindigkeiten, Höhen,
Leistungsfähigkeiten
usw.) (Schritt 104) werden alle oben genannten DGMOs in
Schritt 108 verarbeitet, um in Schritt 109 das
DEGMO zu erhalten, das alle relevanten Informationen, die zur Ausführung des
Einsatzes erforderlich sind, bereitstellen kann.
-
Vorverarbeitung:
-
Unter
Bezugnahme auf 4, in der ein Richtungsfächer dargestellt
ist, werden die verschiedenen DGMOs unter Verwendung zweier grundlegender
Datensätze
erzeugt, wobei ein Datensatz Vektoren exponierbarer Höhen (404),
welche durch die Geländepunkte
(im Folgenden Quellpunkte) exponierbar sind, und der andere Datensatz
Richtungsfächer
(220 in 5) umfasst, welche aus den oben genannten
Vektoren exponierbarer Höhen
(404) bestehen. Die Richtungsfächer 220 sind der
Anfangsdatensatz, der aus den DGHD-Punkten konstruiert wurde, welche
zur Verarbeitung der DGHD-Punkte gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendet werden. Jeder Richtungsfächer 220 ist eine Sammlung
von DGHD-Angaben, die zu einem bestimmten Quellpunkt 200 (Fächerscheitelpunkt)
gehören.
Insbesondere enthält
jeder Richtungsfächer die
Geländeinformationen,
die zu dem Quellpunkt 200 gehören, und die sich in einem
vorbestimmten Radius Rmax und einem Fächeröffnungswinkel ø (403)
befinden. Die Richtungsfächer
werden aus DGHD konstruiert, so dass sie Geländeinformationen enthalten,
die dem Anflugazimuth 223, wie in 2A gezeigt,
entsprechen.
-
Wie
im Folgenden im Einzelnen erläutert
und veranschaulicht werden wird, sammelt jeder Richtungsfächer 220 die
Geländesichtlinieninformationen,
die für
die spezifischen Einsatzbedingungen in einem gegebenen Geländegebiet
relevant sind. Diese Behandlung reduziert wesentlich die zum Erzeugen
verschiedener Geländemodelle
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
erforderlichen Daten- und Verarbeitungsmengen.
-
Vektoren von
durch die Ziele exponierbaren Höhen
-
Diese
Vektoren (im Folgenden auch als Vektoren exponierbarer Höhen 404 bezeichnet)
stellen eine grundlegende Informationseinheit dar, die Höhen und
Entfernungen enthält,
die die minimale Höhe anzeigen,
die erforderlich ist, um in einer Sichtlinie (d.h. Sichtkontakt)
mit einem untersuchten Quellpunkt 200 in dem DGHD zu sein.
Die Vektoren 404 (4) werden
aus einem zweidimensionalen Geländeprofil 210,
das aus den Richtungsfächern
der DGHD-Punkte 220, wie in 2A, 2B und 2C gezeigt,
genommen wird, berechnet. Jeder Punkt in einem Vektor 404 wird
durch seine horizontale Entfernung L von dem Quellpunkt 200 und
seinen Höhenwinkel δ (2C)
dargestellt. Die Vektoren exponierbarer Höhen 404 werden aus
den Sichtlinienpunkten 203 konstruiert, die die DGHD-Punkte in
dem Profil sind, das eine direkte Sichtlinie 215 zu dem
Quellpunkt 200 aufweist.
-
Durch
die Konstruktion von Vektoren exponierbarer Höhendatensätze 404 kann das ausgewählte Gelände untersucht
werden, um die Minimalhöhe
offen zu legen, die erforderlich ist, um die Kommunikation mit einem
gegebenen Bodenpunkt (z.B. Kontrollstation) zu erhalten, und die
Minimalhöhe,
in der ein gegebener Quellpunkt (z.B. Ziele) exponiert werden kann.
-
Während dieses
Schritts (Schritt 100 in 1)
wird der Höhenwinkel δ zwischen
jedem Punkt in dem Geländeprofil 210 und
dem Quellpunkt 200 berechnet (im Folgenden Sichtwinkel
genannt) und nur Punkte mit einem Sichtwinkel, der größer als der
Sichtwinkel des vorherigen Punktes ist, werden erhalten. Als Ergebnis
dieses Prozesses werden verborgene Punkte 202 verworfen,
da sie von den Spitzenpunkten 203 verborgen werden und
keine direkte Sichtlinie mit dem Quellpunkt 200 besitzen.
Somit wird eine Linie 207 exponierbarer Höhen erhalten, die
nur jene Geländepunkte
innerhalb des zweidimensionalen Geländeprofils 210 enthält, die
durch den Quellpunkt 200 exponierbar sind.
-
Auf
diese Weise werden redundante Informationen (bezüglich verborgener Punkte 202)
verworfen und somit führt
jeder Richtungsfächer 220 nur die
Informationen, die gemäß den Einsatzbestimmungen
relevant sind (Azimuth 223, Rmax, Φ usw.). Während dies
ein bevorzugtes Verfahren zum Verwerfen redundanter Informationen
gemäß der Erfindung
ist, sei darauf hingewiesen, dass die durch die Richtungsfächer 220 erhaltenen
Informationen unter Verwendung anderer Verfahren, die sich zur Datenverarbeitung
eignen und welche im Folgenden erörtert werden, komprimiert werden
können.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die während
der Datenverarbeitungsschritte ausgeführten Arbeitsschritte außerdem sorgfältige Untersuchungen
zusätzlicher
Aspekte beinhalten, welche hier der Kürze halber nicht erörtert worden
sind. Beispielsweise sollte für
die Berechnung der Sichtlinie zwischen Geländepunkten die Erdkrümmung (Krümmung) ebenfalls
berücksichtigt
werden, und für
die Kommunikations-DGMOs die Kommunikationslinienkrümmung, sowie
andere relevante Aspekte (z.B. das Wetter), welche ebenfalls berücksichtigt
werden sollten.
-
Datenkomprimierung:
-
Dieser
Schritt (101 in 1A) wird
ausgeführt,
um die Größe des Datensatzes
exponierbarer Höhen
in jeder Linie exponierbarer Höhen 207 zu
reduzieren. Der Komprimierungsschritt 101 bestimmt eine
Mindestanzahl von Punkten in einer Linie exponierbarer Höhen 207,
welche erforderlich ist, um eine Linie zu erhalten, die von der
vorherigen unkomprimierten Linie exponierbarer Höhen 207 innerhalb
der zulässigen
Abweichung (209), die für
den Zweck der Komprimierung erlaubt ist (d.h. weniger als 50 Meter oberhalb/unterhalb
der Linie exponierbarer Höhen 207),
abweicht. Beispielsweise werden DGHD-Punkte 201 (2B)
verworfen, da sie innerhalb der zulässigen Abweichung 209 fallen.
Diese Reduktion der Anzahl von Datensatzpunkten reduziert auch wesentlich
die Zeitdauern, die für
jede Abfrage zum Untersuchen verschiedener Aspekte des ausgewählten Geländes erforderlich
ist, aufgrund der Reduzierung der Informationsmenge in jedem Richtungsfächer 220.
Der Komprimierungsschritt wird an den Linien exponierbarer Höhen 207 jedes
einzelnen Richtungsfächers 220 ausgeführt, um
einen komprimierten Satz von Richtungsfächern zu ergeben.
-
Die
Komprimierung beginnt durch Festlegen der maximalen Abweichung (D,
in 3 gezeigt), die von jedem Punkt in der Linie exponierbarer
Höhen 207 zulässig ist.
Die zulässige
Abweichung D (Satz von Punkten 300 in 3)
darf nur oberhalb der Linie exponierbarer Höhen 207 eingeführt werden,
das heißt
für jeden
Punkt (207) + D = (300). Dadurch wird zwischen
den beiden Linien 207 und 300 eine „Hülle" zulässiger Abweichung
festgelegt. Der komprimierte Datensatz wird aus dem Satz der längsten geraden Linien 310a–310c,
die innerhalb der Hülle
zulässiger Abweichung
gezogen werden können,
erhalten. Eine Art, den Komprimierungsprozess durchzuführen, kann
durch die folgenden Schritte erfolgen:
- 1. Erzeugen
einer Hülle
zulässiger
Abweichung durch Addieren der zulässigen Abweichung D zu der
Höhe jedes
Punktes in der ursprünglichen
unkomprimierten Linie exponierbarer Höhen;
- 2. Einzeichnen der längstmöglichen
geraden Linie (310a) innerhalb der Hülle zulässiger Abweichung, wobei an
der Kante der Hülle
begonnen wird;
- 3. Festlegen eines Endpunkts (311) an der längsten Linie
innerhalb der Hülle
am fernsten Abschnitt, dort, wo die längste Linie eine der Linien (207 oder 300)
der Hülle
schneidet, wobei sich der Endpunkt vorzugsweise zwischen dem nahegelegensten Paar
von Punkten, die sich auf der Linie exponierbarer Höhen (207)
und auf der oberen Linie (300) der Hülle vor dem Schnittpunkt befinden;
- 4. Einzeichnen der nächstlängsten Linie
(310b) beginnend am Endpunkt (311) der vorherigen
Linie; und
- 5. Wiederholen der Schritte 2 bis 4, bis zum Erreichen des Endes
der Hülle.
-
Die
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
durchgeführte
Datenverarbeitung ist außerdem aufgrund
des zur Lösung
des Exponierbarkeitsproblems verwendeten Ansatzes einzigartig. Im
Fall eines Luftfahrzeugs sollte beispielsweise eine Höhe bestimmt
werden, bei der jedes Ziel exponiert werden kann. Die Sichtfähigkeit
von Luftfahrzeugen ist auf den Beschränkungswinkel eingeschränkt und
daher können
die Ziele nur innerhalb dieses Winkelbereichs Ø exponiert werden. Andererseits
kann jedes der Ziele das Luftfahrzeug innerhalb desselben Winkelbereichs,
jedoch mit einer Winkelverschiebung um 180° exponieren (da das Exponierbarkeitsproblem symmetrisch
ist). Daher kann das Exponierbarkeitsproblem invertiert und gemäß der Beobachtungsfähigkeit
der Geländepunkte
gelöst
werden (in dem Blickwinkel der Ziele), und die Luftfahrzeugshöhe, in der
die Ziele den Einsatzkräften
sichtbar sind, kann auf diese Weise aufgelöst werden.
-
Das
Gelände
wird aus einem terrestrischen Blickwinkel analysiert (d.h. aus der
Sicht der Ziele), aber innerhalb der Beschränkungswinkel des Luftfahrzeugs.
Die Richtungsfächer 220 bestehen
aus einem Satz von Vektoren exponierbarer Höhen 404. Der Scheitelpunkt
jedes Richtungsfächers
befindet sich im Quellpunkt 200 und der Fächerazimuth 401 ist
vorzugsweise der Azimuth des Bisektors des Fächeröffnungswinkels, welcher vorzugsweise
der Richtung des Anflugazimuths 223 der Einsatzkräfte entgegengesetzt
ist (d.h. eine Winkelverschiebung von 180°), der Öffnungswinkel ø (403),
der Maximalbereich Rmax und die Winkelauflösung 402 von θ Grad zwischen
jedem Vektor exponierbarer Höhen 404. Der
Maximalbereich Rmax wird entsprechend dem Zielgelände, den
Zielen und den Merkmalen des Einsatzfahrzeugs/der Einsatzkräfte bestimmt
(z.B. Sichtbedingungen). Der Öffnungswinkel,
der zur Konstruktion der Richtungsfächer verwendet wird, wird gemäß dem Beschränkungswinkel
des Fahrzeugs bestimmt.
-
Wie
zuvor erwähnt
enthalten die Richtungswinkel 220 grundlegende Datensätze gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst jeder Richtungsfächer 220:
den Maximalbereich Rmax, den Richtungsfächeröffnungswinkel ø (403),
Fächerazimuth 401,
Maximalkomprimierungsabweichung D, Höhe des Quellpunkts 200 (gemessen
relativ zum Meeresspiegel), räumliche
Stellung des Quellpunkts 200 in zweidimensionalen Koordinatenebenen,
Vektoren exponierbarer Höhen 404 und
die Richtung jedes Vektor exponierbarer Höhen.
-
DGMOs:
-
Das
nach dem Ausführen
der Vorverarbeitungsschritte (100 und 101) erhaltene
Digitale Geländemodell
führt zu
einer Datenbank (DB) von Richtungsfächern 220, der aus
einem komprimierten Vektor von Höhen 404 bestehen,
welche alle relevanten Informationen, die zum Planen des spezifischen
Einsatzes erforderlich sind, enthält. Die Datenverarbeitung für die Einsatzplanung
schreitet vom Einführen von
Abfragen betreffend verschiedene Einsatzaspekte, wie in Schritt 103 von 1A gezeigt,
fort. Dies ist ein Zwischenschritt, in dem ein einzigartiges DGMO für jeden
Einsatzaspekt konstruiert wird. Beispielsweise werden in einer bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung das Exponierbarkeits-DGMO,
das Kommunikations-DGMO (das in der Regel einen einzelnen Richtungsfächer enthält) konstruiert
und dann in einem späteren
Verarbeitungsschritt 108 verwendet, in dem das DEGMO konstruiert
wird.
-
Jedes
DGMO enthält
Informationen, die für einen
spezifischen Einsatzaspekt relevant sind. Daher erfordert jede durchgeführte Abfrage
einen Look-up-Prozess,
der nur auf das Holen der gewünschten
Informationen beschränkt
ist, was keine komplizierte Berechnung mit sich bringt. Allgemein enthält jedes
DGMO zahlreiche Richtungsfächer 220,
die das Einsatzgebiet abdecken, wobei jeder Richtungsfächer in
die entgegengesetzte Richtung des Anflugs der Einsatzkräfte/des
Einsatzfahrzeugs ausgerichtet ist und einen Öffnungswinkel aufweist, der
entsprechend dem Fahrzeugbeschränkungswinkel
eingestellt ist.
-
Ein
beispielhafter Abfrageprozess ist in 5 umrissen.
Das relevante Geländemodell
komprimierter Richtungsfächer 500 wird
durch eine Abfrage abgefragt. Jeder Richtungsfächer 220 wird aufgeschlagen
und relevante Daten 520 werden entnommen, wodurch das in 501 gezeigte
jeweilige DGMO erhalten wird. Das Abfrageergebnis kann verarbeitet
und in Form durchgängiger
Konturlinien in 502 angezeigt werden, von denen jede Punkte
darstellt, die dieselben Eigenschaften aufweisen, zum Beispiel Punkte,
welche die minimale Höhe
bestimmen, die erforderlich ist, um bestimmte Exponierbarkeitsbedingungen
zu erfüllen
oder welche die Einsatzgebietabdeckung bestimmen.
-
Abfragen:
-
Eine
Abfrage wird in der Regel die DGMO-DB komprimierter Richtungsfächer auf
Daten abfragen, die die Höhe
und/oder Entfernung betreffen, welche erforderlich ist, um vorbestimmte
Bedingungen zu erfüllen.
Die Abfragen werden in verschiedenen Stufen von Ungewissheit ausgeführt. Insbesondere
können
diese Stufen in die folgenden Ungewissheitsstufen kategorisiert
werden:
- 1. Unbekannter Anflugsazimuth: In diesem
Fall werden die Abfragen unter Verwendung eines allgemeinen Anflugazimuths
oder eines Bereichs möglicher
Anflugazimuthen hergestellt und die ungünstigsten Ergebnisse werden
verwendet;
- 2. bekannter Anflugazimuth: bei dem eine allgemeine Einflugschneise
(Bahn) bekannt ist und diese Abfragen daher genauere Ergebnisse
bereitstellen;
- 3. ein gegebener spezifischer Standort: diese Art von Abfragen
ist für „Echtzeit"-Szenarios typisch, in
denen ein Bedarf entstehen kann, das Gebiet, in dem sich die Einsatzkräfte/das
Einsatzfahrzeug während
der Einsatzausführung
befinden, schnell zu analysieren.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass unabhängig von dem Ungewissheitsniveau
der Beschränkungswinkel
verwendet wird, um den Öffnungswinkel
auf den für
diese Abfragen zu verwendenden Öffnungswinkel
des Richtungsfächers
festzulegen.
-
Wenige
Beispiele möglicher
Abfragen werden im Folgenden beschrieben:
- 1.
Exponierbarkeits-DGMO für
eine gegebene Entfernung – dies
ist ein DGMO, das die minimale Höhe
anzeigt, die erforderlich ist, um eine Sichtlinie mit dem Ziel/den
Zielen für
eine gegebene Entfernung und den Anflugazimuth des Einsatzfahrzeugs
herzustellen;
- 2. Kommunikations-DGMO – dieses
DGMO zeigt die minimale Höhe
an, die erforderlich ist, um eine Kommunikation mit einem gegebenen
Punkt in jeder möglichen
Stelle in dem ausgewählten
Gelände
herzustellen;
- 3. Exponierbarkeits-DGMO für
eine gegebene Höhe – dies ist
ein DGMO, das die minimale Entfernung anzeigt, die erforderlich
ist, um eine Sichtlinie mit dem Ziel/den Zielen für eine gegebene Höhe und Anflugazimuth
des Einsatzfahrzeugs herzustellen; und
- 4. Einsatzausführungs-DGMO
(DEGMO) – Kombination
aus einem Exponierbarkeits-DGMO für eine gegebene Entfernung
und Höhe
von Bodenpunkten in dem Einsatzgebiet und dem Kommunikations-DGMO
und weiteren Informationen, wie beispielsweise Fahrzeugleistungsfähigkeiten.
Somit stellt dieses DGMO die geeignete Flugbahn dar, welche für die Einsatzausführung in
einer gegebenen Entfernung/Entfernungen und Azimuth/Azimuthen erforderlich
ist.
-
Offline-Planungsabfragen
-
Dies
ist eine Vorstufe, in der in der Regel nur das Einsatzziel bekannt
ist und somit der Anflugazimuth nicht wohldefiniert ist oder in
allgemeinen und weiten Sinn bekannt ist. Diese Stufe wird in der
Regel deutlich vor der Einsatzausführung ausgeführt. In den
ersten Stufen der Offline-Einsatzplanung (Schritt 111 in 1B)
ist der genaue Anflugweg normalerweise nicht bekannt und daher ist
der Zustand der Einsatzkräfte/des
Einsatzfahrzeugs während
der Einsatzausführung
(Azimuthen, Höhen
usw.) nicht bekannt. In diesem Fall wird die Geländeanalyse unter Verwendung
einer groben Annäherung
des Zustands der Einsatzkräfte/des
Einsatzfahrzeugs und/oder der Bereiche möglicher Werte derselben ausgeführt und natürlich innerhalb
des Beschränkungswinkels.
Dieser Prozess ist in 1B in Schritt 111 dargestellt. Die
komprimierten Richtungsfächerdatensätze (Geländeinformationen) 120 werden
unter Verwendung der Abfragen abgefragt, wodurch DGMOs (DGM01–DGM04)
erhalten werden, die die ungünstigsten
Ergebnisse verwenden.
-
Mit
Fortschreiten der Offline-Einsatzplanung werden die ungünstigsten
Ergebnisse, die für
einen möglichen Bereich
von Anflugazimuthen erhalten werden, verwendet, um eine erwünschte optimale Bahn
für die
Einsatzkräfte/das
Einsatzfahrzeug festzulegen. Diese optimale Bahn wird gemäß verschiedenen
Aspekten ermittelt. Zum Beispiel kann sie durch die Gesamteinsatzentfernung
und Zeitrahmen, mögliche
Bedrohungen und/oder Leistung von Einsatzkräften/Einsatzfahrzeug beeinflusst
werden.
-
Diese
Angaben werden dann verwendet, um den komprimierten Datensatz 120 mit
spezifischeren Abfragen abzufragen. Beispielsweise können die
Abfragen verwendet werden, um Exponierbarkeitsinformationen über die
gewünschte
Bahn zu erhalten, ohne einen spezifischen Zustand von Einsatzkräften/des
Einsatzfahrzeugs anzugeben. Eine solche Abfrage kann verwendet werden,
indem ein erwünschter
Bereich von dem Ziel über
Abschnitte der Bahn angegeben wird, in dem die Einsatzkräfte/das Einsatzfahrzeug
den Zielstellen gegenüber
exponiert sind. Alternativ können
die Abfragen verwendet werden, um eine erwünschte Zeitdauer, in der die
Einsatzkräfte/das
Einsatzfahrzeug der Zielstelle gegenüber exponiert sind, festzulegen.
-
Online-Planungsabfragen
(Einsatzüberwachung)
-
Diese
Arten von Abfragen werden in der Regel während der Einsatzausführung ausgeführt und betreffen
somit genauere Angaben über
den Zustand der Einsatzkräfte
des Einsatzfahrzeugs. Diese Arten von Abfragen werden genauer in
vielen Fällen
für einen
gegebenen Standort und Ausrichtung im Raum der Einsatzkräfte/des
Einsatzfahrzeug ausgeführt. Wie
in Schritt 121 von 1B beispielhaft
dargestellt, werden die erhaltenen Ergebnisse normalerweise DGMOs
von exakten exponierbaren Flächen und/oder
Flächen,
in denen Kommunikationen mit einem anderen Punkt/mit anderen Punkten
im Raum hergestellt werden kann, enthalten. Daher werden die komprimierten
Datensätze 120 durch Abfragen analysiert,
welche wohldefinierte Zustandsinformationen der Einsatzkräfte/des
Einsatzfahrzeugs verwenden entsprechend dem tatsächlichen Standort und Zustand
der Einsatzkräfte/des
Einsatzfahrzeugs. Dementsprechend sind die DGMO-Angaben, die in diesem
Fall erhalten werden, genauer.
-
In
der Regel werden Online-Abfragen 121 für die Neuplanung von Einsätzen verwendet,
was beispielsweise während
der Einsatzausführung
in Situationen, in denen ein alternativer Einsatzplan gebraucht
wird, um den Einsatz erfolgreich abzuschließen, erforderlich sein kann.
Derartige Szenarios sind am wahrscheinlichsten auf während der
Einsatzausführung
erlangte neue Informationen zurückzuführen oder
auf unerwartete Entwicklungen (z.B. Wetterbedingungen). Eine solche
Neuplanung kann jedoch auch unter Verwendung der Offline-Abfragen
ausgeführt
werden, die zuvor erörtert
worden sind, entsprechend dem Ungewissheitsniveau und den Anforderungen
der Neuplanung.
-
On-/Offline-Planung mit
verschiedenen Ungewissheitsniveaus
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung kann die Richtung des Anflugs des Einsatzfahrzeugs gemäß einem
der folgenden Punkte festgelegt werden:
- – Definierter
Azimuth: um Abfragen mit einem definierten Anflugazimuth aufzulösen. In
diesem Fall werden zwei benachbarte Vektoren exponierbarer Höhen 404 in
jedem Richtungsfächer
interpoliert. Die zwei benachbarten Vektoren exponierbarer Höhen sind
die beiden Vektoren, die einen Azimuth in der Nähe des Azimuths haben, der
dem Anflugazimuth entgegengesetzt ist. Beispielsweise wird in 6A eine
Abfrage für
einen gegebenen Azimuth von 241° ausgeführt, in dem
die Vektoren exponierbarer Höhen
mit Azimuthen von 60° und
65° abgefragt
werden.
- – Undefinierter
Azimuth: in solchen Abfragen werden alle Vektoren exponierbarer
Höhen in
einem Richtungsfächer 220 verwendet.
Ein solcher Fall wird in 6B dargestellt,
in der eine Abfrage für einen
undefinierten Azimuth ausgeführt
wird und jeder einzelne Vektor (in Azimuthen von 50°, 55°,..., 80°) exponierbarer
Höhen in
dem Richtungsfächer
abgefragt wird und normalerweise das ungünstigste Ergebnis von all den
Vektoren eines Fächers
ausgewählt
wird.
- – Bahnabhängig: in
diesem Fall wird dem Ziel 600 eine wohldefinierte Bahn
gegeben. Dementsprechend werden verschiedene geeignete Azimuthen
verwendet, um Vektoren exponierbarer Höhen verschiedener Richtungsfächer in
der Geländemodell
DGMO-DB abzufragen. Somit werden Vektoren exponierbarer Höhen 404 mit
verschiedenen Azimuthen in jedem Richtungsfächer ausgewählt. Dieser Fall wird in 6C beispielhaft
dargestellt. In diesem Fall wird die in jedem Richtungsfächer ausgeführte Abfrage
nur an den Vektoren exponierbarer Höhen 404 ausgeführt, die
Azimuthe haben, die in die Kanten des Beschränkungswinkels λ fallen.
In diesem Beispiel sind die Vektoren exponierbarer Höhe in dem Richtungsfächer F1,
die abgefragt werden, solche, die Azimuthen von 50° und von
55° haben, und
in dem Richtungsfächer
F2 sind die Vektoren exponierbarer Höhen, die abgefragt werden,
solche, die Azimuthen von 75° und
80° haben.
-
Kommunikations-DGMO:
-
Das
Kommunikationsmodell wird normalerweise aus einem einzigen Richtungsfächer konstruiert,
dessen Basis an dem Einsatzkontrollzentrum positioniert ist, und
seine Vektoren exponierbarer Höhen 404 bestehen
aus Punkten, die in Sichtlinie mit dem Kontrollzentrum 701 sind.
Dieses Geländemodell
wird auf ähnliche
Weise behandelt, um DGMOs zu extrahieren, die die minimale Höhe anzeigen,
in der Kommunikation mit dem Einsatzkontrollzentrum hergestellt
werden kann. Der Richtungsfächerazimuth 702 wird
entsprechend dem Weg zwischen dem Einsatzkontrollzentrum 701 und
dem Ziel 600 wie in 7 gezeigt,
berechnet. Es sei darauf hingewiesen, dass das Ziel 600 ein
einzelner Punkt sein kann sowie eine Sammlung von Punkten, die eine gezielte
Fläche
für die
Einsatzzuordnung festlegen.
-
Exponierbarkeits-DGMO:
-
Das
Exponierbarkeits-DGMO enthält
einen Satz von Richtungsfächern,
von denen jeder einem Geländepunkt
in den DGHD des Einsatzgebiets entspricht. Diese Richtungsfächer enthalten
alle Informationen, die notwendig sind, um für einen gegebenen Anflugazimuth
in dem Einsatzgebiet auf Exponierbarkeitsanfragen zu antworten.
Das Exponierbarkeits-DGMO wird durch Ausführen der folgenden Schritte
erstellt:
- 1. Festlegen des Anflugazimuths;
und
- 2. Erzeugen von Exponierbarkeitsfächern für jeden Punkt gemäß dem Anflugazimuth
und Festlegen von Richtungsfächern
(Winkelauflösung θ, Öffnungswinkel ø usw.).
-
Wie
Fachleuten klar sein wird, kann das Verfahren der Erfindung auf
verschiedene Arten ausgeführt
werden. Beispielsweise wird gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine Datenbank von 360°-Fächern
konstruiert, statt Richtungsfächer
für jeden
Punkt zu konstruieren, und nur die relevanten Vektoren auf jedem
Fächer
werden für einen
gegebenen Anflugazimuth verwendet.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Größe der Datenbank
der Richtungsfächer
ferner durch Reduzieren der Anzahl von Punkten reduziert, die für verschiedene
Geländezellen
gemäß der Krümmung und
Komplexität
der verschiedenen Geländezellen
notwendig sind. Dadurch können
Geländegebiete,
die verhältnismäßig flach
sind, mittels eines geringen DGHD-Punktesatz modelliert werden,
was zu einer signifikanten Reduzierung der Größe des DGMO führt (d.h.
weniger Daten sind erforderlich).
-
Die
Größe des DGMO
wird ferner durch Verwenden einer dynamischen Bestimmung des Öffnungswinkels
und der Winkelauflösung
für jeden Richtungsfächer reduziert.
Auf diese Weise kann in Gebieten, die verhältnismäßig flach sind, die erforderliche
Winkelauflösung
reduziert werden, um die Daten des Richtungsfächers weiter zu reduzieren.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass das Verfahren der Erfindung eine effiziente
DGMO-Datenbank bereitstellt, die das Abfragen über einen Look-up-Prozess ermöglicht.
Da die Informationen in Form von Vektoren exponierbarer Höhen in den
Richtungsfächern
angeordnet sind, werden für
jede Abfrage nur die relevanten Vektoren aus jedem Fächer in
einem Look-up-Prozess extrahiert. Die Daten in dem DGMO werden vorzugsweise
in einem polaren Format geordnet (d.h. unter Verwendung von Polarkoordinaten),
was den Abfrage-Look-up-Prozess weiter vereinfacht. Nachdem die
relevanten Vektoren aus jedem Richtungsfächer extrahiert wurden, wird eine
Sichtlinie durch eine Interpolation der Vektordaten erhalten und
die Ergebnisse werden in ein kartesisches Koordinatensystem, wie
für den
Auftrag relevant ist, übertragen.
-
Die
obigen Beispiele und die Beschreibung wurden natürlich nur für Darstellungszwecke bereitgestellt
und sollen die Erfindung auf keine Weise einschränken. Wie dem Fachmann klar
sein wird, kann die Erfindung auf eine große Anzahl von Arten ausgeführt werden,
wobei Techniken eingesetzt werden, die sich von den oben beschriebenen
unterscheiden, ohne dadurch von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.