DE69915039T2 - Verfahren zur rekonfigurierung in echtzeit der flugbahnen eines flugzeuges - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Gewinnung von Bahnen für ein Flugzeug.
  • Sie findet insbesondere, jedoch nicht ausschließend, auf die zivile oder militärische Luftfahrt und zwar auf Flugzeuge, die von einem Piloten oder vom Boden aus gesteuert werden, Anwendung.
  • Im Allgemeinen beruht die korrekte Abarbeitung der Flugaufgabe eines Flugzeugs auf der Definition eines Flugplans, der bei der Vorbereitung der Flugaufgabe erstellt worden ist. Dieser Flugplan umfasst neben anderen Elementen eine während der Ausführung der Flugaufgabe zu befolgende Sollbahn, die in einem Raum mit fünf Dimensionen, nämlich der geographischen Breite, der geographischen Länge, der Höhe, der Durchflugzeit und der Kraftstoffreserve, definiert ist. Jedoch können während der Abarbeitung der Flugaufgabe unvorhergesehene Ereignisse auftreten, welche die bei der Vorbereitung der Flugaufgabe vorgesehene Sollbahn unangepasst oder sogar veraltet werden lassen. Diese Ereignisse können beispielsweise eine Panne eines wesentlichen Organs des Flugzeugs, neue Wetterbedingungen, eine Änderung der Zielstellung oder das Auftreten einer Gefahrenzone, die im verbleibenden Teil der zu durchlaufenden Sollbahn zu durchqueren ist, sein.
  • Es ist folglich notwendig, während des Flugs den noch zu durchfliegenden Teil der vorgesehenen Sollbahn im Hinblick darauf zu modifizieren, dass die Ziele der Aufgabe so wenig wie möglich in Frage gestellt werden.
  • Die bei einer Vorbereitung der Flugaufgabe gewählte Sollbahn ist durch eine Folge von zugewiesenen Durchgangspunkten definiert, die entsprechend den Höhen, den Kursen, den Flugplänen, mit minimalen Kraftstoffreserven und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Lage und Ausdehnung zu vermeidender Gefahrzonen anzulaufen sind.
  • Während des Flugs eine Modifikation eines noch zu durchfliegenden Teils der Sollbahn, die bei der Vorbereitung der Flugaufgabe zugewiesen worden ist, auszuführen, um ein Ereignis zu berücksichtigen, das bei der Vorbereitung der Flugaufgabe nicht berücksichtigt worden ist, ist eine schwierige Aufgabe, denn sie muss schnell abgeschlossen werden, während sich dagegen eine sehr große Anzahl von Möglichkeiten zum Rekonfigurieren der Sollbahn abzeichnet, von denen schwer in kurzer Zeit jene zu unterscheiden ist, die am besten den zahlreichen Beschränkungen genügt, die mit den Flugbedingungen des Flugzeugs, seiner Manövrierfähigkeit, seiner Kraftstoffreichweite oder mit den Zielen der Flugaufgabe im Zusammenhang stehen, und dies vor allem, weil diese Beschränkungen häufig in widersprechenden Forderungen zum Ausdruck kommen, wie beispielsweise der Sicherheit, der Wirtschaftlichkeit und der Wirksamkeit.
  • Es ist folglich versucht worden, die Aufgabe eines Flugzeugpiloten zu erleichtern, wenn sich die Notwendigkeit der Modifikation der Sollbahn während des Flugs abzeichnet, indem er von einer selbsttätigen Vorrichtung unterstützt wird, die ihm eine Rekonfiguration der Bahn vorschlägt, die von einem Selbststeuersystem und von einer Kartenanzeigevorrichtung verwendet werden kann und die im Hinblick auf die Erfüllung der momentanen Beschränkungen, die durch die Flugbedingungen des Flugzeugs, seine Manövrierfähigkeit, seine Kraftstoffreichweite, die Ziele der Flugaufgabe und die relativen Bedeutungen, die ihnen in dem Augenblick zugewiesen sind, auferlegt sind, optimal ist.
  • Es gibt verschiedene Verfahren zur Bahnneuberechnung, die von einem an Bord befindlichen Rechner, unterstützt durch einen Operator oder nicht, ausführbar sind und ermöglichen, dem Piloten eines Flugzeugs während der Erfüllung der Flugaufgabe ein Rekonfigurieren seiner Sollbahn mittels eines Selbststeuersystems und einer Kartenanzeigevorrichtung vorzuschlagen, und gleichzeitig die Folgen eines unvorhergesehenen Ereignisses auf die Sicherheit und die Wirksamkeit seiner Flugaufgabe minimieren.
  • Einige dieser Verfahren nehmen Verfahren der Kostenoptimierung in Anspruch. Sie bestimmen in Abhängigkeit von der räumlichen und zeitlichen Posi tion und der Manövrierbarkeit des Flugzeugs die Gesamtheit der Umgehungsbahnen, die die neuen Bedingungen, die durch das unvorhergesehene Ereignis auferlegt worden sind, beachten und ermöglichen, unter Berücksichtigung des Zeitplans und der Kraftstoffreichweite, die bei der Vorbereitung der Aufgabe vorgesehen wurden, so schnell wie möglich die Sollbahn wiederzugewinnen, und wählen dann unter allen diesen möglichen Umgehungsbahnen diejenige aus, deren Kosten minimal sind, d. h. die hinsichtlich der Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Wirksamkeit der Aufgabe optimal ist. Die Schätzung der Kosten einer Bahn erfolgt anhand ihres Verlaufs über eine Kostenfläche, die der während der Flugaufgabe überflogenen Region überlagert wird. Die Kostenfläche ist mit Hilfe eines regelmäßigen Punktgitters, das je nach angestrebter Präzision mehr oder weniger dicht ist, definiert, wobei jedem Punkt des Gitters eine Präferenznote zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von den Bedingungen der Flugaufgabe hinsichtlich der Wirksamkeit und der Sicherheit festgelegt worden ist. Die Kosten einer Bahn entsprechen dem Kehrwert der Summe der Präferenznoten, die jedem Punkt zugeordnet sind, der auf der Kostenfläche getroffen wird.
  • Diese Verfahren erfordern für ihre Durchführung mit einem Bordrechner eine sehr hohe Rechenleistung und eine erhebliche Speichergröße, da sie in Echtzeit das Aktualisieren der Kostenfläche erfordern, um das Nahen eines unvorhergesehenen Ereignisses zu berücksichtigen, gefolgt von der Berechnung, stets in Echt zeit und in allen Einzelheiten, einer Menge von möglichen Umgehungsbahnen und von der Berechnung ihrer jeweiligen Kosten.
  • Andere Verfahren versuchen, wobei sie mehr oder weniger auf Einzelheiten eingehende Niveaus der Darstellung der Flugaufgabe einsetzen, eine große Anzahl von alternativen Lösungen mit dem Ziel zu untersuchen, ihnen ein Wirksamkeits- oder Risikokriterium zuzuordnen. Um eine Antwort in Echtzeit zu liefern, benötigen diese Verfahren jedoch eine sehr hohe Rechenleistung, die mit jener der gegenwärtig an Bord von Flugzeugen vorhandenen Rechner unvereinbar ist. Außerdem erfordern sie das Eingreifen des Piloten, der seine Aufmerksamkeit von der laufenden Aufgabe abwenden muss, um alle vorgeschlagenen Lösungen, die zahlreich sein können, zu prüfen, um eine davon auszuwählen. In diesem Kontext beherrscht der Pilot nicht den Zeitpunkt, zu dem er seine Auswahl einleiten muss, denn auf Grund der schnellen Bewegung des Flugzeugs veralten die vorgeschlagenen Lösungen sehr schnell. Daraus folgt, dass diese Verfahren ineffektiv sind, wenn die gesamte Aufmerksamkeit des Piloten für die Steuerung oder die Anwendung anderer Systeme (beispielsweise der Waffensysteme oder der Dialogsysteme) gefordert ist.
  • Außerdem ist vorgeschlagen worden, Techniken künstlicher Intelligenz und insbesondere ein System auf der Grundlage von Kenntnissen und Regeln, das unter dem Namen Expertensystem bekannt ist, zu verwenden, um die dem Piloten vorzuschlagende Rekonfiguration der Bahn zu bestimmen, die den optimalen Kompromiss zwischen den momentan auftretenden verschiedenen Anforderungen realisiert. Ein Expertensystem verlangt aber das Einrichten einer Wissensbasis und von Regeln, die in dem Fall der Bestimmung einer Bahn mit drei Dimensionen, auf die neben der Zeit die Geschwindigkeit und weitere Parameter einwirken, schwer aufzustellen sind, und das Schätzen ihrer Wirksamkeit, den Zielen der Flugaufgabe in Abhängigkeit von einer Vielzahl weiterer Kriterien entgegenzukommen.
  • Um dieses Problem zu lösen wurde in der europäischen Patentanmeldung EP 0 617 349 vorgeschlagen, Mehrfach-Begutachtungstechniken einzusetzen, die ermöglichen, mehrere Expertensysteme auf der Grundlage von Kenntnissen und Regeln, die jeweils auf ein bestimmtes Fachgebiet spezialisiert sind, zusammenarbeiten zu lassen. Das Verfahren zum Bestimmen der neuen Bahn umfasst:
    • – die Analyse des Kontexts und die Interpretation des Ereignisses, das eine Rekonfiguration der Bahn rechtfertigt, um die auszuführenden Handlungen zu bestimmen;
    • – das Zerlegen der Handlungen in Alternativen, die jeweils aus einer Folge von ausführbaren elementaren Handlungen gebildet sind, durch wenigstens eines der spezialisierten Module;
    • – die aufeinander folgende Auswahl jeder Alternative in Abhängigkeit von einer bestimmten Strategie;
    • – die Verarbeitung der ausgewählten Alternativen, die darin besteht, für jede Alternative von den spezialisierten Expertenmodulen Gebrauch zu machen, um mit Hilfe der elementaren Handlungen, aus denen sich die ausgewählte Alternative zusammensetzt, eine Bahn zu erarbeiten und den Nutzen der erhaltenen Bahn in Abhängigkeit von wenigstens einem Kriterium zu schätzen; und
    • – die Auswahl wenigstens einer Bahn, welche die beste Schätzung repräsentiert, und ihre Darstellung als Lösung, der ihre Schätzung zugeordnet ist.
  • Dieses Verfahren bleibt recht umständlich umzusetzen, da es die Bestimmung einer Menge von Bahnrekonfigurationslösungen und darunter eine Auswahl, die optimal ist, verlangt.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zum Rekonfigurieren der Bahn in Echtzeit vor, das zu jedem Zeitpunkt der auf Einzelheiten eingehenden Bestimmung, die von einem Selbststeuersystem oder von einem Kartenanzeigesystem verwendbar ist, nur zu einer einzigen Rekonfigurationsbahn führt, wobei die Wahl zwischen den verschiedenen Möglichkeiten der Kursänderung, um das Nahen eines Ereignisses zu berücksichtigen, das bei der Vorbereitung einer Flugaufgabe nicht berücksichtigt worden ist, nach der Analyse des Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts und der Erfassung eines Ereignisses, das eine Bahnrekonfiguration rechtfertigt, zur Angleichung dieses Echtzeit-Kontexts an eine im Voraus definierte Kontextkategorie von mehreren im Speicher gespeicherten führt, wobei die verschiedenen möglichen Kontextfälle berücksichtigt werden, die jeweils einem spezifischen Rekonfigurationsverfahren entsprechen, das zu der auf Einzelheiten eingehenden Bestimmung nur einer einzigen Rekonfigurationsbahn führt. Die Belastung durch die Berechnung ist geringer als bei den oben erwähnten bekannten Verfahren, da die Wahl der Rekonfigurationsbahn sehr früh, vor ihrer genauen Definition erfolgt, die von einem Selbststeuersystem oder von einer Kartenanzeigevorrichtung verwendbar ist.
  • Genauer wird dieses Verfahren von einem Rechner ausgeführt, der in Echtzeit Informationen empfängt, die von an Bord des Flugzeugs installierten Organen geliefert werden und die Situation des Flugzeugs in Bezug auf seine räumliche und zeitliche Umgebung, seine Reichweite und seine Veränderungsmöglichkeiten betreffen, und Daten speichert, die die Flugaufgabe des Flugzeugs betreffen und während der Flugaufgabe aktualisiert werden können, deren Sollbahn fünf Dimensionen besitzt, nämlich drei räumliche Dimensionen, eine zeitliche Dimension und eine die Kraftstoffreichweite repräsentierende Dimension, wobei diese Informationen einen Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontext bilden, wobei dieser Rechner mit einer Selbststeuervorrichtung und mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist, die vor einem Kartenhintergrund eine Darstellung der aktuellen Bahn gibt und die momentane Position des Flugszeugs in Bezug auf diese Bahn anzeigt.
  • Es umfasst im Hinblick auf die Anpassung der Flugaufgabe an eine neue Situation, die durch das Eintreten eines oder mehrerer Störereignisse geschaffen wird:
    • – das Aktualisieren der Daten des Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts, der durch das Eintreten des Störereignisses modifiziert wird, und
    • – das Erfassen des Eintretens eines oder mehrerer Ereignisse, die eine Rekonfiguration der Sollbahn rechtfertigen, im aktualisierten Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontext.
  • Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es nach den vorhergehenden Schritten umfasst:
    • – das Auswählen eines Verfahrens zur Rekonfiguration der Bahn aus einer Sammlung von im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahren, die im Speicher des Rechners verfügbar sind, in Abhängigkeit von dem aktualisierten Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontext, wobei jedes der Verfahren durch seine Ausführung ermöglicht, eine einzige rekonfigurierte Bahn zu erhalten, wobei jedes dieser Bahnrekonfigurationsverfahren an eine im Voraus festgelegte bestimmte Kategorie des Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts angepasst ist, wobei die Auswahl eines im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens durch Anpassung des Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts an die nächstliegende im Voraus definierte Kategorie des Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts anhand von Auswahlkriterien erfolgt, die sich insbesondere auf die Werte des räumlichen und zeitlichen Abstands und der Kraftstoffreichweitendifferenz in Bezug auf die Sollbahn stützen, wobei das ausgewählte im Voraus definierte Bahnrekonfigurationsverfahren die Operationsstrategie, die normalerweise von den Ausrüstungen der Flugzeuge ausgeführt wird, die in die gewählte im Voraus definierte Kategorie des Flugzeug/Flugaufgaben-Kontexts fallen, direkt überführt in
    • – das Ausführen des ausgewählten, im Voraus definierten Rekonfigurationsverfahrens, das in Abhängigkeit von den Flugaufgabe-Daten und dem Echtzeit-Kontext eine neue Bahn bestimmt, die von dem Selbststeuersystem ausführbar ist,
    • – das Anzeigen der neuen Bahn auf der Anzeigevorrichtung durch Überlagerung über der momentanen Bahn und
    • – falls der Pilot diese neue Bahn für gültig erklärt, das Senden der diese neue Bahn kennzeichnenden Informationen an die Selbststeuervorrichtung.
  • Durch diese Vorkehrungen werden alle Operationen zur Auswahl einer Rekonfigurationslösung der Flugaufgabe vor der wirksamen und zeit- und rechenleistungsaufwändigen Bestimmung einer Bahn ausgeführt, die von einem Selbststeuersystem direkt ausführbar ist. Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht folglich, in Echtzeit eine Bahn vorzuschlagen, die im Stande ist, auf jede neue Situation zu dem Zeitpunkt, zu dem sie auftritt, zu reagieren. Diese Schnelligkeit der Reaktion kann mit den Rechnern erzielt werden, mit denen die Flugzeuge gegenwärtig ausgerüstet sind, ohne die übrigen Funktionen, die von diesen Rechnern ausgeführt werden, zu beeinträchtigen, und erfordert keine neuen Ausrüstungen.
  • Außerdem entspricht das ausgewählte Rekonfigurationsverfahren im Wesentlichen der Überlegung, die der Pilot in einer vergleichbaren Situation anstellen würde. Daraus folgt, dass der Pilot, wenn er mit der vorgeschlagenen neuen Bahn nicht einverstanden ist, durch direktes Einwirken auf die Steuerung des Flugzeugs (Geschwindigkeit, Kurs oder Höhe) den Echtzeitkontext des Flugzeugs modifizieren kann, um das Verfahren zu zwingen, eine neue Bahn zu berechnen, die dem Wunsch des Piloten entspricht. Außerdem kann er den Übergang zu einem besonderen Ziel erzwingen oder aber eine oder mehrere Bedingungen der Flugaufgabe modifizieren.
  • Selbstverständlich kann in dem Fall, in dem das erfasste Ereignis eine Verspätung oder ein zeitlicher Vorsprung in Bezug auf einen vorgesehenen Zeitplan ist, diese neue Bahn der Bahn entsprechen, der zuvor zu folgen gewesen wäre, mit nur einer Modifikation der Geschwindigkeit, mit der diese Bahn durchflogen wird.
  • Die Ereignisse können direkt von verschiedenen Organen herrühren, die an den Rechner angeschlossen sind. Sie können auch von einer Aufgabe der Überwachung der Umgebung des Flugszeugs erzeugt sein, die Parameter anhand der Daten des Echtzeit-Kontexts schätzt und sie mit Schwellenwerten oder Erwartungswerten vergleicht, wobei eine Schwellenwertüberschreitung oder eine Erfassung eines regelwidrigen Wertes die Erzeugung eines Ereignisses hervorruft.
  • Vorteilhaft umfassen die Daten der Flugaufgabe drei Bedingungstypen, nämlich räumliche Bedingungen (anfängliche Bahn, zugewiesene Durchgangspunkte), zeitliche Bedingungen (Rendezvouszeiten) und Kraftstoffbedingungen, wobei das Verfahren gemäß der Erfindung das Zuordnen jedes dieser Bedingungstypen zu einer Menge von Prioritätswerten umfasst, die jeweils die zu berücksichtigende Priorität der Bedingungen dieses Typs bei jeder Etappe der Flugaufgabe angeben, wobei das Verfahren gemäß der Erfindung die Berücksichtigung dieser Mengen von Prioritätswerten bei der Analyse der Echtzeit-Kontexts und der Ausführung eines Rekonfigurationsverfahrens umfasst.
  • Die Kraftstoffreichweitenbedingung entspricht dem Vermögen des Flugzeugs, die Flugaufgabe abzuarbeiten und unter Berücksichtigung seiner Autonomie, die bei einem Flug mit militärischen Flugaufgaben eine Luftbetankung einschließen kann, mit einer ausreichenden Kraftstoffreserve zu landen.
  • Folglich wird das Verfahren gemäß der Erfindung, wenn beispielsweise die räumliche Bedingung prioritär ist und sich das Flugzeug während des Flugs von der Bahn entfernt, eine wieder zu dieser vorgesehenen Bahn zurückführende Bahn in Abhängigkeit von der momentanen Position des Flugszeugs und der Anwesenheit eines zugewiesenen Durchgangspunktes in der Nähe des Flugzeugs erarbeiten.
  • Vorteilhaft umfasst die Aktualisierung des Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgaben-Kontexts eine Analyse der Echtzeitsituation, die Umgebungsüberwachung genannt wird, die berücksichtigt:
    • – die Flugaufgabe, die durch vor dem Flug aufgezeichnete oder während des Flugs empfangene Informationen, unter anderem die Sollbahn in fünf Dimensionen, Angaben gefährlicher Zonen, zugewiesene Durchgangspunkte usw. definiert ist,
    • – Daten bezüglich des Flugzeugs wie etwa seine raumzeitliche Position, die effektiv verfügbare Kraftstoffmenge, die Flugphase, in der es sich befindet, die Zonen neu aufgetretener Hindernisse, die Vorhersagen von Flugphasenänderungen, eventuelle Pannen, meteorologische Entwicklungen usw.
  • Vorteilhaft nehmen die im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahren jeweils ein spezialisiertes Modul in Anspruch, das unter einer Menge von ihnen gemeinsamen spezialisierten Modulen ausgewählt ist, die jeweils ein besonderes Problem der Flugstreckenrekonfiguration lösen.
  • Vorteilhaft lösen die spezialisierten Module jeweils ein besonderes Problem der Flugstreckenrekonfiguration in den fünf Dimensionen des Raumes, der Zeit und der Kraftstoffreichweite, wie etwa:
    • – Verkürzen der fünfdimensionalen Bahn,
    • – Verlängern der fünfdimensionalen Bahn,
    • – fünfdimensionale Bahn zur Vermeidung einer neuen Bedrohung oder nicht,
    • – auf eine fünfdimensionale Flugstrecke zurückführende fünfdimensionale Bahn unter Vermeidung einer Bedrohung,
    • – auf eine fünfdimensionale Flugstrecke zurückführende fünfdimensionale Bahn unter Vermeidung einer Bedrohung und bei vorgegebenem Bestimmungsort,
    • – fünfdimensionale Bahn zwecks direkter Rückkehr/dringender Rückkehr über einem hinsichtlich des Wetters/Kraftstoffs zugänglichen Gebiet,
    • – Modifikation der Geschwindigkeit, um eine Verzögerung über der fünfdimensionalen Bahn zu erzielen,
    • – Modifikation der Geschwindigkeit, um einen zeitlichen Vorsprung über der fünfdimensionalen Bahn zu erzielen,
    • – fünfdimensionale Bahn mit Luftbetankungs-Management,
    • – fünfdimensionale Bahn unter Berücksichtigung der Veränderung der Bedingung,
    • – fünfdimensionale Bahn eines Entwurfs eines modifizierten Flugplans.
  • Vorteilhaft sind die im Voraus definierten Konfigurationsverfahren im Grunde endlich, d. h. dass die spezialisierten Module, die sie in Anspruch nehmen, sich nur einer beschränkten Anzahl von Lösungsschritten bedienen, wobei jeder Lösungsschritt das Lösen eines Teilproblems der Rekonfiguration umfasst. Dies ermöglicht, die Erarbeitung und die Anzeige eines Vorschlags zur fünfdimensionalen Bahnrekonfiguration, der am besten an den sich verändernden Kontext einer Flugaufgabe angepasst ist, in einem beschränkten Zeitraum zu gewährleisten. Da die Zeit für die Erarbeitung eines Bahnrekonfigurationsvorschlags gemeistert wird, kann dieser periodisch mit einer hinreichend hohen Frequenz, beispielsweise in der Größenordnung von Hertz erneuert werden, um dem Piloten des Flugzeugs ein kontinuierliches Bild der Rekonfigurationsmöglichkeiten seiner Bahn zu geben.
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung als ein nicht einschränkendes Beispiel anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, in der
  • 1 schematisch die Elektronikausrüstung zeigt, die sich an Bord eines Flugzeugs befindet und die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ermöglicht;
  • 2 in Form eines Blockschemas das Verfahren gemäß der Erfindung veranschaulicht;
  • 3 schematisch einen Algorithmus zeigt, der ein Beispiel für den von dem Verfahren gemäß der Erfindung umgesetzten Rekonfigurationsplan darstellt;
  • 4 in Form von Kurven die jeweiligen Prioritätswerte der Bedingungen bezüglich der Zeit, des Raumes und des Kraftstoffs bei jeder Etappe der Flugaufgabe zeigt.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung ist besonders geeignet, um von den Elektronikausrüstungen, die sich an Bord eines Flugzeugs befinden, ausgeführt zu werden. Wie in 1 gezeigt ist, umfassen diese Ausrüstungen einen Rechner 1, der an einen oder mehrere Bildschirme 2 angeschlossen ist, einen Massenspeicher 9 und gegebenenfalls eine Alarm signalisierende Vorrichtung, die mit einem Lautsprecher 3 und/oder Leuchtanzeigen gekoppelt ist. Dieser Rechner 1 ist über ein Datenübertragungsnetz 8, beispielsweise die Busse des Flugzeugs, mit den an Bord befindlichen Flugsensoren und -instrumenten 6, dem Steuerwerk 4, einer Selbststeuervorrichtung 5 und einer Funkübertragungsvorrichtung 7 für digitale Daten, beispielsweise vom Typ "Datenübertragungsvorrichtung", verbunden. Auf diese An kann der Rechner in Echtzeit die Daten erlangen, die von den anderen an Bord befindlichen Elektronikausrüstungen kommen, nämlich vor allem die geographische Position des Flugzeugs, seine Höhe, seine Geschwindigkeit, seinen Zustand und die verfügbare Kraftstoffmenge.
  • Die Selbststeuervorrichtung umfasst einen Speicher, in dem die momentane Bahn, die von dem Flugzeug verfolgt wird, registriert wird, wobei diese Bahn aus einer Folge von Geradensegmenten zwischen einem Ausgangspunkt und einem Zielpunkt gebildet ist, wobei diese Segmente durch Kreisbögen verbunden sind.
  • Der Massenspeicher 9 enthält die technischen Daten des Flugzeugs und insbesondere die Daten, die seine Manövriermöglichkeiten definieren, wie etwa den minimalen und den optimalen Kurvenradius in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und den Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit sowie alle Daten, die mit der Flugaufgabe im Zusammenhang stehen.
  • Diese Flugaufgabe-Daten umfassen in erster Linie:
    • – Daten der geographischen, taktischen und meteorologischen Umgebung der Flugaufgabe,
    • – Daten in Bezug auf den einer vorgesehenen Bahn mit drei Dimensionen zugeordneten Flugplan, die dem Rechner vor allem ermöglichen, auf dem Bildschirm diese Bahn in Zweitbelichtung über der Abbildung der Karte anzuzeigen, und
    • – Daten in Bezug auf die Bedingungen der Geschwindigkeit, der Route und der Kraftstoffreichweite, die jeder Etappe der Flugaufgabe zugeordnet sind, wobei die Kraftstoffreichweiten- oder Autonomiebedingung der Fähigkeit entspricht, die Flugaufgabe unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Kraftstoffreserve oder im Fall von militärischen Flugaufgaben einer vorgesehenen Luftbetankung abzuarbeiten und zu landen.
  • Die Daten der geographischen Umgebung umfassen kartographische Daten, die dem Rechner 1 insbesondere ermöglichen, auf dem Bildschirm 2 die Abbildung einer geographischen Karte der während der Flugaufgabe überflogenen Zone und Daten, die mit der Navigation im Zusammenhang stehen, beispielsweise die geographische Position und die technischen Daten der Markierungsfunkfeuer und der Flugplätze, die für das Flugzeug während der Flugaufgabe erreichbar sind, anzuzeigen. Die Daten der taktischen Umgebung umfassen vor allem die Lage und die Ausdehnung eventueller Gefahrzonen, die zu meiden sind, während die Daten der meteorologischen Umgebung die vorhergesagten Wetterbedingungen in dem während der Flugaufgabe überflogenen Gebiet umfassen.
  • Die sich auf die Bahn beziehenden Daten umfassen die Position der zugewiesenen Durchgangspunkte, denen eine Rendezvouszeit und eine Überflughöhe zugeordnet sind.
  • Alle diese Daten können jederzeit entweder direkt durch den Piloten oder die an Bord befindlichen Sensoren und Instrumente oder aber durch Informationen, die über die Funkverbindung empfangen werden, geändert werden.
  • Der Massenspeicher 9 umfasst außerdem in Form von Software eine Sammlung von im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahren, die jeweils durch ihre Ausführung die Bestimmung einer einzigen rekonfigurierten Bahn in einer Form, die an das Selbststeuersystem oder an ein Bildschirmsystem zur Kartenanzeige angepasst ist, sowie ein Auswahlverfahren für den Fall der Notwendigkeit des im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens, das am besten an die momentane Situation angepasst ist, ermöglichen. Die im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahren unterscheiden sich voneinander und sind an verschiedene im Voraus definierte Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexte angepasst, wobei sie das Wesentliche der Ereignisse berücksichtigen, die eine Rekonfiguration der Sollbahn erfordern und sich während einer Flugaufgabe unverhofft ereignen können. Jedes davon setzt die Operationsstrategie um, die im Allgemeinen von den Besatzungen der Flugzeuge verfolgt wird, die sich in dem vorher definierten Flugzeug/Flugaufgabe-Kontext befinden, für den es vorgesehen ist. Ein Beispiel für ein im Voraus definiertes Rekonfigurationsverfahren ist in 3 gezeigt.
  • In 2 lässt das Verfahren gemäß der Erfindung eine Hauptaufgabe stattfinden, die zyklisch ausgeführt wird, wobei sie umfasst:
    • – ein Umgebungsüberwachungsmodul 11, das zum Zweck hat, die Umgebung der Flugaufgabe und den Echtzeitkontext 17 zu überwachen und insbesondere Ereignisse zu erfassen, die den ursprünglichen Flugplan in Frage stellen;
    • – ein Ereignismanagementmodul 12, dessen Aufgabe es ist, jedem erfassten Ereignis, das die Konfiguration des Flugplans in Frage stellt, in Abhängigkeit von den relativen Bedeutungen, die ihm hinsichtlich des Zeitpunktes, der räumlichen Bedingungen, der zeitlichen Bedingung oder der Kraftstoffreichweitebedingung zukommen, wobei gegebenenfalls mehrere davon zugeordnet werden, wenn der Flugzeug/Flugaufgabe-Kontext ihre gleichzeitige Verarbeitung erfordert, eine Priorttätsordnung zuzuweisen;
    • – ein Aufgabenmanagementmodul 13, das die Aufgaben 14 aktiviert und deaktiviert, d. h. die Rechenzeiten, die jeweils spezifisch der Verarbeitung eines Ereignisses oder einer besonderen Verknüpfung von Ereignissen zugewiesen werden, das bzw. die von dem Ereignismanagementmodul 12 erfasst wird, und das Timeshartng des Rechners zwischen allen aktiven Aufgaben unter Berücksichtigung der Prioritätsgrade, die den Ereignissen oder den Ereignisverknüpfungen zugewiesen sind, denen sie entsprechen, managt. Die Aufgabe, die dem Ereignis oder der Verknüpfung von Ereignissen mit der höchsten Priorität entspricht, führt zu dem einzigen Bahnrekonfigurationsvorschlag, der dem Piloten sofort vorgeschlagen wird. Die übrigen Aufgaben mit niedrigerer Priorität führen nicht im Augenblick zu einem Bahnrekonfigurationsvorschlag, sondern greifen dem Ablauf der Flugaufgabe vor. Sie können je nach Kontext und Ablauf der Flugaufgabe aufgeschoben oder sogar aufgehoben werden, sobald die Ereignisse, denen sie entsprechen, veraltet sind, selbst wenn diese nicht vollständig verarbeitet worden sind.
  • Das Überwachungsmodul 11 hat außerdem zur Aufgabe, die Daten 17 des Echtzeit-Kontexts und der Flugaufgabe zu aktualisieren, wenn neue Daten empfangen werden.
  • Der Echtzeit-Kontext fasst die laufenden Daten zusammen, die insbesondere die Position des Flugzeugs, seine Höhe, seine Geschwindigkeit, seinen Kurs, die verfügbare Kraftstoffmenge in den Tanks, den Kopplungszustand des Steuerwerks (Selbststeuervorrichtung aktiv oder nicht) und die momentane Phase der Flugaufgabe (ob sich das Flugzeug in einer Freund- oder Feindzone, vor oder nach dem Ziel befindet) betreffen. Außerdem speichert er einen Verlaufsbericht der Aufgabe, der insbesondere angibt, ob die momentane Bahn jene ist, die ursprünglich vorgesehen worden war, ob eine Panne aufgetreten ist, ob eine dringende Rückkehr oder eine Luftbetankung erforderlich ist.
  • Die von dem Aufgabenmanagementmodul 13 aktivierten Aufgaben 14 können zyklisch oder regellos (durch ein Ereignis ausgelöst), ausschließend oder nicht ausschließend ausführbar sein. So wird beispielsweise eine Aufgabe, die dem Piloten eine Bahn vorschlägt, zyklisch ausgeführt, um der Entwicklung des Echtzeit-Kontexts Rechnung zu tragen, bis der Pilot die vorgeschlagene Bahn für gültig erklärt, um sie zu aktivieren. Im Allgemeinen sind alle Aufgaben, die eine neue Bahn liefern, zyklisch und ausschließend gegenüber den übrigen Aufgaben dieses Typs. Folglich wird die berechnete und auf der Anzeigevorrichtung 2 angezeigte Bahn zyklisch durch eine berechnete neue Bahn ersetzt, damit die angezeigte Bahn niemals veraltet ist.
  • Jede Aufgabe hat zum Ziel, das Problem, das sich durch ein besonderes Ereignis oder eine besondere Verknüpfung von Ereignissen stellt, mit Hilfe des im Voraus definierten Verfahrens zum Rekonfigurieren der Bahn, das am besten an den Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontext angepasst ist und aus der Sammlung von im Voraus definierten Rekonfigurationsverfahren 15, die im Speicher zur Verfügung stehen, zu lösen. Dazu wird eine Aufgabe in zwei Teile zerlegt: die Auswahl eines im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens und die Ausführung des ausgewählten, im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens.
  • Da jedes dieser im Voraus definierten Rekonfigurationsverfahren 15 an eine im Voraus definierte spezifische Kategorie des Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts angepasst ist, wobei verschiedene Ereignisse berücksichtigt werden, die eine Bahnrekonfiguration erfordern und unvermittelt eintreten können, erfolgt die Auswahl eines davon durch Anpassen des Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts, wobei das Ereignis berücksichtigt wird, das mit der betrachteten Aufgabe verbunden ist, an die nächstgelegene, im Voraus definierte Kategorie des Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts anhand von Auswahlkriterien, die sich insbesondere auf die Werte des räumlichen und zeitlichen Abstands und die Kraftstoffreichweitendifferenz stützen, die im Vergleich mit der Sollbahn festgestellt werden.
  • Die Durchführung des ausgewählten, im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens 15 nimmt ein spezialisiertes Modul in Anspruch, das unter einer Sammlung spezialisierter Module 16 ausgewählt ist, die im Speicher zur Verfügung stehen und die jeweils ein spezifisches Problem der Flugstreckenrekonfiguration in den fünf Dimensionen Raum, Zeit und Kraftstoffreichweite lösen, wie etwa:
    • – Verkürzen der fünfdimensionalen Bahn,
    • – Verlängern der fünfdimensionalen Bahn,
    • – fünfdimensionale Bahn zur Vermeidung einer neuen Bedrohung oder nicht,
    • – auf eine fünfdimensionale Flugstrecke zurückführende fünfdimensionale Bahn unter Vermeidung einer Bedrohung,
    • – auf eine fünfdimensionale Flugstrecke zurückführende fünfdimensionale Bahn unter Vermeidung einer Bedrohung und bei vorgegebenem Bestimmungsort,
    • – fünfdimensionale Bahn mit direkter Rückkehr/dringender Rückkehr über einem hinsichtlich des Wetters/Kraftstoffs zugänglichen Gelände,
    • – Modifikation der Geschwindigkeit, um eine Verzögerung über der fünfdimensionalen Bahn zu erzielen,
    • – Modifikation der Geschwindigkeit, um einen zeitlichen Vorsprung über der fünfdimensionalen Bahn zu erzielen,
    • – fünfdimensionale Bahn mit Luftbetankungs-Management,
    • – fünfdimensionale Bahn unter Berücksichtigung der Veränderung der Bedingung,
    • – fünfdimensionale Bahn eines Entwurfs eines modifizierten Flugplans.
  • Diese spezialisierten Module nehmen als Parameter die Daten der Flugaufgabe und des Echtzeit-Kontexts entgegen, die sie benötigen. Zusätzlich zu der Lösung von spezifischen Bahnrekonfigurationsproblemen, für die sie vorgesehen sind, liefern die spezialisierten Module 16 auch Informationen 19, die die Entscheidung im Zusammenhang mit der Bahn 18, die sie vorschlagen, unterstützen und können Alarmsignale 20 erzeugen, beispielsweise, wenn das zu lösende Problem keine Lösung hat.
  • Es ist anzumerken, dass bestimmte spezialisierte Module einer so genannten höheren Ebene spezialisierte Module der niedrigsten Ebene aufrufen können.
  • Es ist vorgesehen, auf Anforderung des Piloten Informationen zu liefern. Wenn der Rechner 1 erfasst, dass der dazu vorgesehene Befehl von dem Piloten des Flugzeugs gegeben worden ist und dass der Typ der gewünschten Informationen ausgewählt worden ist, speichert das Umgebungsüberwachungsmodul 11 in den Echtzeit-Kontextdaten 17, dass der Pilot diesen Typ von Informationen angefordert hat und erzeugt ein entsprechendes Informationsanforderungsereignis. Das Ereignismanagementmodul 12 erfasst das Auftreten dieses Ereignisses und ruft das Aufgabenmanagementmodul 13 auf, um von ihm die Verarbeitung dieses Er eignisses zu fordern. Das Aufgabenmanagementmodul 13 löst dann eine regellose, nicht ausschließende Aufgabe 14 mit erhöhter Priorität zur Ermittlung der angeforderten Informationen aus, wobei diese Aufgabe das im Voraus definierte Verfahren zur Bahnrekonfiguration 15 aufruft, das der Anforderung des Piloten entspricht, wobei dieses das spezialisierte Modul oder die spezialisierten Module 16 verwenden wird, die ermöglichen, das gestellte Problem zu lösen.
  • Die angeforderten Informationen 19 werden schließlich am Schirm 2 angezeigt.
  • Um die Rolle jedes der Elemente 11 bis 16 zu veranschaulichen, wird angenommen, dass der Pilot den Handhebel betätigt, um die Geschwindigkeit des Flugzeugs zu verringern, das sich auf seiner anfänglichen Bahn in der Hinflugphase (vor dem Ziel) und in einer Feindzone befindet.
  • Das Umgebungsüberwachungsmodul 11 erfasst, dass die Geschwindigkeit des Flugzeugs nicht jene ist, die vorgesehen war, und das Flugzeug deshalb die vorgesehenen Ziele nicht zu den vorgesehenen Zeiten erreichen kann, und erzeugt ein Ereignis "Timing".
  • Außerdem kann vorgesehen werden, dass das Umgebungsüberwachungsmodul mittels der Alarmsignalisationsvorrichtung 3 einen Alarm erzeugt, insbesondere bei der Erfassung eines störenden Ereignisses, das die aktuelle Bahn in Frage stellen kann.
  • Das Ereignismanagementmodul 12 empfängt dieses Ereignis und gibt ihm eine Prioritätsordnung.
  • Das Aufgabenmanagementmodul 13 ordnet ihm eine Aufgabe zu, deren Typ es bestimmt: zyklisch oder nicht, ausschließend oder nicht, je nach betrachtetem Ereignis, und managt diese Aufgabe neben allen anderen laufenden Aufgaben. Dieses Management schließt eine Filterverarbeitung ein, die ermöglicht, die Aufgabe hinauszuschieben oder aufzuheben, wenn sich herausstellt, dass schon eine andere laufende Aufgabe schon auf dasselbe Ereignis einwirkt, oder wenn sich herausstellt, dass das Ereignis die Folge der Ausführung einer anderen laufenden Aufgabe ist, die beispielweise eine Panne bearbeitet. Wenn die Aufgabe die Filterverarbeitung übersteht, wird sie berücksichtigt und entsprechend ihrem Prioritätsgrad neben den anderen ausgeführt. Ihre Ausführung kann zur Aufhebung anderer gerade in der Ausführung begriffenen Aufgaben führen, da diese durch ihr Auftreten veraltet sind.
  • Die dem Ereignis "Timing" entsprechende Aufgabe ermöglicht das Aufrechterhalten des zeitlich richtigen Ablaufs und ist zyklisch und ausschließend. Sie weist eine recht niedrige Priorität auf, beispielsweise 2 auf einer Skala von 1 bis 10. Es ist anzumerken, dass beispielsweise dann, wenn ein Luftbetanken vorgesehen ist, die Erzeugung der Bahn zu dem Rendezvous-Raum von höherer Priorität ist, denn sie managt gleichzeitig die räumliche und die zeitliche Abweichung.
  • Wenn gerade keine Aufgabe höherer Priorität ausgeführt wird, wird die Aufgabe zur Aufrechterhaltung des zeitlich richtigen Ablaufs ("Timing") ausgelöst, während alle anderen aktiven Aufgaben niedrigerer Priorität unterbrochen werden.
  • Diese Aufgabe kann selbstverständlich durch das Eintreten eines Ereignisses mit höherer Priorität wie etwa die Erfassung einer räumlichen Abweichung von der aktuellen Bahn, den Übergang in eine andere Zone der Flugaufgabe, die Anforderung einer dringenden Rückkehr, die Bezeichnung eines neuen Ankunftszielorts oder auch das Auftreten einer Panne unterbrochen werden (aufgehoben werden, wenn sie ausschließend ist).
  • Die Aufgabe zur Aufrechterhaltung des zeitlich richtigen Ablaufs ("Timing") führt das im Voraus definierte Bahnrekonfigurationsverfahren aus, dessen Algorithmus in 3 dargestellt ist.
  • Im ersten Schritt dieses im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens führt der Rechner 1 ein auf die Regulierung der Geschwindigkeit spezialisiertes Modul 22 aus, das für die Neuberechnung der Streckengeschwindigkeiten der momentanen Bahn vorgesehen ist, wobei die Position des Flugzeugs auf dieser Bahn, die zeitlichen und räumlichen Bedingungen, die durch die Flugaufgabe auf erlegt sind, die Manövriermöglichkeiten des Flugzeugs und die verfügbare Kraftstoffmenge berücksichtigt werden, wobei diese Informationen von dem Massenspeicher 9 geliefert werden.
  • Das Modul 22 gibt als Antwort an, ob die von der Flugaufgabe auferlegten Bedingungen mit einem ausreichenden Spielraum an Kraftstoff erfüllt werden können, indem die momentane Bahn befolgt wird, wobei die aktuelle Phase der Flugaufgabe (Hinflugphase oder Rückflugphase) berücksichtigt wird. Wenn dies der Fall ist, liefert es eine Bahn, die der momentanen völlig gleich ist, jedoch mit einem neuen Streckengeschwindigkeitsprofil. Im Schritt 23 dieses im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens ermittelt der Rechner, ob das Modul 22 das Problem des zeitlich richtigen Ablaufs (Timing) gelöst hat. Wenn ja, wird das im Voraus definierte Bahnrekonfigurationsverfahren beendet und dem Piloten wird die momentane Bahn mit dem neuen Geschwindigkeitsprofil vorgeschlagen. Wenn nicht, wird es mit dem Aufruf des auf die Bestimmung der Reserven spezialisierten Moduls 24 fortgesetzt, das ermöglicht, den zeitlichen Abstand und die Kraftstoffreichweitendifferenz über der momentanen Bahn gegenüber derjenigen, die vorgesehen war, zu schätzen. Wenn sich das Flugzeug auf seiner Bahn voraus befindet und kein Kraftstoffreichweitenproblem auftritt (Schritt 25), ruft das im Voraus definierte Bahnrekonfigurationsverfahren ein anderes spezialisiertes Modul 26 zur Berechnung einer verlängerten Bahn auf, um die Vorzeitigkeit des Flugzeugs zu absorbieren. Andernfalls ruft es ein auf die Berechnung einer verkürzten Bahn 27 spezialisiertes Modul auf.
  • Dieser Algorithmus liefert in allen Fällen eine neue Bahn, die der Rechner 1 dem Piloten vorschlägt, indem er sie auf dem Schirm 2 in Überlagerung über der momentanen Bahn anzeigt. Durch eine einfache Anweisung, beispielsweise das Betätigen eines Bedienknopfes auf dem Steuerknüppel 4, kann der Pilot diese neue Bahn für gültig erklären, wodurch das Senden dieser von dem Rechner 1 zu der Selbststeuervorrichtung 5 ausgelöst wird.
  • Es ist anzumerken, das dieses im Voraus definierte Bahnrekonfigurationsverfahren von anderen im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahren 15 aufgerufen werden kann, in denen der zeitliche Aspekt behandelt werden muss.
  • Der Pilot kann jederzeit die Aktivierung eines der spezialisierten Module 26 oder 27 erzwingen, indem er wieder die Steuerung von dem Steuerwerk übernimmt und eine Bahn einschlägt, die logischerweise diese Aktivierung auslösen wird.
  • Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung werden den räumlichen, zeitlichen und Kraftstoffreichweite-Bedingungen für jede Etappe einer Flugaufgabe jeweils Prioritätswerte zugeordnet, wie aus den in 4 gezeigten Kurven ersichtlich ist. Diese Prioritätsindizes, die Bestandteil der Daten der Flugaufgabe sind, werden von dem Ereignismanagementmodul 12 bei der Bestimmung des Ereignisses mit der höchsten Priorität berücksichtigt, das von dem Aufgabenmanagementmodul 13 in den im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahren 15 und in den spezialisierten Modulen zu verarbeiten ist, um die Bahn zu bestimmen, die am besten dem durch das verarbeitete Ereignis gestellten Problem entspricht.
  • So hat in 4 die Zeitbedingung während der ersten Etappe der Flugaufgabe eine hohe Priorität. Während dieser Etappe wird das Aufgabenmanagementmodul 13 vorrangig die Ereignisse auswählen, die eine Auswirkung auf die Einhaltung des zeitlich richtigen Ablaufs (Timing) der Flugaufgabe haben. Danach, während der Etappen 2 bis 4 der Flugaufgabe, sind die Prioritäten der räumlichen und zeitlichen Bedingungen im Wesentlichen gleich, die erarbeiteten Rekonfigurationsbahnen werden folglich das Verfolgen der ursprünglichen Bahn in den vorgesehenen Zeiten bevorzugen. Im Schritt 5 sind die Prioritäten der drei Bedingungen bezüglich der Zeit, des Raumes und der Kraftstoffreichweite im Wesentlichen gleich. Daraus folgt, dass die Bahnen, die erarbeitet werden, nicht die eine oder die andere dieser Bedingungen bevorzugen werden. In den Schritten 6 bis 8, die der Rückkehrphase entsprechen, ist die Kraftstoffreichweitenbedingung maßgebend, was durch die Tatsache gerechtfertigt ist, dass die verfügbare Kraftstoff menge und der Verbrauch des Flugzeugs die Ankunft dieses an dem für die Rückkehr vorgesehenen Stützpunkt bedingen. Die Etappe 7 ist durch eine räumliche Bedingung gekennzeichnet, die dem Vorhandensein eines zugewiesenen Durchgangspunktes während dieser Etappe entspricht.
  • Auf diese An werden die Bedingungen, die auf die Flugaufgabe zutreffen, von Beginn der Verarbeitung eines Ereignisses an und bei der Auswahl eines im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens berücksichtigt, bevor rechenleistungs- und zeitaufwändige Berechnungen zur Bestimmung einer Rekonfigurationsbahn ausgeführt werden.
  • Die an Bord von modernen Flugzeugen vorhandenen Rechner können durch das soeben beschriebene Verfahren eine neue passende Bahn mit einer periodischen Wiederholung in der Größenordnung von etwa einer Sekunde berechnen. Unter Berücksichtigung der Geschwindigkeiten der derzeitigen zivilen oder militärischen Flugzeuge und der zulässigen Fehlergrenzen sind die auf diese Weise dem Piloten vorgeschlagenen Bahnen niemals veraltet.
  • Das Verfahren zur Echtzeit-Rekonfiguration der Bahn für ein Flugzeug, das soeben beschrieben worden ist, weist eine Architektur oder Verkettung von Schritten auf, die ermöglicht, die Kenntnisse über jeden Bereich der Lösung (Typ der Bahn horizontal, vertikal, Ausweichmanöver, Betankung, Verkürzen der Bahn, Verlängern der Bahn, Durchgang durch zugewiesene Zonen) von den Kenntnissen, die eine Steuerung in Bezug auf Problemlösungsstrategien ermöglichen, klar zu trennen.
  • Die im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahren, die an verschiedene der wahrscheinlichsten Kategorien von Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexten, die sich einer Besatzung eines Flugzeugs im Fall von unvorhergesehenen Ereignissen präsentieren können, angepasst sind, wobei sie spezialisierte Module in Anspruch nehmen, die spezifische Probleme der Bahnrekonfiguration bearbeiten, weisen vorteilhaft eine begrenzte Anzahl von Schritten auf, um das Erzielen eines Bahnrekonfigurationsvorschlags in einer begrenzten Zeit unabhängig vom Flug zeug/Flugaufgabe-Kontext zu gewährleisten. Dieser Bahnrekonfigurationsvorschlag kann periodisch erneuert werden, um dem Piloten ein kontinuierliches Bild der Rekonfigurationsmöglichkeiten der Flugaufgabe zu geben.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Rekonfigurieren einer Bahn für ein Flugzeug in Echtzeit, wobei diese Bahn insbesondere von einer Selbststeuervorrichtung ausführbar ist, wobei dieses Verfahren von einem Rechner ausgeführt wird, der in Echtzeit Informationen empfängt, die von an Bord des Flugzeugs installierten Organen geliefert werden und die Situation des Flugzeugs in Bezug auf seine räumliche und zeitliche Umgebung, seine Reichweite und seine Veränderungsmöglichkeiten betreffen, und Daten speichert, die die Flugaufgabe des Flugzeugs betreffen und eventuell während der Flugaufgabe aktualisiert werden können, wobei eine Sollbahn fünf Dimensionen besitzt: drei räumliche Dimensionen, eine zeitliche Dimension und eine die Kraftstoffreichweite repräsentierende Dimension, wobei diese Informationen einen Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontext bilden, wobei dieser Rechner mit einer Selbststeuervorrichtung und mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist, die eine Darstellung der momentanen Bahn anzeigt und die momentane Position des Flugzeugs in Bezug auf diese Bahn angibt, wobei das Verfahren im Hinblick auf die Anpassung der Flugaufgabe an eine neue Situation, die durch Auftreten eines Störereignisses geschaffen wird, umfasst: – Aktualisieren der Daten des Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts, der durch die Ankunft des Störereignisses modifiziert wird, und – Erfassen des Auftretens eines oder mehrerer Ereignisse, die eine Rekonfiguration der Sollbahn rechtfertigen, im aktualisierten Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontext, dadurch gekennzeichnet, dass es nach den obigen Schritten umfasst: – wenn ein Ereignis erfasst wird, das eine Rekonfiguration der Sollbahn rechtfertigt, Auswählen eines Verfahrens zur Rekonfiguration der Bahn aus einer Sammlung von im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahren, die im Speicher des Rechners verfügbar sind, in Abhängigkeit von dem aktualisierten Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontext, wobei jedes der Verfahren durch seine Ausführung ermöglicht, eine einzige rekonfigurierte Bahn zu erhalten, wobei jedes dieser im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahren an eine bestimmte und im Voraus definierte Kategorie des Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts angepasst ist, wobei die Auswahl eines im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens durch Anpassung des Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts an die nächstliegende im Voraus definierte Kategorie des Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts anhand von Auswahlkriterien erfolgt, die sich insbesondere auf die Werte des räumlichen und zeitlichen Abstands und der Kraftstoffreichweitendifferenz in Bezug auf die Sollbahn stützen, wobei das ausgewählte im Voraus definierte Bahnrekonfigurationsverfahren die Operationsstrategie, die normalerweise von den Ausrüstungen der Flugzeuge ausgeführt wird, die in die gewählte im Voraus definierte Kategorie des Flugzeug/Flugaufgaben-Kontexts fallen, direkt überführt in – das Ausführen des ausgewählten im Voraus definierten Rekonfigurationsverfahrens, das in Abhängigkeit von den Flugaufgabe-Daten und des Echtzeit-Kontexts eine neue Bahn bestimmt, die von dem Selbststeuersystem ausführbar ist, – das Anzeigen der neuen Bahn auf der Anzeigevorrichtung durch Überlagerung über der momentanen Bahn und – falls der Pilot des Flugzeugs diese neue Bahn für gültig erklärt, das Senden der diese neue Bahn kennzeichnenden Informationen an die Selbststeuervorrichtung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Voraus definierten Rekonfigurationsverfahren eine begrenzte Anzahl von Schritten umfassen, um einen Rekonfigurationsvorschlag für die Bahn unabhängig vom Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgabe-Kontexts in einer begrenzten Zeit zu gewährleisten.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktualisierung des Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgaben-Kontexts eine Analyse der Echtzeitsituation, die Umgebungsüberwachung genannt wird, umfasst, die berücksichtigt: – Daten bezüglich der Flugaufgabe, die vor dem Flug aufgezeichnete oder während des Flugs empfangene Informationen umfassen, unter anderem die Sollbahn in fünf Dimensionen, Angaben gefährlicher Zonen, zugewiesene Durchgangspunkte usw., – Daten bezüglich des Flugzeugs wie etwa seine raumzeitliche Position, die effektiv verfügbare Kraftstoffmenge, die Flugphase, in der es sich befindet, die Zonen neu aufgetretener Hindernisse, Vorhersagen von Flugphasenänderungen, eventuelle Pannen, die meteorologische Entwicklung usw.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugaufgabe-Daten eine Tabelle von Prioritätswerten von Zwängen umfassen, die die Prioritätswerte von Zeit-, Raum- und Kraftstoffzwängen auf jeder Stufe der momentanen Flugaufgabe angeben, wobei das Verfahren die Berücksichtigung dieser Prioritätswerte umfasst, wenn es den Echtzeitkontext analysiert, um ein im Voraus definiertes Rekonfigurationsverfahren auszuwählen, und wenn es ein im Voraus definiertes Konfigurationsverfahren ausführt, um eine neue Bahn zu bestimmen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung eines im Voraus definierten Rekonfigurationsverfahrens während einer unabhängigen Aufgabe des ausschließlichen oder nicht ausschließlichen, zufälligen oder zyklischen Typs erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung eines im Voraus definierten Bahnrekonfigurationsverfahrens zyklisch ist, um die Entwicklung des Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgaben-Kontexts zu berücksichtigen, wobei die berechnete neue Bahn auf der Anzeigevorrichtung die vorher vorgeschlagene Bahn ersetzt, so dass die auf der Anzeigevorrichtung angezeigte Bahn in Bezug auf den Echtzeit-Flugzeug/Flugaufgaben-Kontexts stets angemessen ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für die Lieferung von Informationen auf Anforderung die Aktualisierung des Echtzeitkontexts, um zu speichern, dass eine Informationsanforderung aufgetreten ist, die Erzeugung eines Informationsanforderungsereignisses sowie die Aktivierung einer Aufgabe zum Ausführen eines bestimmten vorgegebenen Rekonfigurationsverfahrens umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie die angeforderten Informationen bestimmt und anzeigt, wobei diese Aufgabe zufällig ist und ein hohes Prioritätsniveau hat, um die angeforderten Informationen schnell anzeigen zu können.
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