EP3830979A1 - Anordnung und verfahren zur drahtlosen datenübertragung - Google Patents

Anordnung und verfahren zur drahtlosen datenübertragung

Info

Publication number
EP3830979A1
EP3830979A1 EP19742173.8A EP19742173A EP3830979A1 EP 3830979 A1 EP3830979 A1 EP 3830979A1 EP 19742173 A EP19742173 A EP 19742173A EP 3830979 A1 EP3830979 A1 EP 3830979A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data
communication unit
aircraft
base station
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19742173.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Ulrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tkms Atlas Elektronik GmbH
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
Atlas Elektronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, Atlas Elektronik GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3830979A1 publication Critical patent/EP3830979A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502—Airborne stations
    • H04B7/18504—Aircraft used as relay or high altitude atmospheric platform
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • B63G2008/005—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned remotely controlled

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for transmitting data between a manned base station and a surface device.
  • FIG. 1 of DE 102012006566 A1 shows an arrangement for discovering sea mines.
  • An autonomous underwater vehicle 1 is connected via an optical waveguide to a carrier platform in the form of an also unmanned underwater vehicle 3.
  • a radio connection to a radio antenna 9 on board a manned ocean-going ship 8 is established via a radio antenna 7 on board the surface vehicle 3.
  • the two vehicles 1, 3 sail in front of the seagoing ship 8.
  • the underwater vehicle 1 transmits information to the surface vehicle 3.
  • a person on board the seagoing vessel 8 receives this information and evaluates it.
  • the surface vehicle 3 activates a drone 19, which destroys a sea mine 10.
  • a helicopter 31 picks up the surface vehicle 3 together with two submarine vehicles 1, 1 a and the drone 19 and transports them to a place of use.
  • FIG. 1 shows a remotely operated vehicle 10, a transmission node (tether management system 12), a drone 14 and a base station 60. Signals from video cameras 16 on board the remote-controlled vehicle 10 are sent to the transmission node 12 via a coaxial cable.
  • a first driver 24 receives the signals from the video cameras 16, a second driver 32 receives signals from a video camera 28 on board the transmission node 12.
  • the signals from the drivers 24 and 32 are sent to the drone via a further line (umbilical line 40) 14 transmitted.
  • This drone 14 processes the signals, for example in a video compressor multiplexer and encoder 48, and transmits them wirelessly via an antenna 58 to the base station 60.
  • Figure 4 of GB 2538269 A shows an arrangement which wirelessly connects a warship (Warship Base Station) with a base station on land (Over-the-horizon Unmanned Surface Vehicle Remote Station).
  • a communication unit 4691 / TVWS
  • Radio / modem / router of the warship wirelessly exchanges data with one
  • WO 2017142520 A1 describes how a land vehicle 100 that has suffered an accident is localized so that occupants can be rescued or at least recovered.
  • a car 100 has driven into a lake and is below the water surface.
  • a hatch (hatch 108) opens, and a drone 102 and a buoy 104 float to the water surface.
  • the buoy 104 wirelessly transmits data to the drone 102 via a buoy transceiver 110.
  • the drone 102 transmits data to a satellite 114 or to a telecommunication tower (communication tower 116).
  • DE 102004062123 B3 describes a method of how a submersible 11 transmits a message to a helicopter 12 using a buoy 13.
  • the helicopter 12 comprises a radio transmitter and a radio receiver.
  • the submarine 11 feeds a message via an interface 141 into a recorder 14 of the buoy 13.
  • the submarine 11 ejects the buoy 13.
  • the buoy 13 rises to the sea surface 22, and an antenna 18 of the buoy 13 protrudes beyond the sea surface 22.
  • Submarine 11 moves away.
  • the exposed buoy 13 sends an encrypted and coded message.
  • the helicopter 12 receives the message and decrypted and decoded.
  • the helicopter 12 sends a signal to the buoy 13 and then receives the message.
  • the helicopter 12 can transmit a message to the submarine 11 by means of a buoy 13 '.
  • the helicopter 12 throws the buoy 13 'into the water with the message.
  • the submarine 11 deploys an unmanned underwater vehicle 23, which collects the buoy 13 and / or the buoy 13 'and brings it to the submarine 11.
  • the object of the invention is to provide an arrangement with the features of the preamble of claim 1 and a method with the features of the preamble of claim 10, in which a wireless data connection in at least one direction between the base station communication unit and the surface communication unit also under can be produced in conditions of use in which conventional arrangements and methods cannot.
  • This object is achieved by an arrangement with the features specified in claim 1 and a method with the features specified in claim 10.
  • the underwater device is designed to be used at least temporarily under water.
  • the above-water device is designed to be used above water.
  • the base station includes a base station communication unit.
  • the above-water facility comprises an above-water communication unit.
  • the aircraft comprises an aircraft communication unit.
  • a wireless base station-aircraft data connection is established between the base station communication unit and the aircraft communication unit. Furthermore, a wireless aircraft-to-surface data connection is established at least temporarily between the aircraft communication unit and the surface-to-surface communication unit. Thanks to these two data connections, data can be transmitted wirelessly in at least one direction between the base station and the above-water device.
  • the above-water device is at least temporarily in an underwater data connection with the submerged underwater device.
  • This underwater data connection can be used to transmit data under water in at least one direction.
  • the method according to the solution is carried out with such an arrangement. It includes the following steps:
  • a wireless data connection is established between the base station communication unit and the surface communication unit.
  • a wireless base station-aircraft data connection is established at least temporarily between the base station communication unit and the aircraft communication unit.
  • a wireless aircraft-to-surface data connection is established at least temporarily between the aircraft communication unit and the surface-to-surface communication unit.
  • Underwater data connection is used to transmit data underwater in at least one direction.
  • the invention it becomes possible to operate an unmanned underwater device in an area dangerous to humans.
  • the manned base station is sufficiently far from this dangerous area.
  • the aircraft can also be unmanned so that no people on board the aircraft are endangered. It is possible, but thanks to the wireless data connections according to the invention, it is not necessary for the aircraft to exactly follow the movement of the underwater device and / or the movement of the above-water device. It is sufficient that the aircraft remains at least temporarily so close to the surface water device that the aircraft surface water data connection can be established and
  • the submerged underwater device can transmit data to the manned base station and / or receive data from the base station without having to emerge via the above-water device and the unmanned aerial vehicle.
  • Underwater device cannot be manufactured in many situations, especially if the underwater device is immersed in a greater depth of water, and is also not necessary thanks to the invention.
  • such a large distance can occur at least temporarily between the base station communication unit and the surface communication unit that a direct wireless data connection is not possible at all or not with a sufficient data transmission rate and / or with a sufficient rate
  • the aircraft communication unit of the aircraft acts as a kind of relay station between the base station Communication unit and the above-water communication unit. Thanks to the relay station, a significantly greater distance can be bridged, which can be so great that direct data transmission would not be possible.
  • the relay station namely the aircraft communication unit, is arranged on board an aircraft.
  • the aircraft can be located vertically or diagonally above an object that is in the direct path between the base station and the above-water device and can therefore impair or even completely prevent direct data transmission.
  • Such an object is, for example, a rock, a tall building or even a
  • the aircraft can change its position quickly during operation, for example to find an optimal position as a relay station. Thanks to the invention, it is possible to transfer data between the base station
  • the aircraft communication unit can be configured in such a way that it can work in accordance with both data transmission methods and data that are transmitted to the aircraft communication unit with a first data transmission method with a second
  • the Communication unit and the above-water communication unit allows. Thanks to the invention, it is not necessary to change the base station communication unit or the surface communication unit in order to be able to transmit data. Thanks to the invention, the transmission channel between the submerged underwater device and the base station is divided into three individual transmission channels, namely
  • a first wireless transmission channel (aircraft-to-surface data connection) between the surface-to-surface communication unit and the aircraft communication unit and
  • a second wireless transmission channel (base station-aircraft data link) between the aircraft communication unit and the base station communication unit.
  • the underwater transmission channel and the first wireless transmission channel each bridge a significantly shorter distance than the second wireless transmission channel (base station-aircraft data connection) because the aircraft, the above-water device and the underwater device are in one humanly hazardous area, while the manned base station is located in a safe area and there is a sufficient distance between the dangerous area and the safe area.
  • the manned base station can be on the water, for example, on land or on board a manned surface ship or submarine or on board a stationary manned platform, for example an oil rig platform.
  • the underwater device can be a manned or an unmanned
  • the underwater device is designed, for example, to discover, locate, classify, inspect and / or in the case of objects under water
  • the above-water device can be floatable on the water or can be a stationary platform on the water that is supported on the body of water or on an object on or above the water surface, for example an oil rig platform that stands on a body of water, or an over-water - Installation on a bridge over a body of water.
  • the above-water device can have its own drive or can be without its own drive, for example a buoy.
  • the above-water device is preferably unmanned.
  • the aircraft can be manned or unmanned and e.g. be designed as an unmanned drone or as a helicopter, quadrocopter, airplane or zeppelin or balloon.
  • the base station-aircraft data connection and the aircraft-above-water data connection are only established while the aircraft is in the air. In another embodiment, at least one of these two data connections is already established before the aircraft lifts off the ground.
  • At least one of the following three data connections is a bidirectional data connection, i.e. can transmit data in both directions:
  • the underwater data connection between the above-water device and the submerged underwater device is also a wireless data connection.
  • the underwater data connection is established using a cable. Or this underwater data connection can be established with the help of a cable.
  • the underwater data link can also be used to transmit electrical or kinetic energy or, for example, to ignite an ignition mechanism of a clearing device.
  • the base station communication unit can send and / or receive data according to a base station data transmission method.
  • the above-water communication unit can send and / or receive data in accordance with an above-water data transmission method.
  • the aircraft communication unit can both receive data in accordance with the base station data transmission method and also transmit in accordance with the surface data transmission method.
  • the aircraft communication unit can both receive data in accordance with the above-water data transmission method and also transmit in accordance with the base station data transmission method.
  • This configuration makes it possible to automatically switch from one data transmission method to another data transmission method during operation. This switching can ensure a higher data transfer rate, for example if a large amount of data is to be transferred at short notice io
  • Switching does not affect the entire transmission channel between the base station and the surface water device, but only one transmission channel to the aircraft.
  • the aircraft communication unit is preferably able to convert messages from one transmission protocol to another transmission protocol.
  • data between the base station communication unit and the surface communication unit are always transmitted via the aircraft communication unit, that is to say via the two wireless data connections.
  • there is at times a direct data connection so that at least at times data can be transmitted directly between the base station communication unit and the surface communication unit, ie not via the aircraft communication unit.
  • the aircraft communication unit is only required if the direct data connection is not possible.
  • This configuration enables a direct transmission channel to be used between the base station communication unit and the surface communication unit, as long as data can be transmitted via this direct transmission channel and the data transmission rate and the data quality are sufficiently large.
  • the aircraft communication unit is used according to the embodiment, ie used as a relay station.
  • This configuration enables the advantages of the direct transmission channel to be used as long as it is available in sufficient quality, for example shorter transit times and one in some applications higher data transfer rate. It is possible for the aircraft to begin its use as a relay station after the direct transmission channel has already been established. As a result, the aircraft does not have to be available during the entire data communication between the base station and surface equipment, but only as soon and as long as the direct transmission channel is not available.
  • the aircraft communication unit comprises a data memory. Thanks to this data memory, the aircraft communication unit can temporarily store received data. In one embodiment, the aircraft communication unit is thus able to store data which it has received via the base station-aircraft data connection until the aircraft-above-water data connection enables the transmission of data. In another embodiment, it is able to store data which it has received via the aircraft-above-water data link until the base station-aircraft data link enables the transmission of data. These two configurations can be combined.
  • the above-water device can swim in the water.
  • it is a buoy.
  • the underwater device can carry the above-water device on board, preferably also during a diving trip.
  • the underwater device is also able to deploy the above-water device carried in the water, for example during a diving trip.
  • the deployed above-water device preferably floats to the water surface while the underwater device remains submerged and remains connected to the exposed above-water device via the underwater data connection.
  • This configuration makes it possible for the underwater device to transport the above-water device to a place of use, for example inside a pressure body of the underwater device. During this transport, the surface water facility is protected from external influences. It is also possible for an underwater vehicle to include the underwater device together with the above-water device transported. The above-water facility does not need to have its own drive in order to be brought to the site. The underwater device deploys the above-water device at one place of use, for example while the underwater device is submerged. As a result, the underwater device is not exposed to a danger on the surface. The above-water device acts as a “mouth” or “ear” of the submerged underwater device.
  • the above-water device can carry the underwater device.
  • the above-water device is able to put the worn underwater device on the water.
  • This configuration can also be used for an overwater device without its own drive, also for one that is supported on a body of water, for example an oil rig.
  • the underwater device inspects, for example, an underwater component of the stationary overwater device. It is also possible for the above-water device to transport the aircraft and for the aircraft to ascend from the above-water device before or during the transmission of data. It is possible that the above-water device transports both the underwater device and the aircraft.
  • the base station communication unit can generate a command for the underwater device. If not already done, the wireless base station aircraft data link and the wireless aircraft overwater data link are now established. The base station communication unit transmits the command to the aircraft communication unit. The aircraft communication unit transmits the command received to the surface communication unit. The communication unit forwards the command received via the underwater data link to the underwater device.
  • This configuration enables the base station to issue a command to the underwater device.
  • the underwater device may already be submerged.
  • the base station communication unit does not send the command directly to the underwater device, but to the aircraft communication unit.
  • the aircraft communication unit can forward the command immediately or temporarily store it, for example until a forwarding is possible.
  • the base station communication unit need not know the exact position of the above-water device or that of the submerged underwater device.
  • At least one sensor is mounted on board the underwater device, for example a sonar system or an underwater camera.
  • the underwater device is able to transmit signals from this sensor to the above-water communication unit via the underwater data connection. If not already done, the wireless base station-aircraft data connection and the wireless aircraft-above-water data connection are established after the sensor signal has been generated.
  • the above-water communication unit transmits the received sensor signal to the aircraft communication unit.
  • the aircraft communication unit transmits the received sensor signal to the base station communication unit.
  • This configuration enables the underwater device to transmit signals from the sensor to the base station during operation.
  • This configuration is particularly advantageous if the underwater device is unmanned, is operated in an area dangerous to humans and can be destroyed during use, or if the underwater device cannot be collected again after use, so that it is then not possible subsequently read out the data from a data memory on board the underwater device.
  • the aircraft communication unit which acts as a relay station, the signals from the sensor can be transmitted to the base station over a significantly greater distance.
  • the sensor signals are transmitted via three individual transmission channels, which is described further above.
  • the three transmission channels can be adapted to the respective requirements and environmental conditions is particularly advantageous when a large amount of data has to be transmitted. This is often the case with sensor signals as the data to be transmitted.
  • This configuration also makes it possible to delete the sensor signals from a data memory of the underwater device after the transmission, so that they cannot fall into the hands of an unauthorized person.
  • the aircraft functions as a data interface and / or a relay station between the base station and the above-water device.
  • this aircraft can also be used for transportation.
  • the aircraft can transport the underwater device and the above-water device. It is still able to put the underwater device and the above-water device on the water.
  • This configuration enables the same aircraft to be used in succession for at least two tasks: on the one hand, the aircraft transports the underwater device and the above-water device to a place of use and places the transported devices there on the water.
  • This transport by aircraft generally requires significantly less time than if the underwater device drives on or under the water to the place of use or is transported or towed there by a surface vehicle.
  • the underwater device and the above-water device can be designed without their own drive.
  • the communication unit on board the aircraft functions as a relay station between the two communication units, namely between those of the above-water device and the base station. Because the aircraft is already at the place where it placed the underwater device, the aircraft can generally start its work as a relay station immediately or only for a short flight.
  • the aircraft can also be used for a third task, for example for generating images and transmitting them to the base station via the base station-aircraft data link.
  • the arrangement according to the invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawings. Here show:
  • Fig. 1 shows a first application of the invention, in which the base station is a manned surface ship and the surface device is a buoy, which is connected to a manned submarine;
  • Fig. 2 shows a second application of the invention, in which the base station is the manned surface ship of Fig. 1 and the surface device is an unmanned surface ship which is connected to an unmanned underwater vehicle;
  • Figure 3 shows a third application of the invention in which the base station is the manned surface ship of Figure 1 and the surface device is a buoy connected to an unmanned underwater vehicle for destroying a marine mine;
  • Figure 4 shows a fourth application of the invention in which the base station is the manned surface ship of Figure 1 and the surface device is a buoy connected to an unmanned clearance device for destroying a marine mine;
  • FIG. 5 shows a fifth application of the invention, in which the base station is a manned platform on land and the above-water device and the submarine are those of FIG. 1.
  • Fig. 1 and Fig. 5 show a first and fifth application of the invention.
  • the surface ship 8 and the land station 15 act as a manned base station and have a radio antenna 9 and 25 respectively
  • the surface ship 8 does not have its own drive. With the help of the radio antenna 9, the surface ship 8 can wirelessly transmit messages received and discontinued. Accordingly, the land station 15 can receive and send messages wirelessly by means of the radio antenna 25.
  • the submerged submarine 14 has launched a buoy 29 into the water.
  • This buoy 29 functions as the overwater device and has a float part 11 and a data processing converter 12.
  • a radio antenna 33 is mounted on the float part 11.
  • the converter 12 remains under water and is connected to the submersible submarine 14 via a signal cable 10 and to the float part 11 via a further signal cable 18.
  • the radio antenna 33 is able to receive messages wirelessly and to send them to the submerged submarine 14 via the acoustic part 12 and the signal cables 18 and 10.
  • the submarine 14 can send messages wirelessly via the radio antenna 33. Thanks to the buoy 29, the submarine 14 can receive and send messages without having to send these messages wirelessly.
  • the buoy 29 acts as an underwater mouthpiece for the submarine 14.
  • FIG. 2 shows a second application of the invention.
  • the arrangement of FIG. 2 is used to locate and / or destroy sea mines.
  • Surface ship 8 is that of Fig. 1. This surface ship 8 is in wireless data connection with an unmanned surface ship 3, which as the
  • the unmanned surface ship 3 comprises its own drive 13, a control unit 6, a radio antenna 7 and one
  • the surface-mounted vehicle 3 can carry an unmanned underwater vehicle 1 on the receiving device 60.
  • the surface vehicle 3 carries a number of underwater drones 19.
  • a control unit is connected via a cable 5 in the form of an optical waveguide
  • control device 4 comprises a detection device 20, a classification device 21 and one Identification device 22 and has read access to a database 16 in which the contours of various sea mines are stored.
  • underwater vehicle 1 comprises a sonar device 35, which is located on the bow of the
  • Underwater vehicle 1 is mounted, and in one embodiment, an underwater camera, not shown.
  • the detection device 20, the classification device 21, the identification device 22 and the database 16 are arranged on board the unmanned surface vehicle 3 or the manned surface ship 8 or are distributed among them.
  • the underwater vehicle 1 detects sea mines in the water or in or on
  • the sonar device 35 generates location data 34, for example acoustic images of the surroundings.
  • the underwater camera creates optical images of the surroundings.
  • the detection device 20 evaluates the
  • Locating data 34 and discovers suspicious objects The classification device 21 compares the suspicious objects with the contours of sea mines, which are stored in the database 16, and classifies the suspicious objects.
  • the identification device 22 identifies a classified object as a sea mine or as another object.
  • the control unit 4 transmits the identification results or the location data 34 and the optical images via the cable 5 to the control unit 6 on the
  • FIGS. 3 and 4 show a third and fourth application of the invention.
  • the underwater drone 19 of FIGS. 3 and 4 may be the same as that of FIG. 2 or else it may have been transported to the place of use.
  • the driven underwater drone 19 comprises an unmanned space device 40.
  • the underwater drone 19 is detachably connected to a clearing device 40.
  • the underwater drone 19 has transported and cleared a clearing device 40 in the vicinity of a sea mine 26.
  • a folding device 41 of the clearing device 40 was fastened to a projection 42 of the underwater drone 19.
  • DE 102010033638 A1 describes how such a releasable attachment of a clearing device 40 to an underwater drone 19 can be designed.
  • the underwater drone 19 has deployed a buoy 50 with a radio antenna 58, the buoy 50 having risen to the water surface WO and functioning as the above-water device.
  • the clearing device 40 has a buoy 30 with a radio antenna 38
  • the buoy 30 having risen to the water surface WO and functioning as the overwater device.
  • the underwater drone 19 or the clearing device 40 remains connected to the floating buoy 50 or 30 via a cable 53 or 32.
  • the buoy 50 or 30 can receive and send messages wirelessly.
  • the underwater drone 19 drops a buoy 50 while it is transporting the clearing device 40.
  • the clearing device 40 carries at least one flea load 28, which is a directed one
  • the clearing device 40 can automatically attach to the sea mine 26 and then activate the flea load 28.
  • the clearing device 40 deploys the buoy 30 after the clearing device 40 has attached itself to the sea mine 26 and before it Hollow charge 28 activated.
  • the shaped charge 28 causes the sea mine 26 to explode, the space device 10 also being destroyed.
  • the room unit 40 can in one
  • Embodiment wirelessly to send the status message via the buoy 30, now to be connected to the sea mine 26.
  • a crew member on board the surface ship 8 can wirelessly via the buoy 50, 30 and the cable 53, 32
  • the clearing device 40 is generally also destroyed.
  • the underwater drone 19 is generally also destroyed, while in the fourth application according to FIG. 4 it is possible for the underwater drone 19 to move away from the sea mine 26 before the sea mine 26 goes to Explosion.
  • a command is transmitted to the clearing device 40 via the cable 53, 32, which activates an ignition mechanism on board the clearing device 40.
  • the buoy 50, 30 is connected to the clearing device 40 via a detonating cord (shock tube), which is a hose that is connected to a kind
  • Gunpowder is filled and carries a detonator at its lower end. A user ignites this fuse via the buoy 30.
  • the helicopter 2 has a radio antenna 27 with which the helicopter 2 can receive and send messages wirelessly. Thanks to this radio antenna 27, a first wireless data connection DV.1 between the helicopter 2 and the base station 8, 15 is established and maintained at least temporarily. Furthermore, thanks to this radio antenna 27, a second wireless data connection DV.2 is established and maintained at least temporarily between the helicopter 2 and the above-water device 29, 3, 30, 16. Both wireless data connections DV.1, DV.2 are bidirectional.
  • the base station 8, 15 can transmit messages and in particular control commands to the above-water device 29, 3, 50, 30 via the data connection DV.1 and DV.2.
  • the base station 8, 15 can send messages from the above-water device 29, 3, 30, 16 and in particular in real time sensor signals from the sonar device 37 of the submarine 14 or from the sonar device 35 or the like
  • the room unit 40 can also send signals.
  • the room device 40 can only execute commands
  • a data memory 39 is also present on board the helicopter 2. in the
  • Data storage 39 messages are at least temporarily stored when the helicopter 2 has received these messages via a data connection DV.1 or DV.2 and cannot immediately forward them via the other data connection DV.2 or DV.1. Thanks to this configuration, the two data connections DV.1 and DV.2 need not be established simultaneously or overlapping in time.
  • a protocol translator 43 on board the helicopter 2 is able to convert messages from one transmission protocol to another transmission protocol.
  • the communication unit of the base station and the communication unit of the above-water device can use different transmission protocols without it being necessary to standardize them.
  • the unmanned helicopter 2 is additionally used to transport the underwater vehicle 1, 19 to a place of use and to set it down there.
  • the helicopter 2 transports the underwater vehicle 1 to the unmanned surface vehicle 3 and places it on the receiving device 60, cf. Fig. 2.
  • the helicopter 2 transports the underwater drone 19 with the space device 40 to a site and throws it there.
  • a camera is also mounted on board the helicopter 2. This camera is directed downwards, for example, and creates optical images of the water surface. These images are transmitted to the base station 8, 15 via the wireless data connection DV.1.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren, um zwischen einer bemannten Basisstation (8) und einer Überwasser-Einrichtung (29) Daten zu übermitteln. Die Anordnung umfasst die bemannte Basisstation (8) mit einer Basisstation-Kommunikationseinheit (9), ein Unterwassergerät (1), die Überwasser-Einrichtung (29) mit einer Überwasser-Kommunikationseinheit (33) und ein Luftfahrzeug (2) mit einer Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27). Zwischen der Basisstation- Kommunikationseinheit (9) und der Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) ist eine drahtlose Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung (DV.1) hergestellt. Zwischen der Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) und der Überwasser-Kommunikationseinheit (33) ist eine drahtlose Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung (DV.2) hergestellt. Die Überwasser-Einrichtung (29) steht in einer Unterwasser-Datenverbindung (10, 18) mit dem getauchten Unterwassergerät (1).

Description

Anordnung und Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren, um zwischen einer bemannten Basisstation und einer Überwasser-Einrichtung Daten zu übermitteln.
Verschiedene solche Anordnungen und Verfahren sind bekannt geworden.
Figur 1 von DE 102012006566 A1 zeigt eine Anordnung, um Seeminen zu entdecken. Ein autonomes Unterwasserfahrzeug 1 ist über einen Lichtwellenleiter mit einer Trägerplattform in Form eines ebenfalls unbemannten Überwasserfahrzeugs 3 verbunden. Über eine Funkantenne 7 an Bord des Überwasserfahrzeugs 3 wird eine Funkverbindung mit einer Funkantenne 9 an Bord eines bemannten Seeschiffs 8 hergestellt. Die beiden Fahrzeuge 1 , 3 fahren vor dem Seeschiff 8 her. Das Unterwasserfahrzeug 1 überträgt Informationen an das Überwasserfahrzeug 3. Eine Person an Bord des Seeschiffs 8 erhält diese Informationen und wertet sie aus. Nach einem entsprechenden Befehl dieser Person aktiviert das Überwasserfahrzeug 3 eine Drohne 19, welche eine Seemine 10 vernichtet. In einer Ausgestaltung nimmt ein Helikopter 31 das Überwasserfahrzeug 3 mitsamt zweier Unterwasserfahrzeuge 1 , 1 a und der Drohne 19 auf und transportiert diese zu einem Einsatzort.
In GB 2366111 B wird beschrieben, wie eine Einrichtung auf hoher See überwacht wird. Die Einrichtung soll mit einem ferngesteuerten Wasserfahrzeug (ROV) und einem autonomen Unterwasserfahrzeug aufgebaut und überwacht werden. Das Wasserfahrzeug (ROV) wird von einer räumlich entfernten Basisstation gesteuert. Figur 1 zeigt ein ferngesteuerte Fahrzeug (remotely operated vehicle 10), einen Übertragungsknoten (tether management System 12), eine Drohne 14 und eine Basisstation 60. Signale von Videokameras 16 an Bord des ferngesteuerten Fahrzeugs 10 werden über ein Koaxialkabel an den Übertragungsknoten 12 gesendet. Ein erster Treiber 24 erhält die Signale von den Videokameras 16, ein zweiter Treiber 32 Signale von einer Videokamera 28 an Bord des Übertragungsknoten 12. Die Signale von den Treibern 24 und 32 werden über eine weitere Leitung (umbilical line 40) an die Drohne 14 übermittelt. Diese Drohne 14 verarbeitet die Signale, z.B. in einem Video compressor multiplexer and encoder 48, und übermittelt diese drahtlos über eine Antenne 58 an die Basisstation 60.
Figur 4 von GB 2538269 A zeigt eine Anordnung, die ein Kriegsschiff (Warship Base Station) drahtlos mit einer Basisstation an Land (Over-the-horizon Unmanned Surface Vehicle Remote Station) verbindet. Eine Kommunikationseinheit (4691/TVWS
Radio/Modem/Router) des Kriegsschiffs tauscht drahtlos Daten mit einer
Kommunikationseinheit (4691/TVWS Radio/Modem/Router) der Basisstation aus. Weil eine direkte Datenverbindung nicht möglich ist, werden die Daten über eine
Kommunikationseinheit (Unmanned Aerial Vehicle Relay Remote Station) an Bord eines Luftfahrzeugs (UAV) übermittelt.
In WO 2017142520 A1 wird beschrieben, wie ein Landfahrzeug 100, welches einen Unfall erlitten hat, lokalisiert wird, damit Insassen gerettet oder wenigstens geborgen werden können. Beispielsweise ist ein PKW 100 in einen See gefahren und befindet sich unterhalb der Wasseroberfläche. Nach dem Unfall öffnet sich eine Klappe (hatch 108), und eine Drohne 102 und eine Boje 104 schwimmen an die Wasseroberfläche. Die Boje 104 übermittelt über einen buoy transceiver 110 drahtlos Daten an die Drohne 102. Die Drohne 102 übermittelt Daten an einen Satelliten 114 oder an einen Fernmeldeturm (communication tower 116).
In DE 102004062123 B3 wird ein Verfahren beschrieben wie ein getauchtes Unterseeboot 11 mit Hilfe einer Boje 13 eine Nachricht an einen Hubschrauber 12 übermittelt. Der Hubschrauber 12 umfasst einen Funksender und einen Funkempfänger. In einem Szenario speist das U-Boot 11 eine Nachricht über eine Schnittstelle 141 in einen Recorder 14 der Boje 13 ein. Das U-Boot 11 stößt die Boje 13 aus. Die Boje 13 steigt an die Meeresoberfläche 22 auf, und eine Antenne 18 der Boje 13 ragt über die Meeresoberfläche 22 hinaus. Das U-Boot 11 entfernt sich. Nach Ablauf einer ausreichend langen Zeitspanne sendet die aufgetauchte Boje 13 eine verschlüsselte und codierte Nachricht ab. Der Hubschrauber 12 empfängt die Nachricht und entschlüsselt und decodiert. In einem alternativen Szenario sendet der Hubschrauber 12 ein Signal an die Boje 13 und erhält daraufhin die Nachricht. Möglich ist auch, dass der Hubschrauber 12 mittels einer Boje 13‘ eine Nachricht an das U-Boot 11 übermittelt. Der Hubschrauber 12 wirft die Boje 13‘ mit der Nachricht ins Wasser. Das U-Boot 11 setzt ein unbemanntes unter Wasserfahrzeug 23 aus, welches die Boje 13 und / oder die Boje 13‘ einsammelt und zum U-Boot 11 bringt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10 bereitzustellen, bei denen eine drahtlose Datenverbindung in wenigstens eine Richtung zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit und der Überwasser- Kommunikationseinheit auch unter solchen Einsatzbedingungen hergestellt werden kann, in denen herkömmliche Anordnungen und Verfahren dies nicht vermögen. Gelöst wird diese Aufgabe eine Anordnung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und ein Verfahren mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst
- eine bemannte Basisstation,
- ein Unterwassergerät,
- eine Uberwasser-Einrichtung und
- ein Luftfahrzeug.
Das Unterwassergerät ist dazu ausgestaltet, wenigstens zeitweise unter Wasser eingesetzt zu werden. Die Uberwasser-Einrichtung ist dazu ausgestaltet, über Wasser eingesetzt zu werden. Die Basisstation umfasst eine Basisstation-Kommunikationseinheit. Die Uberwasser- Einrichtung umfasst eine Überwasser-Kommunikationseinheit. Das Luftfahrzeug umfasst eine Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit.
Wenigstens zeitweise ist eine drahtlose Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit und der Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit hergestellt. Weiterhin ist wenigstens zeitweise eine drahtlose Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung zwischen der Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit und der Überwasser-Kommunikationseinheit hergestellt. Dank diesen beiden Datenverbindungen lassen sich in mindestens eine Richtung Daten zwischen der Basisstation und der Uberwasser-Einrichtung drahtlos übertragen.
Außerdem steht die Uberwasser-Einrichtung wenigstens zeitweise in einer Unterwasser-Datenverbindung mit dem getauchten Unterwassergerät. Über diese Unterwasser-Datenverbindung lassen sich in mindestens eine Richtung Daten unter Wasser übertragen.
Das lösungsgemäße Verfahren wird mit einer solchen Anordnung durchgeführt. Es umfasst die folgenden Schritte:
- Wenigstens zeitweise wird eine drahtlose Datenverbindung zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit und der Überwasser-Kommunikationseinheit hergestellt.
- Hierbei wird einerseits wenigstens zeitweise eine drahtlose Basisstation- Luftfahrzeug-Datenverbindung zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit und der Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit hergestellt. Andererseits wird wenigstens zeitweise eine drahtlose Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung zwischen der Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit und der Überwasser- Kommunikationseinheit hergestellt.
- Über die hergestellte drahtlose Datenverbindung werden in mindestens eine Richtung Daten durch die Luft übertragen. - Wenigstens zeitweise wird eine Unterwasser-Datenverbindung zwischen der Überwasser-Kommunikationseinheit und dem getauchten Unterwassergerät hergestellt.
- Über die hergestellte Unterwasser-Datenverbindung werden in mindestens eine Richtung Daten unter Wasser übertragen.
Dank der Erfindung wird es möglich, ein unbemanntes Unterwassergerät in einem für Menschen gefährlichen Gebiet operieren zu lassen. Die bemannte Basisstation ist ausreichend weit von diesem gefährlichen Gebiet entfernt. Auch das Luftfahrzeug kann unbemannt sein, so dass keine Menschen an Bord des Luftfahrzeugs gefährdet werden. Möglich, aber dank der erfindungsgemäßen drahtlosen Datenverbindungen nicht erforderlich ist es, dass das Luftfahrzeug der Fahrt des Unterwassergeräts und / oder der Bewegung der Überwasser-Einrichtung genau folgt. Ausreichend ist, dass das Luftfahrzeug wenigstens zeitweise so dicht an der Überwasser-Einrichtung bleibt, dass die Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung hergestellt werden kann und
aufrechterhalten werden kann.
Das getauchte Unterwassergerät kann über die Überwasser-Einrichtung und über das unbemannte Luftfahrzeug Daten an die bemannte Basisstation übermitteln und / oder Daten von der Basisstation erhalten, ohne auftauchen zu müssen. Eine
drahtgebundene Datenverbindung zwischen der Basisstation und dem
Unterwassergerät ließe sich in vielen Situationen gar nicht hersteilen, insbesondere wenn das Unterwassergerät in eine größere Wassertiefe abgetaucht ist, und ist dank der Erfindung auch nicht erforderlich.
Dank der Erfindung kann zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit und der Überwasser-Kommunikationseinheit wenigstens zeitweise eine so große Entfernung auftreten, dass eine direkte drahtlose Datenverbindung überhaupt nicht oder nicht mit ausreichender Datenübertragungsrate und / oder nicht mit ausreichender
Übertragungsqualität hergestellt werden kann. Die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit des Luftfahrzeugs fungiert als eine Art Relaisstation zwischen der Basisstation- Kommunikationseinheit und der Überwasser-Kommunikationseinheit. Dank der Relaisstation lässt sich eine deutlich größere Entfernung überbrücken, die so groß sein kann, dass eine direkte Datenübertragung nicht möglich wäre. Lösungsgemäß ist die Relaisstation, nämlich die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit, an Bord eines Luftfahrzeugs angeordnet. Das Luftfahrzeug kann sich senkrecht oder schräg oberhalb eines Gegenstands befinden, der sich im direkten Weg zwischen der Basisstation und der Überwasser-Einrichtung befindet und daher eine unmittelbare Datenübertragung beeinträchtigen oder sogar ganz unterbinden kann. Ein solcher Gegenstand ist beispielsweise ein Felsen, ein hohes Gebäude oder auch eine
Wellenbewegung auf hoher See. Das Luftfahrzeug kann im laufenden Betrieb seine Position schnell verändern, beispielsweise um eine optimale Position als Relaisstation zu finden. Dank der Erfindung wird es möglich, Daten zwischen der Basisstation-
Kommunikationseinheit und der Überwasser-Kommunikationseinheit auch dann zu übertragen, wenn diese beiden Kommunikationseinheiten nicht gemäß einem gemeinsamen Datenübertragungsverfahren arbeiten können. Daten lassen sich auch dann übertragen, wenn diese beiden Kommunikationseinheiten gemäß verschiedenen Datenübertragungsverfahren arbeiten. Die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit kann so ausgestaltet werden, dass sie gemäß beiden Datenübertragungsverfahren arbeiten kann und Daten, die an die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit mit einem ersten Datenübertragungsverfahren übermittelt werden, mit einem zweiten
Datenübertragungs-Verfahren absendet. In manchen Anwendungen wird dadurch überhaupt erst eine drahtlose Datenverbindung zwischen der Basisstation-
Kommunikationseinheit und der Überwasser-Kommunikationseinheit ermöglicht. Dank der Erfindung ist es nicht erforderlich, die Basisstation-Kommunikationseinheit oder die Überwasser-Kommunikationseinheit abzuändern, um Daten übertragen zu können. Dank der Erfindung ist der Übertragungskanal zwischen dem getauchten Unterwassergerät und der Basisstation in drei einzelne Übertragungskanäle unterteilt, nämlich
- einen Unterwasser-Übertragungskanal zwischen einer Kommunikationseinheit des Unterwassergeräts und der Überwasser-Kommunikationseinheit,
- einen ersten drahtlosen Übertragungskanal (Luftfahrzeug-Überwasser- Datenverbindung) zwischen der Überwasser-Kommunikationseinheit und der Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit und
- einen zweiten drahtlosen Übertragungskanal (Basisstation-Luftfahrzeug- Datenverbindung) zwischen der Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit und der Basisstation-Kommunikationseinheit.
Diese Aufteilung auf drei Übertragungskanäle ermöglicht es, für jeden
Übertragungskanal ein jeweils gut geeignetes Datenübertragungsverfahren mit geeigneten Parametern auszuwählen und anzuwenden. Beispielsweise überbrücken der Unterwasser-Übertragungskanal und der erste drahtlose Übertragungskanal (Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung) jeweils eine deutlich geringere Entfernung als der zweite drahtlose Übertragungskanal (Basisstation-Luftfahrzeug- Datenverbindung), weil sich das Luftfahrzeug, die Überwasser-Einrichtung und das Unterwassergerät in einem für Menschen gefährlichen Gebiet befinden, während die bemannte Basisstation in einem sicheren Gebiet angeordnet ist und zwischen dem gefährlichen Gebiet und den sicheren Gebiet eine ausreichend große Entfernung auftritt. Weiterhin wird ermöglicht, bei Bedarf ein Übertragungsverfahren oder einen Parameter des Übertragungsverfahrens im laufenden Betrieb abzuändern, ohne etwas an den anderen beiden Übertragungskanälen ändern zu müssen.
Die bemannte Basisstation kann sich z.B. an Land oder an Bord eines bemannten Überwasserschiffs oder Unterseeboots oder an Bord einer stationären bemannten Plattform, beispielsweise einer Bohrinsel-Plattform, auf dem Wasser befinden. Das Unterwassergerät kann ein bemanntes oder ein unbemanntes
Unterwasserfahrzeug mit eigenem Antrieb sein oder ein Gerät, welches von einem anderen Fahrzeug zu einem Einsatzort geschleppt oder auf andere Weise transportiert wird. Das Unterwassergerät ist beispielsweise dazu ausgestaltet, Objekte unter Wasser zu entdecken, zu orten, zu klassifizieren, zu inspizieren und / oder im Falle eines
Kampfmittels zu neutralisieren.
Die Uberwasser-Einrichtung kann auf dem Wasser schwimmfähig sein oder eine stationäre Plattform auf dem Wasser sein, die sich an dem Gewässerboden oder an einem Gegenstand auf oder über der Wasseroberfläche abstützt, beispielsweise eine Bohrinsel-Plattform, die auf einem Gewässerboden steht, oder eine Uberwasser- Einrichtung an einer Brücke über ein Gewässer. Die Uberwasser-Einrichtung kann einen eigenen Antrieb aufweisen oder ohne eigenen Antrieb sein, beispielsweise eine Boje sein. Vorzugsweise ist die Uberwasser-Einrichtung unbemannt.
Das Luftfahrzeug kann bemannt oder unbemannt sein und z.B. als unbemannte Drohne oder als Helikopter, Quadrokopter, Flugzeug oder Zeppelin oder Ballon ausgestaltet sein.
In einer Ausgestaltung werden die Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung und die Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung erst hergestellt, während das Luftfahrzeug sich in der Luft befindet. In einer anderen Ausgestaltung wird mindestens einer dieser beiden Datenverbindungen bereits hergestellt, bevor das Luftfahrzeug vom Boden abhebt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine der folgenden drei Datenverbindungen eine bidirektionale Datenverbindung, d.h. vermag Daten in beide Richtungen zu übertragen:
- die drahtlose Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung,
- die drahtlose Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung oder
- die Unterwasser-Datenverbindung. In einer Ausgestaltung ist die Unterwasser-Datenverbindung zwischen der Uberwasser- Einrichtung und dem getauchten Unterwassergerät ebenfalls eine drahtlose Datenverbindung. In einer anderen Ausgestaltung ist die Unterwasser-Datenverbindung mit Hilfe eines Kabels hergestellt. Oder diese Unterwasser-Datenverbindung lässt sich mit Hilfe eines Kabels hersteilen. Die Unterwasser-Datenverbindung kann auch dazu verwendet werden, um elektrische oder kinetische Energie zu übertragen oder beispielsweise einen Zündmechanismus eines Räumgeräts zu zünden.
Über ein Kabel lassen sich größere Datenmengen mit einer größeren Sicherheit übertragen, verglichen mit einer drahtlosen Datenübertragung unter Wasser. Die Gefahr ist geringer, dass die Position des getauchten Unterwassergeräts aufgrund der Datenübertragung gemessen werden kann, was oft unerwünscht ist.
In einer Ausgestaltung werden unterschiedliche Datenübertragungs-Verfahren verwendet. Die Basisstation-Kommunikationseinheit vermag Daten gemäß einem Basisstation-Datenübertragungsverfahren zu senden und / oder zu empfangen. Die Überwasser-Kommunikationseinheit vermag Daten gemäß einem Überwasser- Datenübertragungsverfahren zu senden und / oder zu empfangen. In einer Ausführungsform vermag die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit sowohl Daten gemäß dem Basisstation-Datenübertragungsverfahren zu empfangen als auch gemäß dem Überwasser-Daten übertragungsverfahren zu senden. In einer anderen Ausführungsform vermag die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit sowohl Daten gemäß dem Überwasser-Daten übertragungsverfahren zu empfangen als auch gemäß dem Basisstation-Datenübertragungsverfahren zu senden. Diese beiden Ausführungsformen lassen sich kombinieren.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, im laufenden Betrieb automatisch von einem Datenübertragungs-Verfahren zu einem anderen Datenübertragungs-Verfahren umzuschalten. Dieses Umschalten kann eine höhere Datenübertragungsrate gewährleisten, beispielsweise wenn kurzfristig eine hohe Datenmenge zu übertragen io
ist, beispielsweise Sonardaten oder Videodaten in Echtzeit, oder wenn sich Umgebungsbedingungen ändern, beispielsweise atmosphärische Bedingungen. Das Umschalten betrifft nicht den gesamten Übertragungskanal zwischen der Basisstation und der Überwasser-Einrichtung, sondern nur einen Übertragungskanal zum Luftfahrzeug.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es weiterhin, dass Daten zwischen der Basisstation und der Überwasser-Einrichtung ausgetauscht werden können, obwohl diese beiden Einrichtungen kein gemeinsames Übertragungsprotokoll aufweisen. Die Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit vermag bevorzugt Nachrichten von einem Übertragungsprotokoll in ein anderes Übertragungsprotokoll umzusetzen.
In einer Ausgestaltung werden Daten zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit und der Überwasser-Kommunikationseinheit stets über die Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit übermittelt, also über die beiden drahtlosen Datenverbindungen. In einer anderen Ausgestaltung besteht zeitweise eine direkte Datenverbindung, so dass sich wenigstens zeitweise Daten direkt zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit und der Überwasser-Kommunikationseinheit übertragen lassen, also nicht über die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit. Die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit wird nur dann benötigt, wenn die direkte Datenverbindung nicht möglich ist.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass ein direkter Übertragungskanal zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit und der Überwasser-Kommunikationseinheit genutzt wird, solange überhaupt Daten über diesen direkten Übertragungskanal übermittelt werden können und die Datenübertragungsrate und die Datenqualität ausreichend groß ist. Sobald und solange dies nicht mehr der Fall ist, wird gemäß der Ausgestaltung die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit eingesetzt, d.h. als Relaisstation verwendet. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Vorteile des direkten Übertragungskanals zu benutzen, solange dieser in ausreichender Qualität zur Verfügung steht, beispielsweise kürzere Laufzeiten und in manchen Anwendungen eine höhere Datenübertragungsrate. Möglich ist, dass das Luftfahrzeug seinen Einsatz als Relaisstation beginnt, nachdem der direkte Übertragungskanal bereits hergestellt ist. Dadurch braucht das Luftfahrzeug nicht während der gesamten Datenkommunikation zwischen Basisstation und Überwasser-Einrichtung zur Verfügung zu stehen, sondern nur, sobald und solange der direkte Übertragungskanal nicht verfügbar ist.
In einer Ausgestaltung umfasst die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit einen Datenspeicher. Dank dieses Datenspeichers vermag die Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit empfangene Daten zwischenzuspeichern. Damit vermag die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit in einer Ausführungsform Daten, welche sie über die Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung empfangen hat, so lange zu speichern, bis die Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung die Übertragung von Daten ermöglicht. In einer anderen Ausgestaltung vermag sie Daten, welche sie über die Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung empfangen hat, so lange zu speichern, bis die Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung die Übertragung von Daten ermöglicht. Diese beiden Ausgestaltungen lassen sich kombinieren.
In einer Ausgestaltung vermag die Überwasser-Einrichtung im Wasser zu schwimmen. Sie ist beispielsweise eine Boje. Das Unterwassergerät vermag die Überwasser- Einrichtung an Bord mitzuführen, bevorzugt auch bei einer Tauchfahrt. Das Unterwassergerät vermag weiterhin die mitgeführte Überwasser-Einrichtung im Wasser auszubringen, beispielsweise während einer Tauchfahrt. Vorzugsweise schwimmt die ausgebrachte Überwasser-Einrichtung an die Wasseroberfläche, während das Unterwassergerät abgetaucht bleibt und über die Unterwasser-Datenverbindung mit der aufgetauchten Überwasser-Einrichtung in Verbindung bleibt.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass das Unterwassergerät die Überwasser- Einrichtung zu einem Einsatzort transportiert, beispielsweise im Inneren eines Druckkörpers des Unterwassergeräts transportiert. Während dieses Transports ist die Überwasser-Einrichtung vor äußeren Einflüssen geschützt. Möglich ist auch, dass ein Überwasserfahrzeug das Unterwassergerät mitsamt der Überwasser-Einrichtung transportiert. Die Uberwasser-Einrichtung braucht keinen eigenen Antrieb zu haben, um zum Einsatzort verbracht zu werden. An einem Einsatzort bringt das Unterwassergerät die Uberwasser-Einrichtung aus, beispielsweise während das Unterwassergerät abgetaucht ist. Dadurch setzt sich das Unterwassergerät nicht einer Gefahr an der Oberfläche aus. Die Uberwasser-Einrichtung fungiert quasi als ein„Mund“ oder„Ohr“ des getauchten Unterwassergeräts.
Umgekehrt vermag in einer Ausgestaltung die Uberwasser-Einrichtung das Unterwassergerät zu tragen. Die Uberwasser-Einrichtung vermag das getragene Unterwassergerät auf das Wasser abzusetzen. Diese Ausgestaltung lässt sich auch für eine Uberwasser-Einrichtung ohne eigenen Antrieb verwenden, auch für eine solche, die sich an einem Gewässerboden abstützt, beispielsweise eine Bohrinsel. Das Unterwassergerät inspiziert beispielsweise einen unter Wasser befindlichen Bestandteil der stationären Uberwasser-Einrichtung. Möglich ist auch, dass die Uberwasser- Einrichtung das Luftfahrzeug transportiert und das Luftfahrzeug von der Uberwasser- Einrichtung aufsteigt, vor oder während Daten übermittelt werden. Möglich ist, dass die Uberwasser-Einrichtung sowohl das Unterwassergerät als auch das Luftfahrzeug transportiert.
In einer Ausgestaltung vermag die Basisstation-Kommunikationseinheit einen Befehl für das Unterwassergerät zu generieren. Falls nicht bereits geschehen, werden nunmehr die drahtlose Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung und die drahtlose Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung hergestellt. Die Basisstation- Kommunikationseinheit übermittelt den Befehl an die Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit. Die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit übermittelt den erhaltenen Befehl an die Überwasser-Kommunikationseinheit. Die Kommunikationseinheit leitet den erhaltenen Befehl über die Unterwasser- Datenverbindung an das Unterwassergerät weiter.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es der Basisstation, einen Befehl an das Unterwassergerät abzusetzen. Das Unterwassergerät kann bereits getaucht sein. Die Basisstation-Kommunikationseinheit setzt den Befehl dank dieser Ausgestaltung nicht direkt an das Unterwassergerät ab, sondern an die Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit. Die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit kann den Befehl sofort weiterleiten oder Zwischenspeichern, beispielsweise so lange, bis eine Weiterleitung möglich ist. Die Basisstation-Kommunikationseinheit braucht nicht die genaue Position der Uberwasser-Einrichtung oder die des getauchten Unterwassergeräts zu kennen.
In einer Ausgestaltung ist mindestens ein Sensor an Bord des Unterwassergeräts montiert, beispielsweise eine Sonaranlage oder eine Unterwasser-Kamera. Das Unterwassergerät vermag Signale von diesem Sensor über die Unterwasser- Datenverbindung an die Überwasser-Kommunikationseinheit zu übermitteln. Falls nicht bereits geschehen, werden nach Erzeugung des Sensor-Signals die drahtlose Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung und die drahtlose Luftfahrzeug- Überwasser-Datenverbindung hergestellt. Die Überwasser-Kommunikationseinheit übermittelt das erhaltene Sensor-Signal an die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit. Die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit übermittelt das erhaltene Sensor-Signal an die Basisstation-Kommunikationseinheit.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass das Unterwassergerät im laufenden Betrieb Signale von dem Sensor an die Basisstation übermittelt. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Unterwassergerät unbemannt ist, in einem für Menschen gefährlichen Gebiet operiert und während des Einsatzes zerstört werden kann oder wenn es nicht gelingt, das Unterwassergerät nach einem Einsatz wieder einzusammeln, so dass es dann nicht möglich ist, nachträglich die Daten aus einem Datenspeicher an Bord des Unterwassergeräts auszulesen. Dank der Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit, die als Relaisstation fungiert, können die Signale vom Sensor über eine deutlich größere Entfernung an die Basisstation übermittelt werden. Die Sensor-Signale werden lösungsgemäß über drei einzelne Übertragungskanäle übermittelt, was weiter oben beschrieben ist. Die drei Übertragungskanäle lassen sich an die jeweiligen Anforderungen und Umgebungsbedingungen anpassen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn eine große Datenmenge zu übertragen ist. Dies ist bei Sensor-Signalen als den zu übertragenden Daten oft der Fall. Diese Ausgestaltung ermöglicht es auch, die Sensor-Signale nach der Übermittlung aus einem Datenspeicher des Unterwassergeräts zu löschen, damit sie nicht in die Hand eines Unbefugten fallen können.
Lösungsgemäß fungiert das Luftfahrzeug als eine Datenschnittstelle und / oder eine Relaisstation zwischen der Basisstation und der Überwasser-Einrichtung. In einer Ausgestaltung lässt sich dieses Luftfahrzeug zusätzlich zum Transportieren verwenden. Das Luftfahrzeug vermag das Unterwassergerät und die Überwasser-Einrichtung zu transportieren. Es vermag weiterhin das Unterwassergerät und die Überwasser- Einrichtung auf das Wasser abzusetzen.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass dasselbe Luftfahrzeug nacheinander für mindestens zwei Aufgaben eingesetzt wird: Zum einen transportiert das Luftfahrzeug das Unterwassergerät und die Überwasser-Einrichtung zu einem Einsatzort und setzt die transportierten Einrichtungen dort auf dem Wasser ab. Dieser Transport per Luftfahrzeug erfordert in der Regel deutlich weniger Zeit, als wenn das Unterwassergerät auf oder unter dem Wasser zum Einsatzort fährt oder dorthin von einem Überwasserfahrzeug transportiert oder geschleppt wird. Das Unterwassergerät und die Überwasser-Einrichtung können ohne eigenen Antrieb ausgestaltet sein. Zum anderen fungiert die Kommunikationseinheit an Bord des Luftfahrzeugs als Relaisstation zwischen den beiden Kommunikationseinheiten, nämlich zwischen denen der Überwasser-Einrichtung und der Basisstation. Weil das Luftfahrzeug bereits an dem Einsatzort ist, wo es das Unterwassergerät abgesetzt hat, kann das Luftfahrzeug in der Regel sofort oder noch einem nur kurzen Flug seine Arbeit als Relaisstation aufnehmen. Das Luftfahrzeug kann zusätzlich für eine dritte Aufgabe eingesetzt werden, beispielsweise dafür, Bilder zu erzeugen und über die Basisstation- Luftfahrzeug-Datenverbindung an die Basisstation übermitteln. Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Anordnung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine erste Anwendung der Erfindung, bei welcher die Basisstation ein bemanntes Überwasserschiff und die Uberwasser-Einrichtung eine Boje ist, die mit einem bemannten U-Boot verbunden ist;
Fig. 2 eine zweite Anwendung der Erfindung, bei welcher die Basisstation das bemannte Überwasserschiff von Fig. 1 und die Uberwasser-Einrichtung ein unbemanntes Überwasserschiff ist, welches mit einem unbemannten Unterwasserfahrzeug verbunden ist;
Fig. 3 eine dritte Anwendung der Erfindung, bei welcher die Basisstation das bemannte Überwasserschiff von Fig. 1 und die Uberwasser-Einrichtung eine Boje ist, die mit einem unbemannten Unterwasserfahrzeug zum Zerstören einer Seemine verbunden ist; Fig. 4 eine vierte Anwendung der Erfindung, bei welcher die Basisstation das bemannte Überwasserschiff von Fig. 1 und die Uberwasser-Einrichtung eine Boje ist, die mit einem unbemannten Räumgerät zum Zerstören einer Seemine verbunden ist;
Fig. 5 eine fünfte Anwendung der Erfindung, bei welcher die Basisstation eine bemannte Plattform an Land ist und die Uberwasser-Einrichtung und das U-Boot diejenigen von Fig. 1 sind.
Fig. 1 und Fig. 5 zeigen eine erste bzw. fünfte Anwendung der Erfindung. Eine
Datenverbindung zwischen einem bemannten Überwasserschiff 8 (Fig. 1 ) bzw. einer bemannten stationären Landstation 15 (Fig. 5) und einem unter die Wasseroberfläche WO getauchten bemannten Unterseeboot (U-Boot) 14 soll hergestellt und
aufrechterhalten werden. Das Überwasserschiff 8 bzw. die Landstation 15 fungieren als eine bemannte Basisstation und besitzen eine Funkantenne 9 bzw. 25. Das
Überwasserschiff 8 fährt in die Fahrtrichtung FR über die Wasseroberfläche WO.
Möglich ist auch, dass das Überwasserschiff 8 keinen eigenen Antrieb aufweist. Mit H ilfe der Funkantenne 9 vermag das Überwasserschiff 8 Nachrichten drahtlos zu empfangen und abzusetzen. Entsprechend vermag die Landstation 15 Nachrichten drahtlos mittels der Funkantenne 25 zu empfangen und abzusetzen.
Das getauchte U-Boot 14 hat eine Boje 29 ins Wasser ausgebracht. Diese Boje 29 fungiert als die Uberwasser-Einrichtung und besitzt ein Schwimmerteil 11 und einen datenverarbeitenden Umsetzer 12. Am Schwimmerteil 11 ist eine Funkantenne 33 montiert. Der Umsetzer 12 bleibt unter Wasser und ist über ein Signalkabel 10 mit dem getauchten U-Boot 14 und über ein weiteres Signalkabel 18 mit dem Schwimmerteil 11 verbunden. Die Funkantenne 33 vermag einerseits Nachrichten drahtlos zu empfangen und über das Akustikteil 12 und die Signalkabel 18 und 10 an das getauchte U-Boot 14 abzusetzen. Umgekehrt vermag das U-Boot 14 Nachrichten über die Funkantenne 33 drahtlos abzusetzen. Dank der Boje 29 vermag das getauchte U-Boot 14 Nachrichten zu empfangen und zu senden, ohne diese Nachrichten selber drahtlos absenden zu müssen. Die Boje 29 fungiert quasi als Unterwasser-Sprachrohr für das U-Boot 14.
Fig. 2 zeigt eine zweite Anwendung der Erfindung. Die Anordnung von Fig. 2 wird dafür eingesetzt, Seeminen zu orten und / oder zu zerstören. Das bemannte
Überwasserschiff 8 ist das von Fig. 1. Dieses Überwasserschiff 8 steht in drahtloser Datenverbindung mit einem unbemannten Überwasserschiff 3, welches als die
Uberwasser-Einrichtung fungiert. Das unbemannte Überwasserschiff 3 umfasst einen eigenen Antrieb 13, eine Steuereinheit 6, eine Funkantenne 7 und eine
Aufnahmeeinrichtung 60. Mit Hilfe der Funkantenne 7 vermag das Überwasserfahrzeug
3 drahtlos Nachrichten zu senden und zu empfangen. Auf der Aufnahmeeinrichtung 60 vermag das Überwasserfahrzeug 3 ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug 1 zu tragen. Außerdem trägt das Überwasserfahrzeug 3 mehrere Unterwasser-Drohnen 19.
In der Situation, die in Fig. 2 gezeigt wird, wurde das Unterwasserfahrzeug 1 bereits ins Wasser gelassen. Über ein Kabel 5 in Form eines Lichtwellenleiters ist ein Steuergerät
4 des Unterwasserfahrzeugs 1 mit dem Steuergerät 6 des unbemannten
Überwasserfahrzeugs 3 verbunden. Das Steuergerät 4 umfasst in einer Ausgestaltung eine Detektions-Einrichtung 20, eine Klassifizierungs-Einrichtung 21 und eine Identifizierungs-Einrichtung 22 und hat Lesezugriff auf eine Datenbank 16, in der die Konturen von verschiedenen Seeminen abgespeichert sind. Weiterhin umfasst das Unterwasserfahrzeug 1 eine Sonar-Einrichtung 35, die am Bug des
Unterwasserfahrzeugs 1 montiert ist, sowie in einer Ausgestaltung eine nicht gezeigte Unterwasser-Kamera. In einer anderen Ausgestaltung sind die Detektions-Einrichtung 20, die Klassifizierungs-Einrichtung 21 , die Identifizierungs-Einrichtung 22 und die Datenbank 16 an Bord des unbemannten Überwasserfahrzeugs 3 oder des bemannten Überwasserschiff 8 angeordnet oder auf diese verteilt.
Das Unterwasserfahrzeug 1 entdeckt Seeminen im Wasser oder im oder am
Meeresboden Mb wie folgt: Die Sonar-Einrichtung 35 erzeugt Ortungsdaten 34, beispielsweise akustische Bilder von der Umgebung. Die Unterwasser-Kamera erzeugt optische Bilder von der Umgebung. Die Detektions-Einrichtung 20 wertet die
Ortungsdaten 34 aus und entdeckt verdächtige Objekte. Die Klassifizierungs- Einrichtung 21 vergleicht die verdächtigen Objekte mit den Konturen von Seeminen, die in der Datenbank 16 abgespeichert sind, und klassifiziert die verdächtigen Objekte. Die Identifizierungs-Einrichtung 22 identifiziert ein klassifiziertes Objekt als eine Seemine oder als ein anderes Objekt.
Das Steuergerät 4 übermittelt die Identifikationsergebnisse oder auch die Ortungsdaten 34 und die optischen Bilder über das Kabel 5 an das Steuergerät 6 auf dem
unbemannten Überwasserfahrzeug 3. Über die Funkantenne 7 übermittelt das
Überwasserfahrzeug 3 dieses Ergebnis an das bemannte Überwasserfahrzeug 8. Ein Besatzungsmitglied prüft die übermittelten Ergebnisse. Falls das Besatzungsmitglied das Ergebnis bestätigt, dass eine Seemine gefunden ist, so löst das Besatzungsmitglied einen Steuerbefehl aus. Dieser Steuerbefehl wird mit Hilfe der Funkantennen 9 und 7 an das Steuergerät 6 übermittelt. Das Steuergerät 6 löst die Schritte aus, eine
Unterwasser-Drohne 19 auszusetzen und, so möglich, das Unterwasserfahrzeug 1 von der entdeckten Seemine zu entfernen. Die Unterwasser-Drohne 19 wird zur Seemine geführt und zerstört diese, beispielsweise indem sie sie zur Explosion bringt. In der Regel wird die Unterwasser-Drohne 19 hierbei auch zerstört. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine dritte und vierte Anwendung der Erfindung. Die Unterwasser-Drohne 19 von Fig. 3 und Fig. 4 kann die gleiche sein wie von Fig. 2 oder aber auf andere Weise zum Einsatzort transportiert worden sein.
In der dritten Anwendung gemäß Fig. 3 umfasst die angetriebene Unterwasser-Drohne 19 ein unbemanntes Raumgerät 40. In der vierten Anwendung gemäß Fig. 4 ist die Unterwasser-Drohne 19 lösbar mit einem Räumgerät 40 verbunden. Die Unterwasser- Drohne 19 hat in der Situation, die in Fig. 4 gezeigt wird, ein Räumgerät 40 in die Nähe einer Seemine 26 transportiert und dort abgesetzt. Während des Transports war eine Flaltevorrichtung 41 des Räumgeräts 40 an einem Vorsprung 42 der Unterwasser- Drohne 19 befestigt. Beispielsweise in DE 102010033638 A1 ist beschrieben, wie eine solche lösbare Befestigung eines Räumgeräts 40 an einer Unterwasser-Drohne 19 ausgestaltet sein kann.
In der dritten Anwendung gemäß Fig. 3 hat die Unterwasser-Drohne 19 eine Boje 50 mit einer Funkantenne 58 ausgebracht, wobei die Boje 50 an die Wasseroberfläche WO aufgestiegen ist und als die Uberwasser-Einrichtung fungiert. In der vierten Anwendung gemäß Fig. 4 hat das Räumgerät 40 eine Boje 30 mit einer Funkantenne 38
ausgebracht, wobei die Boje 30 an die Wasseroberfläche WO aufgestiegen ist und als die Uberwasser-Einrichtung fungiert. Über ein Kabel 53 bzw. 32 bleibt die Unterwasser- Drohne 19 bzw. das Räumgerät 40 mit der schwimmenden Boje 50 bzw. 30 verbunden. Die Boje 50 bzw. 30 vermag drahtlos Nachrichten zu empfangen und abzusetzen.
Möglich ist, dass auch in der vierten Anwendung gemäß Fig. 4 die Unterwasser-Drohne 19 eine Boje 50 absetzt, während sie das Räumgerät 40 transportiert.
Das Räumgerät 40 trägt mindestens eine Flohlladung 28, welche eine gerichtete
Wirkung auf die Seemine 26 auszuüben vermag. Mit Hilfe der Flaltevorrichtung 41 vermag das Räumgerät 40 sich automatisch an die Seemine 26 zu heften und dann die Flohlladung 28 zu aktivieren. In der Regel bringt das Räumgerät 40 die Boje 30 aus, nachdem das Räumgerät 40 sich an die Seemine 26 geheftet hat und bevor es Hohlladung 28 aktiviert. Die Hohlladung 28 bringt die Seemine 26 zur Explosion, wobei auch das Raumgerät 10 zerstört wird. Das Raumgerät 40 vermag in einer
Ausgestaltung über die Boje 30 drahtlos die Statusmeldung abzusetzen, nunmehr mit der Seemine 26 verbunden zu sein. Umgekehrt vermag ein Besatzungsmitglied an Bord des Überwasserschiffs 8 über die Boje 50, 30 und das Kabel 53, 32 drahtlos die
Hohlladung 28 zu aktivieren. Falls die Seemine 26 tatsächlich zur Explosion gebracht wird, so wird in der Regel auch das Räumgerät 40 zerstört. Bei der dritten Anwendung gemäß Fig. 3 ist in der Regel auch die Unterwasser-Drohne 19 zerstört, während in der vierten Anwendung gemäß Fig. 4 ermöglicht wird, dass die Unterwasser-Drohne 19 von der Seemine 26 weg fährt, bevor die Seemine 26 zur Explosion gebracht wird.
In einer Ausgestaltung wird über das Kabel 53, 32 ein Befehl an das Räumgerät 40 übermittelt, welcher einen Zündmechanismus an Bord des Räumgeräts 40 aktiviert. In einer anderen Ausgestaltung ist die Boje 50, 30 mit dem Räumgerät 40 über eine Zündschnur (shock tube) verbunden, das ist ein Schlauch, der mit einer Art
Schießpulver gefüllt ist und an seinem unteren Ende einer Zündkapsel trägt. Ein Benutzer zündet über die Boje 30 diese Zündschnur.
In allen fünf Anwendungen kann eine große Entfernung zwischen der Basisstation (in Fig. 1 bis Fig. 4 das bemannte Überwasserschiff 8, in Fig. 5 die bemannte Landstation 15) und der Überwasser-Einrichtung (in Fig. 1 und Fig. 5 die Boje 29, in Fig. 2 das unbemannte Überwasserfahrzeug 3, in Fig. 3 die Boje 50, in Fig. 4 die Boje 30) auftreten. Diese Entfernung kann so groß sein, dass eine drahtlose Datenverbindung auf direktem Wege nicht hergestellt werden kann. Der direkte Weg zwischen der Basisstation 8, 15 und der Überwasser-Einrichtung 29, 3, 50, 30 kann versperrt sein, beispielsweise aufgrund der Erdkrümmung, heftigem Wellenschlag oder auch dem Hindernis 17 von Fig. 5. Daher wird ein unbemanntes Luftfahrzeug als Relaisstation zwischen der Basisstation 8, 15 und der Überwasser-Einrichtung 29, 3, 50, 30 eingesetzt. Fig. 1 bis Fig. 5 zeigen einen unbemannten Helikopter (Drohne) als das Luftfahrzeug 2. Der Helikopter 2 besitzt eine Funkantenne 27, mit welcher der Helikopter 2 Nachrichten drahtlos empfangen und senden kann. Dank dieser Funkantenne 27 wird wenigstens zeitweise eine erste drahtlose Datenverbindung DV.1 zwischen dem Helikopter 2 und der Basisstation 8, 15 hergestellt und aufrechterhalten. Weiterhin wird dank dieser Funkantenne 27 wenigstens zeitweise eine zweite drahtlose Datenverbindung DV.2 zwischen dem Helikopter 2 und der Überwasser-Einrichtung 29, 3, 30, 16 hergestellt und aufrechterhalten. Beide drahtlose Datenverbindungen DV.1 , DV.2 sind bidirektional. Einerseits kann die Basisstation 8, 15 Nachrichten und insbesondere Steuerbefehle über die Datenverbindung DV.1 und DV.2 an die Überwasser-Einrichtung 29, 3, 50, 30 übermitteln. Andererseits kann die Basisstation 8, 15 Nachrichten von der Überwasser- Einrichtung 29, 3, 30, 16 und insbesondere in Echtzeit Sensorsignale von der Sonar- Einrichtung 37 des U-Boots 14 oder von der Sonar-Einrichtung 35 oder der
Unterwasser-Kamera des Unterwasserfahrzeugs 1 oder von der Unterwasser-Drohne 19 erhalten. In einer Ausgestaltung kann auch das Raumgerät 40 Signale absetzen. In einer anderen Ausgestaltung kann das Raumgerät 40 ausschließlich Befehle
empfangen.
An Bord des Helikopters 2 ist weiterhin ein Datenspeicher 39 vorhanden. Im
Datenspeicher 39 werden Nachrichten wenigstens dann zwischengespeichert, wenn der Helikopter 2 diese Nachrichten über eine Datenverbindung DV.1 oder DV.2 erhalten hat und nicht sofort über die andere Datenverbindung DV.2 oder DV.1 weiterleiten kann. Dank dieser Ausgestaltung brauchen die beiden Datenverbindungen DV.1 und DV.2 nicht gleichzeitig oder zeitlich überlappend hergestellt zu sein.
Ein Protokoll-Übersetzer 43 an Bord des Helikopters 2 vermag Nachrichten von einem Übertragungsprotokoll in ein anderes Übertragungsprotokoll umzusetzen. Dadurch können die Kommunikationseinheit der Basisstation und die Kommunikationseinheit der Überwasser-Einrichtung unterschiedliche Übertragungsprotokolle verwenden, ohne dass es erforderlich ist, diese zu vereinheitlichen. In einer Ausgestaltung wird der unbemannte Helikopter 2 zusätzlich dafür verwendet, das Unterwasserfahrzeug 1 , 19 an einen Einsatzort zu transportieren und dort abzusetzen. Beispielsweise transportiert der Helikopter 2 das Unterwasserfahrzeug 1 zum unbemannten Überwasserfahrzeug 3 und setzt es auf der Aufnahmeeinrichtung 60 ab, vgl. Fig. 2. Oder der Helikopter 2 transportiert die Unterwasser-Drohne 19 mit dem Raumgerät 40 zu einem Einsatzort und wirft diese dort ab.
In einer zusätzlichen Verwendung ist an Bord des Helikopters 2 außerdem eine nicht gezeigte Kamera montiert. Diese Kamera ist beispielsweise nach unten gerichtet und erzeugt optische Bilder von der Wasseroberfläche. Diese Bilder werden über die drahtlose Datenverbindung DV.1 an die Basisstation 8, 15 übermittelt.
Bezugszeichen

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung mit
- einer bemannten Basisstation (8, 15),
- einem Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) und
- einer Uberwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 50), wobei die Basisstation (8, 15) eine Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) umfasst,
wobei die Uberwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 50) eine Überwasser- Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) umfasst,
wobei zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) und der
Überwasser-Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) wenigstens zeitweise eine drahtlose Datenverbindung (DV.1 , DV.2) besteht, über welche Daten in mindestens eine Richtung durch die Luft übertragbar sind, und
wobei die Uberwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 50) wenigstens zeitweise in einer Unterwasser-Datenverbindung (5, 10, 18, 32, 53) mit dem getauchten
Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) steht, über welche Daten in mindestens eine Richtung unter Wasser übertragbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung weiterhin ein Luftfahrzeug (2) mit einer Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit (27) umfasst,
wobei die drahtlose Datenverbindung (DV.1 , DV.2) zwischen der Basisstation- Kommunikationseinheit (9, 25) und der Überwasser-Kommunikationseinheit (33, 38) wenigstens zeitweise
- eine drahtlose Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung (DV.1 ) zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) und der Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit (27) und
- eine drahtlose Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung (DV.2) zwischen der Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) und der Überwasser- Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) umfasst,
wobei Daten in mindestens eine Richtung über beide drahtlose Datenverbindungen (DV.1 , DV.2) übertragbar sind. 2. Anordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine der beiden drahtlose Datenverbindungen (DV.1 , DV.
2) und / oder die Unterwasser-Datenverbindung (5, 10, 18, 32, 53) eine bidirektionale
Datenverbindung ist.
3. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Unterwasser-Datenverbindung (5, 10, 18, 32) zwischen der Uberwasser- Einrichtung (29, 30) und dem getauchten Unterwassergerät (1 , 3, 14, 19, 40) mit Hilfe eines Kabels (5, 10, 32, 53) hergestellt oder herstellbar ist.
4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) dazu ausgestaltet ist, Daten gemäß einem Basisstation-Datenübertragungsverfahren zu senden und / oder zu empfangen und
die Überwasser-Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) dazu ausgestaltet ist, Daten gemäß einem Überwasser-Datenübertragungsverfahren zu senden und / oder zu empfangen,
wobei diese beiden Datenübertragungs-Verfahren sich unterscheiden und wobei die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) dazu ausgestaltet ist,
- Daten gemäß dem Basisstation-Datenübertragungsverfahren zu empfangen und empfangene Daten gemäß dem Überwasser-Datenübertragungsverfahren zu senden und / oder - Daten gemäß dem Überwasser-Datenübertragungsverfahren zu empfangen und empfangene Daten gemäß dem Basisstation-Datenübertragungsverfahren zu senden.
5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich zur Datenübertragung über die beiden drahtlosen Datenverbindungen (DV.1 , DV.2)
wenigstens zeitweise eine Datenübertragung direkt zwischen der Basisstation- Kommunikationseinheit (9, 25) und der Überwasser-Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) besteht.
6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) dazu ausgestaltet ist,
über die Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung (DV.1 ) empfangene Daten wenigstens so lange zu speichern, bis die Luftfahrzeug-Überwasser- Datenverbindung (DV.2) die Übertragung von Daten ermöglicht, und / oder über die Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung (DV.2) empfangene Daten wenigstens so lange zu speichern, bis die Basisstation-Luftfahrzeug- Datenverbindung (DV.1 ) die Übertragung von Daten ermöglicht.
7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Überwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 50) im Wasser schwimmfähig ist,
wobei das Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) dazu ausgestaltet ist,
- die Überwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 50) an Bord mitzuführen und
- die mitgeführte Überwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 50) im Wasser auszubringen.
8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Uberwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 50) dazu ausgestaltet ist,
- das Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) zu tragen und
- das getragene Unterwassergerät (1 , 3, 14, 19, 40) auf das Wasser abzusetzen.
9. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung so ausgestaltet ist, dass
das Luftfahrzeug (2) das Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) und die Uberwasser- Einrichtung (3, 29, 30, 50) zu transportieren und auf dem Wasser abzusetzen vermag.
10. Verfahren zur Datenübertragung zwischen
- einer bemannten Basisstation (8, 15) und
- einem getauchten Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) unter Verwendung einer Uberwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 50),
wobei die Basisstation (8, 15) eine Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) umfasst,
wobei die Uberwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 50) eine Überwasser- Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) umfasst und
wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass
- wenigstens zeitweise eine drahtlose Datenverbindung (DV.1 , DV.2) zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) und der Überwasser- Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) hergestellt wird,
- über die hergestellte drahtlose Datenverbindung (DV.1 , DV.2) in mindestens eine Richtung Daten durch die Luft übertragen werden,
- wenigstens zeitweise eine Unterwasser-Datenverbindung (5, 10, 18, 32)
zwischen der Überwasser-Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) und dem getauchten Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) hergestellt wird und
- über die hergestellte Unterwasser-Datenverbindung (5, 10, 18, 32, 53) in
mindestens eine Richtung Daten unter Wasser übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass
zur drahtlosen Datenübertragung eine Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) verwendet wird, welche an Bord eines Luftfahrzeugs (2) angeordnet ist,
wobei der Schritt, wenigstens zeitweise die drahtlose Datenverbindung (DV.1 , DV.2) herzustellen, die Schritte umfasst, dass
- wenigstens zeitweise eine drahtlose Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung (DV.1 ) zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) und der Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) hergestellt wird und
- wenigstens zeitweise eine drahtlose Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung (DV.2) zwischen der Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) und der
Überwasser-Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) hergestellt wird, wobei über diese beiden Datenverbindungen (DV.1 , DV.2) in mindestens eine Richtung Daten übertragen werden.
11.Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt, über beide drahtlose Datenverbindungen (DV.1 , DV.2) Daten zu übertragen, die Schritte umfasst, dass
die Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) Daten gemäß einem Basisstation- Datenübertragungsverfahren sendet und / oder empfängt,
die Überwasser-Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) Daten gemäß einem
Überwasser-Datenübertragungsverfahren sendet und / oder empfängt,
wobei diese beiden Datenübertragungs-Verfahren sich unterscheiden, und wobei der Schritt, über die beiden Datenverbindungen (DV.1 , DV.2) Daten zu übertragen, die Schritte umfasst, dass
die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27)
- Daten gemäß dem Basisstation-Datenübertragungsverfahren empfängt und
Daten gemäß dem Überwasser-Datenübertragungsverfahren sendet und / oder
- Daten gemäß dem Überwasser-Datenübertragungsverfahren empfängt und
Daten gemäß dem Basisstation-Datenübertragungsverfahren sendet.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt, wenigstens zeitweise die drahtlose Datenverbindung (DV.1 , DV.2) zwischen der Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) und der Überwasser- Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) herzustellen,
die automatisch durchgeführten Schritte umfasst, dass
versucht wird, die drahtlose Datenverbindung auf direktem Wege herzustellen, und dann, wenn die direkte Datenverbindung nicht hergestellt werden kann oder die hergestellte direkte Datenverbindung ein vorgegebenes Kriterium für eine drahtlose Datenverbindung nicht erfüllt,
- die Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung (DV.1 ) und die Luftfahrzeug- Überwasser-Datenverbindung (DV.2) hergestellt werden und
- die Daten über diese beiden Datenverbindungen (DV.1 , DV.2) übertragen
werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren die zusätzlichen Schritte umfasst, dass
- die Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) einen Befehl für das
Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) generiert,
- die Basisstation-Kommunikationseinheit (9, 25) den generierten Befehl über die Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung (DV.1 ) an die Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit (27) übermittelt,
- die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) den Befehl über die Luftfahrzeug- Überwasser-Datenverbindung (DV.2) an die Überwasser-Kommunikationseinheit (7, 33, 38) übermittelt und
- die Überwasser-Kommunikationseinheit den Befehl über die Unterwasser- Datenverbindung (5, 10, 18, 32, 53) an das getauchte Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) übermittelt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Sensor (35, 37) an Bord des Unterwassergeräts (1 , 14, 19, 50) montiert ist und
das Verfahren die zusätzlichen Schritte umfasst, dass
- das getauchte Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) Signale von dem oder einem Sensor (35, 37) über die Unterwasser-Datenverbindung (5, 10, 18, 32, 53) an die Überwasser-Kommunikationseinheit (33, 38) übermittelt,
- die Überwasser-Kommunikationseinheit (7, 33, 38, 58) die Sensor-Signale über die Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung (DV.2) an die Luftfahrzeug- Kommunikationseinheit (27) übermittelt und
- die Luftfahrzeug-Kommunikationseinheit (27) die Sensor-Signale über die
Basisstation-Luftfahrzeug-Datenverbindung (DV.1 ) an die Basisstation- Kommunikationseinheit (9, 25) übermittelt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren die zusätzlichen Schritte umfasst, dass
- das Luftfahrzeug (2) das Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) und die Uberwasser-
Einrichtung (3, 29, 30, 50) transportiert und auf dem Wasser absetzt und
- die Luftfahrzeug-Überwasser-Datenverbindung (DV.2) und die Unterwasser- Datenverbindung (5, 10, 18, 32, 53) hergestellt werden, nachdem das
Unterwassergerät (1 , 14, 19, 40) und die Uberwasser-Einrichtung (3, 29, 30, 40) auf dem Wasser abgesetzt sind.
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