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Die Erfindung betrifft ein Anweisungsassistenzsystem zur Verkehrsführung von einem Verkehrsteilnehmer innerhalb eines Verkehrsraumes durch Übertragen von Verkehrsführungsanweisungen von einer den Verkehrsraum kontrollierenden Verkehrsleitzentrale an den betreffenden Verkehrsteilnehmer.
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Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren hierzu.
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Zur Sicherung und Kontrolle von Verkehrsräumen, insbesondere eines Luftraumes in der Umgebung von Flughäfen oder eines Seeraumes in der Umgebung eines Hafens, existieren in der Regel Verkehrsleitzentralen (umgangssprachlich oft auch als Center bzw. Tower oder Warte bezeichnet), die den jeweiligen Verkehr in ihrem Einflussgebiet kontrollieren und auch steuern, indem Anweisungen an die Fahrzeugbesatzung bzw. Fahrzeugführer übermittelt werden. Hierbei spielt der Faktor Mensch eine große Rolle, da auch heute noch ein Großteil der Verkehrsführungsaufgaben von der Verkehrsleitzentrale durchgeführt werden.
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Ein Operateur (auch Lotse genannt) regelt dabei den Verkehr innerhalb des ihm anvertrauten Einsatzgebietes des Verkehrsraumes, wobei in der Regel eine direkte Verkehrsführung und Verkehrsführung erfolgt. Durch direkte Anweisungen an ein betreffendes Fahrzeug, die nur das jeweilige Fahrzeug selber betreffen und dafür gedacht sind, werden Handlungen der Fahrzeugführer des betreffenden Fahrzeuges aufgrund der direkten Anweisungen des Operateurs initiiert, sodass hierrüber der gesamte Verkehr innerhalb des Verkehrsraumes geregelt und gesteuert werden kann. Ein Operateur hat dabei in der Regel ein deutlich höheres Situationsbewusstsein bezüglich der gesamten Verkehrssituation in dem Verkehrsraum als die einzelnen Fahrzeugführer der Fahrzeuge des Verkehrsraumes allein.
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Handelt es sich bei dem Verkehrsraum bspw. um einen Luftraum, bspw. in der Umgebung eines Flughafens, so ist der Operateur ein Fluglotse, der für den Flugverkehr innerhalb des ihm anvertrauten Einsatzgebietes verantwortlich ist und dafür Sorge zu tragen hat, dass die Flugzeuge sicher und ggf. auch ökonomisch durch den ihm anvertrauten Einzugsbereich geführt werden. Hierbei spielt insbesondere das Landen auf einem Flughafen sowie das Starten von einem Flughafen und die sich daran anschließende Führung des Flugzeuges durch den Luftraum eine besonders große Rolle.
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Allerdings werden auch heute noch überwiegend die für die Luftverkehrsführung benötigten Anweisungen an die Piloten eines betreffenden Luftfahrzeuges mithilfe einer klassischen Sprachkommunikation (beispielsweise UKW) übertragen, die dann von dem Luftfahrzeug mithilfe von Antennen empfangen und an entsprechende Ausgabegeräte (meist Kopfhörer) an die Piloten ausgegeben werden. Die Piloten empfangen die vom Fluglotsen gesprochenen Sprachnachrichten, extrahieren die darin enthaltenen Anweisungen zur Flugführung und müssen dann diese Anweisungen durch entsprechende Handlungen umsetzen. Um den korrekten Empfang der Anweisungen sicherzustellen, wiederholen die Piloten die gesprochenen Anweisungen, sodass der Fluglotse erkennen kann, ob die Piloten seine Anweisungen richtig verstanden haben.
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Zwar gibt es mittlerweile auch direkte Datenverbindungen, um so an das Luftfahrzeug über diesen elektronischen Kommunikationsweg entsprechende Daten übertragen zu können. Allerdings ist dies auf eine sehr begrenzte Anzahl von Informationen und meist sicherheitsunkritischen Anweisungen begrenzt.
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Mit zunehmender Anzahl von Luftfahrzeugen innerhalb des kontrollierten Luftraumes sowie dem Entstehen von plötzlichen kritischen Situationen steigt die mentale Belastung eines Fluglotsen stark an, was die Wahrscheinlichkeit von Fehlentscheidungen erhöht und somit das Risiko von Unfällen steigen lässt. Dies betrifft letztlich jeden Lotsen bzw. Operateur, der für einen bestimmten Verkehrsraum die Verantwortung trägt.
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Aus der
US 2006/0046715 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Sprachkommunikation zwischen Lotse und Pilot offenbart, wobei Sprachanweisungen des Lotsen digitalisiert und dann basierend auf paketbasierten Übertragungsmechanismen mittels eines Kommunikationslinks an den Piloten übertragen werden.
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Aus der
US 2010/0198489 A1 ist ein Luftverkehrskontrollsystem für Flugzeuge am Boden offenbart, wobei hier der Taxiweg eines Flugzeuges überwacht und bei möglichen Gefahren der Taxiweg des am Boden befindlichen Flugzeuges geändert werden kann, was über eine Datenübertragung via Kommunikationslink an das Flugzeug geschehen soll.
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Die
US 2010/0027768 A1 offenbart ein Kommunikationssystem zwischen Fluglotse und Pilotwobei hierdie Sprachanweisungen mit Hilfe eines Spracherkenners in Text umgewandelt, der Text via eines Kommunikationslinks an das Flugzeug übertragen und dort im Display dargestellt werden soll.
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Aus der
US 4,196,474 A ist ein System bekannt, mit dem Kollisionshinweise und davon abgeleitete Informationen an ein Flugzeug übertragen und dort in einem Display angezeigt werden sollen.
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Aus der
EP 3 217 378 A1 ist ein Verfahren zur Verkehrsführung von Fahrzeugen in einem Verkehrsraum durch Übertragen von Verkehrsführungsanweisungen bekannt, wobei die Verkehrsführungsanweisungen aus durch den Lotsen manuell eingegebenen Anweisungsteilen und automatisch ermittelten Anweisungsteilen generiert werden.
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Wenn Operateure in kurzer zeitlicher Folge oder gleichzeitig für mehrere Verkehrsräume zuständig sind, kann es zu Verwechselungen kommen. Auch Unsicherheiten bezüglich lokaler Gegebenheiten in dem jeweiligen Verkehrsraum (z.B. Rollwege, Wegpunkte, Funkfrequenzen, etc.) können zu einer Beeinträchtigung der Verkehrsführung führen. Dies tritt bspw. bei flexiblen Verkehrsraumüberwachungslizenzen oder bei simultaner Überwachung (z.B. Multiple Remote Tower) auf. Die mentale Belastung der Operateure steigt dadurch erheblich, um das gleiche Situationsbewusstsein zu behalten.
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Das Nachschlagen bzw. bloße Ablesen von dynamischen Werten (bspw. Wind, Luftdruck QNH, ATIS-Letter) stellen eine eher lästige Arbeit für die Operateure dar. Dabei müssen diese zudem ihren Blick vom Verkehrsgeschehen abwenden, um die visuellen Informationen an einer anderen Stelle abzulesen.
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Die ausschließliche Nutzung eines digitalen Datenlinks ist nicht nur wegen seiner zeitlich nicht garantierten Übertragungssicherheit keine Alternative hierzu. Ein Datenlink würde gegebenenfalls mehr Aufwand des Operateurs für die manuelle Zusammenstellung der relevanten Anweisungsteile bedürfen. Zudem erhöht sich der Anteil der Fahrzeuge, die zum Empfang mittels Datenlink ausgerüstet werden müssten. Daher bleibt für absehbare Zeit der Sprechfunk das zentrale Kommunikationsmittel zwischen Operateur und Fahrzeugführer.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes Assistenzsystem anzugeben, mit dem ein Lotse auch in kritischen Situationen sowie bei einer hohen Arbeitsbelastung entlastet werden kann, um so das Risiko von Fehlentscheidungen und Unfällen zu senken.
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Die Aufgabe wird mit dem Anweisungsassistenzsystem der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich dann in den entsprechenden Unteransprüchen.
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Gemäß Anspruch 1 wird ein Anweisungsassistenzsystem zur Verkehrsführung von einem Verkehrsteilnehmer innerhalb eines Verkehrsraumes durch Übertragen von Verkehrsführungsanweisungen von einer den Verkehrsraum kontrollierenden Verkehrsleitzentrale an den betreffenden Verkehrsteilnehmer vorgeschlagen. Erfindungsgemäß weist das Anweisungsassistenzsystem auf:
- eine Eingabeeinrichtung, die zum Eingeben einer aus einer Mehrzahl von Anweisungsteilen bestehende Verkehrsführungsanweisung eingerichtet ist, wobei die Verkehrsführungsanweisung durch einen Operateur zur Verkehrsführung des betreffenden Verkehrsteilnehmers manuell eingegeben wurde,
- eine Spracherkennungseinrichtung, die zum Erkennen von mindestens einem Steuerbefehl innerhalb der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung und zum Ermitteln eines in Bezug zu dem jeweiligen Steuerbefehl stehenden Anweisungskontext des entsprechenden Anweisungsteils aus der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung eingerichtet ist,
- eine Ermittlungseinrichtung, die zum Ermitteln von Anweisungsdaten in Abhängigkeit von dem jeweiligen erkannten Steuerbefehl und dem dazu in Bezug stehenden Anweisungskontext aus einer Datenbank des Anweisungsassistenzsystems eingerichtet ist, wobei in der Datenbank Daten bezüglich eines aktuellen, vergangenen und/oder in die Zukunft prognostizierten Zustandes des zu kontrollierenden Verkehrsraumes hinterlegt sind,
- einen Anweisungsgenerator, der zum Generieren einer veränderten Verkehrsführungsanweisung aus der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung eingerichtet ist, indem die erkannten Steuerbefehle durch die hierfür ermittelten Anweisungsdaten automatisch ersetzt werden, und
- eine elektronische Kommunikationseinrichtung, die zum Übertragen der automatisch veränderten Verkehrsführungsanweisung an das betreffende Fahrzeug eingerichtet ist.
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Unter einem Anweisungsteil einer Verkehrsführungsanweisung wird dabei ein spezielles Datum bzw. eine spezielle Information in der Verkehrsführungsanweisung verstanden, die allein oderggfs. auch mit anderen Anweisungsteilen zusammen dem Fahrzeugführer eine Information übermitteln sollen oder eine durch den Fahrzeugführerdurchzuführende Handlung auslösen sollen. Es handelt sich bei den Anweisungsteilen einerVerkehrsführungsanweisung somit um einzelne, semantisch voneinander getrennten Informationsblöcken.
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Ein Anweisungsteil kann ein einzelnes Datum umfassen, wie bspw. eine Kennung (in der Luftfahrt auch Call Sign genannt). Bei einem derartigen Anweisungsteil, welches nur aus einem einzelnen Wert bzw. Datum besteht oder ein solches aufweist, ergibt sich der Kontext aus der Lage des Anweisungsteils innerhalb der Verkehrsführungsanweisung (ein Call Sign steht in der Regel am Anfang einer solchen Verkehrsführungsanweisung) oder aus dem Aufbau des Datums selbst.
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Ein Anweisungsteil kann aber auch aus mehreren einzelnen Teil-Informationen bestehen, um dem übertragenen Wert einen entsprechenden Kontext zu liefern. So werden Höhenänderungsanweisungen in der Regel mit der Angabe "Steigen" oder "Sinken" zusammen mit einem entsprechenden Höhenlevel angegeben, ob eine zusätzliche Information zur Plausibilitätsprüfung sowie einem entsprechenden Wertekontext zu übermitteln (bspw. "descend three thousend feet"). In diesem Fall umfasst der Anweisungsteil sowohl die Kontextinformation (im vorherigen Beispiel "descend") als auch eine entsprechende Wertangabe (3000ft). Andere mehrgliedrige Anweisungsteile sind bspw. Richtungsänderungen, Geschwindigkeitsänderungen sowie die Übermittlung statischer Informationen wie bspw. Temperatur, Luftdruck, Reibwert, Landebahn, Towerfrequenz, etc.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zunächst eine Verkehrsführungsanweisung an einer Eingabeeinrichtung des Assistenzsystems eingegeben, die im Regelfall vom Operateur selber eingegeben wird. Bevorzugterweise erfolgt die Eingabe in Form einer gesprochenen Anweisung, die der Operateur über eine Mikrofoneinheit der Eingabeeinrichtung einspricht und von dem Assistenzsystem aufgezeichnet wird. Die aufgezeichnete Verkehrsführungsanweisung liegt in diesem Falle dann in Form eines auditiven Datenstrom vor und wird ggf. in einer Audiodatei gespeichert. Denkbar ist aber auch, dass die Eingabe durch Unterstützung des Assistenzsystems erfolgt und durch Zusammenstellen einzelner Anweisungsteile an dem Assistenzsystem durch den Operateur eingegeben wird.
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Erfindungsgemäß weist diese Verkehrsführungsanweisung mindestens einen Steuerbefehl auf, der nicht Teil einer Anweisung an den Fahrzeugführer ist, sondern als Steuerbefehl an das Assistenzsystem gerichtet ist. Mithilfe eines solchen Steuerbefehls soll das Assistenzsystem nach der Eingabe der Verkehrsführungsanweisung befehligt werden, bestimmte Aktionen auszuführen.
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Hierfür wird die eingegebene Verkehrsführungsanweisung mittels einer Spracherkennungseinrichtung analysiert. Dazu wird die eingegebene Verkehrsführungsanweisung hinsichtlich des Vorhandenseins eines Steuerbefehls untersucht. Die Steuerbefehle sind dabei eine endliche, abschließende Liste von Sprachkommandos. Wurde ein solcher Steuerbefehl erkannt, so wird anschließend der Anweisungskontext des Anweisungsteils, innerhalb dessen der Steuerbefehl erkannt wurde, ermittelt, um so in Bezug auf den Anweisungskontext eine Aktion durch den Steuerbefehl zu veranlassen. Die Spracherkennungseinrichtung führt somit nicht nur eine Transkription durch, sofern die eingegebene Verkehrsführungsanweisung gesprochen wurde, sondern auch eine Annotation, d.h. ein Sprachverstehen, durch, um die Anweisung semantisch, inhaltlich zu verstehen und den jeweiligen Anweisungskontext ermitteln zu können.
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Dabei können auch mehrere Steuerbefehle vorhanden sind, die jeweils für verschiedene Anweisungsteilen jeweils eine entsprechende Aktion veranlassen sollen.
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Anschließend wird für jeden gefunden Steuerbefehl die entsprechende Aktion ausgeführt. Hierfür wird mithilfe einer Ermittlungseinrichtung in Abhängigkeit von dem jeweiligen erkannten Steuerbefehl und dem dazu in Bezug stehenden Anweisungskontext aus einer Datenbank entsprechende Anweisungsdaten ermittelt, die an die Stelle des Steuerbefehls gesetzt werden. Die Datenbank enthält dabei Daten bzw. Informationen über den zu kontrollierenden Verkehrsraum und kann dabei den aktuellen Zustand des Verkehrsraumes abbilden aber auch Informationen über einen zeitlich bereits vergangenen Zustand und/oder einen basierend auf dem aktuellen Zustand in die Zukunft prognostizierten Zustand beinhalten.
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Sind für alle gefundenen Steuerbefehle entsprechende Anweisungsdaten ermittelt, so wird mithilfe eines Anweisungsgenerators eine veränderte Verkehrsführungsanweisung automatisch generiert, indem sämtliche Steuerbefehle in der Verkehrsführungsanweisung durch die jeweiligen Anweisungsdaten ersetzt werden.
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Nach dem Generieren wird dann die geänderte Verkehrsführungsanweisung mittels einer Kommunikationseinrichtung an das betreffende Fahrzeug übertragen.
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Dabei kann mithilfe des Anweisungsgenerators aus der veränderten Verkehrsführungsanweisung eine auditive Ausgabe mithilfe eines Sprachgenerators erzeugt werden, die dann mithilfe der Sprechfunkverbindung an den Fahrzeugführer des betreffenden Fahrzeuges übertragen wird. Eine solche auditive Ausgabe wird dabei über den gleichen Übertragungskanal übermittelt, so als hätte der Operateur bzw. Lotse die Verkehrsführungsanweisung vollständig manuell eingesprochen und per Funk übertragen. Hierfür liegt die ursprüngliche eingegebene Verkehrsführungsanweisung in transkribierter Form vor, d. h. in weitgehend textueller Form. Hat der Operateur zuvor die Verkehrsführungsanweisung mit dem Steuerbefehl gesprochen, so wird diese anschließend transkribiert, um sie in textueller Form digital bearbeiten zu können. Diese textuelle Form wird anschließend nach dem Verändern dieser textuellen Verkehrsführungsanweisung wieder in eine auditive Form umgewandelt, wobei dieser Audiostream dann über die Sprechfunkverbindung an den Fahrzeugführer übertragen wird.
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Alternativ ist dabei auch denkbar, dass die eingegebene Verkehrsführungsanweisung, die in auditiver Form als Audiostream digital vorliegt, direkt verändert wird, indem die Passagen, in denen der Steuerbefehl erkannt wurde, aus dem Audiostream herausgeschnitten und an dessen Stelle dann die ermittelten Anweisungsdaten eingesetzt werden. Bei dieser Alternative wird somit nicht die transkribierte Form der Verkehrsführungsanweisung verändert, sondern direkt der Audiostream der Verkehrsführungsanweisung. Dabei werden die Anweisungsdaten, die basierend auf dem Anweisungskontext und dem jeweiligen erkannten Steuerbefehl ermittelt wurden, mithilfe eines Sprachgenerators in eine auditive Form umgewandelt und in den Audiostream an die Stelle des jeweiligen Steuerbefehls eingesetzt.
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Schließlich ist es auch denkbar, dass die geänderte Verkehrsführungsanweisung - egal welcher Art - über einen Datenlink an den Fahrzeugführer digital übertragen wird, wobei die dann nach Empfang an dem Fahrzeug dem Fahrzeugführer visuell oder auditiv präsentiert wird.
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Mithilfe der vorliegenden Erfindung wird somit möglich, dass ein Operateur bzw. ein Lotse, der einen Verkehrsraum führen und überwachen soll, nicht jedes Mal vollständig die Verkehrsführungsanweisung sprechen muss, sondern mithilfe der Steuerbefehle dem Assistenzsystem Anweisungen gibt, fehlende Daten automatisch aus einer Datenbank zu ermitteln. Dadurch entfällt das zeitintensive und mental belastende Nachschlagen der benötigten Daten für jedes Fahrzeug innerhalb des Verkehrsraumes. Hierdurch kann die mentale Belastung des Lotsen reduziert und die Führung des Verkehrsraumes sicherer gestaltet werden. Hierdurch kann der Faktor Mensch als Fehlerquelle minimiert werden, während die mentale Belastung des Fluglotsen gleichzeitig gesenkt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Eingabeeinrichtung eine Mikrofoneinheit hat, die zur akustischen Aufnahme der Verkehrsführungsanweisung als durch den Operateur gesprochene Anweisung eingerichtet ist.
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In diesem Fall ändert sich für den Lotsen in seiner normalen Arbeitsumgebung nichts, bis auf das Wissen über die notwendigen Steuerbefehle für das Assistenzsystem. Er kann weiterhin, wir es gewohnt ist, seine Verkehrsführungsanweisungen akustisch erzeugen und eingeben.
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Gemäß einer Ausführungsform hierzu ist vorgesehen, dass die Spracherkennungseinrichtung eine Transkriptionseinheit hat, die zum Umwandeln der gesprochenen Verkehrsführungsanweisung in eine transkribierte Verkehrsführungsanweisung eingerichtet ist.
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Bei dieser Ausführungsform wird die von dem Lotsen gesprochene Verkehrsführungsanweisung in eine textuelle Fassung umgewandelt, sodass diese textuelle Fassung der gesprochenen Verkehrsführungsanweisung durch das Assistenzsystem entsprechend analysiert und/oder verändert werden kann. Wird die textuelle Fassung der Verkehrsführungsanweisung verändert, indem für die Steuerbefehle die entsprechenden Anweisungsdaten eingesetzt werden, so kann anschließend mithilfe eines Sprachgenerators die textuelle, geänderte Verkehrsführungsanweisung in eine gesprochene, geänderte Verkehrsführungsanweisung umgewandelt werden und dann per Sprechfunk an den Fahrzeugführer übertragen werden. Alternativ kann die textuelle Fassung auch über einen Datenlink in digitaler Form an den Fahrzeugführer übertragen werden, ohne dass diese im Einzugsgebiet der Verkehrsleitzentrale in eine gesprochene Fassung umgewandelt werden muss.
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In dieser Ausführungsform erfolgt durch die Spracherkennungseinrichtung nicht nur die Annotation, dass heißt das (semantische, inhaltliche) Verstehen der Anweisung an sich, sondern insbesondere auch eine davor gelagerte Transkription, wodurch die gesprochene Anweisung in eine textuelle Fassung gebracht wird. Basierend auf der transkribierten, textuellen Fassung erfolgt dann die Annotation, d.h. das semantisch, inhaltliche Verstehen der Anweisung, indem der jeweilige Anweisungskontext ermittelt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spracherkennungseinrichtung eingerichtet ist, zu jedem Anweisungsteil einen Anweisungskontext zu ermitteln und in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung in Abhängigkeit von dem Anweisungskontext des jeweiligen Anweisungsteils mindestens eine Anweisungslücke zu erkennen, an deren Stelle Anweisungsdaten in dem jeweiligen Anweisungsteil erwartet werden, wobei diese Anweisungslücke dann als Steuerbefehl zum Ermitteln der fehlenden Anweisungsdaten interpretiert wird.
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Eine solche Anweisungslücke innerhalb eines Anweisungsteils kann dabei so erkannt werden, dass basierend auf dem Anweisungskontext zwingend ein Steuerbefehl oder ein konkreter Wert (Anweisungsdaten) für den Anweisungskontext erwartet wird. Stattdessen wird weder ein Steuerbefehl noch ein entsprechend konkreter Wert erkannt. Eine solche Anweisungslücke, an deren Stelle normalerweise entsprechende Daten stehen müssten, wird dabei von dem System so interpretiert, als hätte der Lotse ein Steuerbefehl eingegeben, der das Ermitteln bzw. Nachschlagen der entsprechenden Anweisungsdaten für den jeweiligen Anweisungskontext entspricht.
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Bei dieser Ausführungsform kann der Lotse sich somit den konkreten Steuerbefehl für das einfache Nachschlagen bzw. Ermitteln der Daten sparen und lässt einfach den entsprechenden Teil seiner Verkehrsführungsanweisung frei, sodass das System automatisch hierfür einen entsprechenden Steuerbefehl einsetzt oder die Lücke als entsprechenden Steuerbefehl interpretiert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spracherkennungseinrichtung eingerichtet ist, zu jedem Anweisungsteil einen Anweisungskontext zu ermitteln, wobei die Ermittlungseinrichtung weiterhin eingerichtet ist, die jeweiligen Anweisungsteile in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Anweisungskontext und den in der Datenbank diesbezüglich hinterlegten Daten auf Korrektheit zu überprüfen und bei Feststellung von fehlerhaften Anweisungsdaten in dem entsprechenden Anweisungsteil korrekte Anweisungsdaten aus der Datenbank zu ermitteln, wobei der Anweisungsgenerator eingerichtet ist, die jeweils fehlerhaften Anweisungsdaten in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung durch die ermittelten korrekten Anweisungsdaten zu ersetzen und so eine geänderte Verkehrsführungsanweisung zu generieren.
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Bei dieser Ausführungsform werden offensichtliche Fehler, die der Lotse aufgrund seiner Ungeübtheit oder seiner fehlenden Routine beim Sprechen der Verkehrsführungsanweisung gemacht hat, erkannt, wobei fehlerhafte Anweisungsdaten dann automatisch von dem Assistenzsystem korrigiert werden. Dabei wird für jeden Anweisungsteil der Anweisungskontext ermittelt und dann für jeden Anweisungskontext versucht, konkrete Anweisungsdaten zu ermitteln. Dies ist insbesondere bei statischen Daten, wie beispielsweise dem Luftdruck oder der Temperatur aus der Datenbank problemlos möglich. Anschließend werden die so für den Anweisungskontext ermittelten Anweisungsdaten mit den in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung enthaltenen Anweisungsdaten verglichen, um so bei Abweichung einen Fehler festzustellen. Dieser Fehler wird dann automatisch korrigiert, indem die ermittelten Anweisungsdaten dort eingesetzt werden.
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Dabei kann die so automatisch korrigierte Verkehrsführungsanweisung vor dem Absenden zunächst noch einmal dem Lotsen angezeigt werden, damit er seinen Fehler erkennt und gegebenenfalls bei einer fehlerhaften Korrektur eingreifen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spracherkennungseinrichtung eingerichtet ist, zu jedem Anweisungsteil einen Anweisungskontext zu ermitteln, wobei die Ermittlungseinrichtung weiterhin eingerichtet ist, bezüglich wenigstens eines Anweisungsteils zu den darin enthaltenen Anweisungsdaten eine oder mehrere alternative Anweisungsdaten in Abhängigkeit von dem Anweisungskontext des Anweisungsteils aus der Datenbank zu ermitteln, wobei der Anweisungsgenerator eingerichtet ist, die zusätzlichen alternativen Anweisungsdaten in die eingegebene Verkehrsführungsanweisung in den entsprechenden Anweisungsteil hinzuzufügen.
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Insbesondere in Zusammenhang mit der Fehlererkennung ist bei dieser Ausführungsform weiterhin vorgesehen, dass zwar korrekte Anweisungsdaten für einen Anweisungsteil erkannt wurden, aus der Datenbank aber alternative Anweisungsdaten ermittelbar sind, die in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung nicht enthalten sind. Zu den korrekten Anweisungsdaten in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung werden nun diese alternativ ermittelten Anweisungsdaten in dem jeweiligen Anweisungsteil hinzugefügt, sodass der entsprechende Anweisungsteil um die alternativen Anweisungsdaten ergänzt wurde.
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Es ist vorteilhaft, wenn eine so ergänzte Verkehrsführungsanweisung dem Lotsen zuvor noch einmal präsentiert wird, bevor die Verkehrsführungsanweisung automatisch abgesendet wird, damit der Lotse weiß, welche Alternativen, die automatisch zugefügt wurden, dem betreffenden Fahrzeugführer übermittelt wurden. Dies verhindert, dass der Lotse von einer nicht erwarteten Verkehrsführung durch den Fahrzeugführer überrascht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Anweisungsassistenzsystem mit einem Display verbunden oder verbindbar ist und eingerichtet ist, zumindest einen Teil der veränderten Verkehrsführungsanweisung dem Operateur auf dem Display anzuzeigen.
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Wie bereits besprochen, kann hierdurch das Situationsbewusstsein erhöht bzw. gefestigt werden, da das automatische Generieren der Verkehrsführungsanweisung somit auch für den Lotsen sichtbar und verständlich wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Anweisungsgenerator eingerichtet ist, die geänderte Verkehrsführungsanweisung in ein auditives Ausgabeformat umzuwandeln und/oder dass der Anweisungsgenerator eingerichtet ist, die Veränderungen direkt in der auditiv eingegebene Verkehrsführungsanweisung vorzunehmen.
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Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Verfahren gemäß Anspruch 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich dann in den entsprechenden Unteransprüchen.
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Gemäß Anspruch 9 wird ein Verfahren zur Verkehrsführung von einem Verkehrsteilnehmer innerhalb eines Verkehrsraumes durch Übertragen von Verkehrsführungsanweisungen von einer den Verkehrsraum kontrollierenden Verkehrsleitzentrale an den betreffenden Verkehrsteilnehmer vorgeschlagen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Aufnehmen von einer aus einer Mehrzahl von Anweisungsteilen bestehende Verkehrsführungsanweisung, die mittels einer Eingabeeinrichtung eines Anweisungsassistenzsystems zur Verkehrsführung des betreffenden Verkehrsteilnehmers durch einen Operateur manuell eingegeben wurde,
- Erkennen von mindestens einem Steuerbefehl innerhalb der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung und Ermitteln eines in Bezug zu dem jeweiligen Steuerbefehl stehenden Anweisungskontext des entsprechenden Anweisungsteils aus der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung mittels einer Spracherkennungseinrichtung des Anweisungsassistenzsystems,
- Ermitteln von Anweisungsdaten in Abhängigkeit von dem jeweiligen erkannten Steuerbefehl und dem dazu in Bezug stehenden Anweisungskontext aus einer Datenbank des Anweisungsassistenzsystems, wobei die Datenbank Daten bezüglich eines aktuellen, vergangenen und/oder in die Zukunft prognostizierten Zustandes des zu kontrollierenden Verkehrsraumes enthält,
- Generieren einer veränderten Verkehrsführungsanweisung aus der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung, indem die erkannten Steuerbefehle durch die hierfür ermittelten Anweisungsdaten automatisch mittels eines Anweisungsgenerators des Anweisungsassistenzsystems ersetzt werden, und
- Übertragen der automatisch veränderten Verkehrsführungsanweisung an das betreffende Fahrzeug mittels einer elektronischen Kommunikationseinrichtung des Anweisungsassistenzsystems.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die eingegebene Verkehrsführungsanweisung durch eine Mikrofoneinheit der Eingabeeinrichtung als durch den Operateur gesprochene Verkehrsführungsanweisung aufgenommen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die gesprochene Verkehrsführungsanweisung mittels der Spracherkennungseinrichtung zunächst in eine transkribierte Verkehrsführungsanweisung umgewandelt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels der Spracherkennungseinrichtung zu jedem Anweisungsteil ein Anweisungskontext ermittelt und in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung in Abhängigkeit von dem Anweisungskontext des jeweiligen Anweisungsteils mindestens eine Anweisungslücke erkannt wird, an deren Stelle Anweisungsdaten in dem jeweiligen Anweisungsteil erwartet werden, wobei diese Anweisungslücke dann als Steuerbefehl zum Ermitteln der fehlenden Anweisungsdaten interpretiert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels der Spracherkennungseinrichtung zu jedem Anweisungsteil ein Anweisungskontext ermittelt wird, wobei mittels der Ermittlungseinrichtung weiterhin die jeweiligen Anweisungsteile in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Anweisungskontextund den in der Datenbank diesbezüglich hinterlegten Daten auf Korrektheit überprüft und bei Feststellung von fehlerhaften Anweisungsdaten in dem entsprechenden Anweisungsteil korrekte Anweisungsdaten aus der Datenbank ermittelt werden, wobei mittels des Anweisungsgenerators die jeweils fehlerhaften Anweisungsdaten in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung durch die ermittelten korrekten Anweisungsdaten ersetzt und so eine geänderte Verkehrsführungsanweisung generiert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels der Spracherkennungseinrichtung zu jedem Anweisungsteil ein Anweisungskontext ermittelt wird, wobei mittels der Ermittlungseinrichtung weiterhin bezüglich wenigstens eines Anweisungsteils zu den darin enthaltenen Anweisungsdaten eine oder mehrere alternative Anweisungsdaten in Abhängigkeit von dem Anweisungskontext des Anweisungsteils aus der Datenbank ermittelt wird, wobei mittels des Anweisungsgenerators die zusätzlichen alternativen Anweisungsdaten in die eingegebene Verkehrsführungsanweisung in den entsprechenden Anweisungsteil hinzuzufügt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels des Anweisungsassistenzsystems zumindest ein Teil der veränderten Verkehrsführungsanweisung dem Operateur auf einem Display angezeigt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels des Anweisungsgenerators die geänderte Verkehrsführungsanweisung in ein auditives Ausgabeformat umgewandelt wird und/oder dass mittels des Anweisungsgenerators die Veränderungen direkt in der auditiv eingegebene Verkehrsführungsanweisung vorgenommen wird.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
- Figur 1
- schematischer Aufbau des erfindungsgemäßen Anweisungsassistenzsystems.
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Figur 1 zeigt in einer schematisch stark vereinfachten Darstellung ein Flughafengelände 100, auf dem ein Flugzeug 110 auf einer Landebahn 120 landen soll in einer Verkehrsleitzentrale 130 werden durch einen Lotsen 140 entsprechende Verkehrsführungsanweisungen 150 wir Sprechfunk an das Flugzeug 110 übertragen, damit das Flugzeug 110 durch seinen Fahrzeugführer entsprechende Anweisungen erhält, wie sich das Flugzeug 110 innerhalb des Verkehrsraumes bewegen soll.
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Zur Unterstützung hat der Lotse 140 das erfindungsgemäße Anweisungsassistenzsystem 10, dass ihn bei der Erstellung der Verkehrsführungsanweisungen 150 entsprechend unterstützt.
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Das Assistenzsystemen 10 hat eine Eingabeeinrichtung 12, die mit einem Mikrofon 14 verbunden ist. Über das Mikrofon 14 kann der Lotse 140 seine Verkehrsführungsanweisung eingeben, indem er die Verkehrsführungsanweisung einspricht.
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Die Eingabeeinrichtung 12 leitet dann den Audiostream an eine Spracherkennungseinrichtung 16 weiter, wo der Audiostream zunächst im Ausführungsbeispiel der Figur 1 transkribiert wird, d. h. von einer auditiven Fassung des Audiostream in eine textuelle Fassung umgewandelt wird.
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Die Spracherkennungseinrichtung 16 ist des Weiteren eingerichtet, die eingegebene Verkehrsführungsanweisung in einzelne Anweisungsteile zu unterscheiden und für jeden Anweisungsteil ein Anweisungskontext zu ermitteln und gegebenenfalls die vorher definierten Sprachbefehle zu identifizieren.
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Diese Informationen, d. h. die einzelnen Anweisungsteile, der zu jedem Anweisungsteil gehörende Anweisungsk on text sowie ein erkannter Sprachbefehl für einen Anweisungsteil werden dann an eine Ermittlungseinrichtung 18 weitergeleitet, die dann für jeden erkannten Sprachbefehl und den dazu in Bezug stehenden Anweisungskontext entsprechende Anweisungsdaten aus einer Datenbank 20 ermittelt.
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Bei der Datenbank 20 muss es sich nicht zwingend um eine statische Datenbank handeln. Vielmehr kann es sich auch um eine Unterstützungssystem handeln, welches basierend auf dem aktuellen Zustand des Verkehrsraumes die Anweisungsdaten bereitstellt. Dabei kann die Datenbank 20 auch einen prognostizierten Zustand des Verkehrsraumes für die Zukunft bereitstellen sowie einen vergangenen Zustand des Verkehrsraumes.
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Diese Informationen werden nun einem Anweisungsgenerator 22 bereitgestellt, der die jeweiligen Sprachbefehle in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung durch die in der Ermittlungseinrichtung 18 ermittelten Anweisungsdaten ersetzt und eine geänderte Verkehrsführungsanweisung generiert. Die so fertig gestellte und geänderte Verkehrsführungsanweisung wird nun einer Kommunikationseinrichtung 24 bereitgestellt, die dann die Verkehrsführungsanweisung 150 an das Flugzeug 110 aussendet.
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Dieses Vorgehen soll anhand einiger Beispiele aus der Luftfahrt nachfolgend kurz erläutert werden. Die gesprochenen Anweisungen sind dabei in englischer Sprache verfasst, wie dies in der Luftfahrt standardmäßig der Fall ist.
1. Beispiel: Daten Nachschlagen
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Der Lotse spricht folgendes Kommando in das Mikrofon 14:
"Lufthansa seven hotel victor descend three thousend feet QNH LOOKUP"
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Dieses Standardkommando bedeutet, dass das Flugzeug mit der Kennung (Call Sign) DLH7HV auf 3000 ft sinken soll, wobei die Kennung DLH für Lufthansa steht. Außerdem soll mit dieser Anweisung die Information über den Luftdruck mitübertragen werden. QNH meint hierbei den aktuellen Druck vor Ort auf Flugplatzhöhe.
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Der Lotse hat jedoch den aktuellen Luftdruck nicht nachgeschlagen und nicht herausgesucht, sondern in dem Anweisungsteil "QNH <Wert>" anstelle des konkreten Wertes den Steuerbefehl "LOOKUP" eingegeben.
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Aus dem von dem Lotsen gesprochenen Kommando wird folgende textuelle Fassung transkribiert:
"DLH7HV DESCEND 3000 ft QNH <LOOKUP>"
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Der Spracherkenner erkennt nun in dem Anweisungsteil bezüglich des Luftdrucks den Steuerbefehl "LOOKUP" und weiß somit, dass hier eine statische Information nachgeschlagen werden soll. Aus der Tatsache heraus, dass in dem Anweisungsteil zuvor der standardisierte Q-Schlüssel QNH verwendet wurde, kann der Spracherkenner außerdem den Anweisungskontext ermitteln, nämlich dass es sich hierbei um eine Information bezüglich des Luftdrucks handelt.
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Mithilfe der Ermittlungseinrichtung wird nun der am Flughafen gültige Luftdruck aus einer Datenbank mit oder ohne Assistenzsystemen ermittelt, hier vorliegenden Beispiel "1014" ist.
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Der Anweisungsgenerator ersetzt nun den Steuerbefehl "LOOKUP" durch den tatsächlich ermittelten Wert für den Luftdruck "1014" und generiert so eine geänderte Verkehrsführungsanweisung wie folgt:
"DLH7HV DESCEND 3000 ft QNH 1014"
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Mithilfe eines Sprachgenerators wird diese textuelle Fassung der geänderten Verkehrsführungsanweisung in einen Audiostream umgewandelt, der sich wie folgt ergibt:
"Lufthansa seven hotel victor descend three thousend feet QNH 1014"
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Diese durch den Sprachgenerators erzeugte auditive Fassung der geänderten Verkehrsführungsanweisung wird dann mittels UKW Sprechfunk an das Flugzeug 110 übertragen.
2. Beispiel: Fehlererkennung
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Der Lotse spricht folgendes Kommando in das Mikrofon 14:
"Lufthansa seven hotel victor contact one one eight decimal three"
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Durch dieses Kommando möchte der Lotse 140 dem Flugzeug 110 mitteilen, dass die Towerfrequenz zur Kommunikation mit dem Tower bei 118.300 liegt. Der Lotse hat sich aber geirrt und das Flugzeug 110 befindet sich aktuellem Anflug auf einen Flughafen, wo die Towerfrequenz 120.725 lautet.
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Aus dem von dem Lotsen gesprochenen Kommando wird folgende textuelle Fassung durch den Spracherkenner transkribiert:
"DLH7HV CONTACT 118.300"
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Dieses Kommando hat dabei zwei Anweisungsteile, nämlich zum einen die Kennung und zum anderen die Übermittlung der Towerfrequenz. Die Spracherkennungseinrichtung kann dabei aus dem Erkennen des Begriffes "contact" und der Nennung des Call Signs ableiten, dass dem Flugzeug die entsprechende Towerfrequenz übermittelt werden soll. Daher erwartet die Spracherkennungseinrichtung nach dem standardisierten Begriff "contact" einen entsprechenden Frequenzwert. Dieser wird erkannt und abgespeichert.
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Die Ermittlungseinrichtung ermittelt nun basierend auf dem Anweisungskontext des zweiten Anweisungsteils die aktuelle Towerfrequenz des betreffenden Flughafens. Im Ausführungsbeispiel hier ist diese jedoch 120.725. Durch Vergleich des eingegebenen und erkannten Wertes für die Towerfrequenz und dem ermittelten Wert für die Towerfrequenz stellt die Ermittlungseinrichtung fest, dass hier ein Fehler vorliegt. Diese Information wird dann dem Anweisungsgenerator übermittelt.
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Dieser ersetzt nun die fehlerhafte Towerfrequenz durch die von der Ermittlungseinrichtung ermittelte Towerfrequenz und generiert eine geänderte Verkehrsführungsanweisung. Diese lautet:
"DLH7HV CONTACT 120.725"
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Mithilfe des Sprachgenerators wird daraus folgende Sprechfunkäußerung:
"Lufthansa seven hotel victor contact one two zero decimal seven two five"
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Dabei ist es denkbar, dass das Assistenzsystemen zusätzlich zu der fehlerhaften Towerfrequenz eine zusätzliche Information bereitstellt, nämlich um welche Flughafentower es sich eigentlich handelt. Die Sprechfunkäußerung generiert durch den Sprachgenerators könnte dann beispielsweise wie folgt aussehen "Lufthansa seven hotel victor contact munich tower one two zero decimal seven two five"
3. Beispiel: Auto-Einfügen
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Der Lotse spricht folgendes Kommando in das Mikrofon 14:
"Lufthansa seven hotel victor taxi via GENERATE"
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Bei diesem Kommando ist das Flugzeug mit der Kennung DLH7HV gerade auf der Landebahn 120 gelandet und benötigten eine Anweisung, welche Taxiweg das Flugzeug zu seiner Parkposition nehmen soll. Durch die Verwendung des Steuerbefehls <GENERATE> wird das Assistenzsystemen angewiesen, selbstständig einen entsprechenden Taxiweg zu wählen.
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Der Spracherkenner transkribiert folgende textuelle Fassung:
"DLH7HV TAXI VIA <GENERATE>"
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Es wird dann in dieser textuellen Fassung der Verkehrsführungsanweisung der Sprachbefehl <GENERATE> erkannt und im Zusammenhang mit dem Anweisungskontext "TAXI VIA" erkannt, dass von dem Assistenzsystemen ein Taxiweg ermittelt und eingesetzt werden soll.
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Ein solcher Taxiweg kann beispielsweise "A C" sein. Der Anweisungsgenerator ersetzt nun den Sprachbefehl durch diesen Taxiweg, sodass sich folgende Fassung ergibt:
"DLH7HV TAXI VIA A C"
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Mithilfe eines Sprachgenerators wird dann aus dieser geänderten Verkehrsführungsanweisung folgende Sprechfunkäußerung:
"Lufthansa seven hotel victor taxi via alfa and charlie"
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Da der Steuerbefehl <GENERATE> verwendet wurde, wird diese so durch den Sprachgenerators generierte Sprechfunkäußerung direkt an das Luftfahrzeug gesendet.
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Wird stattdessen jedoch der Steuerbefehl <SUGGEST> im Sinne von vorschlagen gewählt, so wird ebenfalls ein entsprechender Taxiweg ermittelt, jedoch zuvor dem Lotsen auf einem Display angezeigt, sodass dieser selbstständig entscheiden kann, ob er eine solche Anweisung absenden möchte oder nicht.
Bezugszeichenliste:
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- 10 Anweisungsassistenzsystem
- 12 Eingabeeinrichtung
- 14 Mikrofon
- 16 Spracherkennungseinrichtung
- 18 Ermittlungseinrichtung
- 20 Datenbank
- 22 Anweisungsgenerator
- 24 Kommunikationseinrichtung
- 100 Flughafen/Verkehrsraum
- 110 Flugzeug/Fahrzeug
- 120 Landebahn
- 130 Verkehrsleitzentral
- 140 Lotse/Operateur
- 150 Verkehrsführungsanweisung