-
Die Erfindung betrifft ein Assistenzsystem zur Verkehrsführung von Verkehrsteilnehmern innerhalb eines Verkehrsraumes durch Übertragen von Verkehrsführungsanweisungen von wenigstens einem den Verkehrsraum kontrollierenden Operateur an den betreffenden Verkehrsteilnehmer des Verkehrsraumes.
-
Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Trainieren einer Verkehrsführung von Verkehrsteilnehmern innerhalb eines Verkehrsraumes, wobei zur Verkehrsführung Verkehrsführungsanweisungen von wenigstens einem den Verkehrsraum kontrollierenden Operateur an den betreffenden Verkehrsteilnehmer des Verkehrsraumes übertragen werden.
-
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.
-
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 alleine.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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. Daher ist nicht nur die computergestützte Unterstützung eines Lotsen bei der Verkehrsführung von Verkehrsteilnehmern im Verkehrsraum ein wichtiger Aspekt, sondern auch die Aus- und Weiterbildung der Lotsen, um auch in hohen Stresssituationen und hoher mentaler Belastung den Verkehrsraum sicher zu führen.
-
Die Operateure bzw. Lotsen werden dabei initial mehrjährig ausgebildet, sowie fortdauernd trainiert. Wichtige Trainingsbestandteile sind das sichere und effiziente Führen des Verkehrs mittels phraseologiekonformen Verkehrsführungsanweisungen via Sprechfunk. In der Praxis wird meist das Training in einer Simulation mit Hilfe eines Simulators durchgeführt, d.h., der Verkehrsüberwacher überwacht simulierten Verkehr mit einem Verkehrslagedisplay und kommuniziert dabei mit menschlichen simulierten Fahrzeugführern. Nach der Ausbildung am Simulator sitzt ein menschlicher Trainer, d.h. ein erfahrener Verkehrsüberwacher, oft physisch neben dem Trainee und berät diesen während der Überwachung von realem Verkehr bei der Kommunikation mit realen Fahrzeugführern eines realen Verkehrsraumes. Daher wird dieser Teil der Ausbildung auch "On-the-job" Training genannt.
-
Nachteilig hierbei ist, dass die Trainingsumgebung entweder vollständig simuliert oder vollständig real ist. In einer Simulation ist der Realismus der Umgebung und damit der Lerneffekt eingeschränkt. Der mangelnde Realismus bezieht sich unter anderem auf die Sprechfunkkommunikation der Fahrzeugführer. Egal, ob die simulierten Fahrzeugführer menschlich oder virtuell sind, ist die Kommunikation - abweichend zur realen Praxis - meist zu phraseologiekonform. Menschliche Simulationsfahrzeugführer sind hingegen mit großen Kosten verbunden.
-
Ein weiterer realitätsbeeinflussender Faktor sind die präparierten Luftverkehrsszenarien, die für eine Simulation benötigt werden. Diese führen teilweise zu Flugverhalten (z.B. Steig- und Sinkraten) und Situationen, die in der Realität nicht in dieser Form oder Häufigkeit auftreten würden. Auch der mentale Druck des operationellen Betriebs greift in der Simulation nicht. Im operationellen Betrieb gehen Sicherheit und Effizienz der Verkehrsführung über alles. Daher ist das Einfügen individueller, neuartiger zu trainierender Elemente herausfordernd bzw. oft damit verbunden, dass ein menschlicher Supervisor physisch neben dem Trainierenden sitzt.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 gen eriert werden.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Assistenzsystem zur Verkehrsführung sowie ein verbessertes Verfahren zum Trainieren einer Verkehrsführung anzugeben.
-
Die Aufgabe wird mit dem Assistenzsystem gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich dann in den entsprechenden Unteransprüchen.
-
Gemäß Anspruch 1 wird ein Assistenzsystem zur Verkehrsführung von Verkehrsteilnehmer innerhalb eines Verkehrsraumes durch Übertragen von Verkehrsführungsanweisungen von wenigstens einem den Verkehrsraum kontrollierenden Operateur an den betreffenden Verkehrsteilnehmer des Verkehrsraumes vorgeschlagen, wobei ein solches Assistenzsystem gattungsgemäß aufweist:
- eine Verkehrslageschnittstelle, die zum Bereitstellen von verkehrsteilnehmerbezogenen Verkehrslageinformationen bezüglich eines vorherigen, aktuellen und/oder in die Zukunft prognostizierten Zustandes des zu kontrollierenden Verkehrsraumes an das Assistenzsystem ausgebildet ist,
- ein Verkehrslagedisplay, das zur Darstellung der Verkehrslage mit den betreffenden realen Verkehrsteilnehmern in zumindest einem Teilbereich des Verkehrsraumes basierend auf den bereitgestellten verkehrsteilnehmerbezogenen Verkehrslageinformationen zumindest derer Verkehrsteilnehmer, welche sich innerhalb des Teilbereiches des Verkehrsraumes befinden, eingerichtet ist,
- eine Eingabeeinrichtung, die zum Eingeben einer aus einer Mehrzahl von Anweisungsteilen bestehenden Verkehrsführungsanweisung derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil der betreffenden Verkehrsführungsanweisungen durch den Operateur zur Verkehrsführung des betreffenden Verkehrsteilnehmers manuell eingebbar sind, und
- eine elektronische Kommunikationseinrichtung, die zum Übermitteln der Verkehrsführungsanweisung an den betreffenden Verkehrsteilnehmer eingerichtet ist.
-
Erfindungsgemäß wird ein solches gattungsgemäßes Assistenzsystem dadurch weitergebildet, dass das Assistenzsystem ein Trainingsmodul hat, welches eingerichtet ist, in einem Trainingsmodus
- mindestens einen virtuellen Verkehrsteilnehmer in Abhängigkeit von einem virtuellen Bewegungsprofil kontinuierlich zu simulieren,
- aus der Simulation des jeweiligen virtuellen Verkehrsteilnehmers entsprechende virtuelle verkehrsteilnehmerbezogene Verkehrslageinformationen kontinuierlich zu generieren und
- diese generierten virtuellen verkehrsteilnehmerbezogenen Verkehrslageinformationen über die Verkehrslageschnittstelle dem Assistenzsystem bereitzustellen,
wobei das Verkehrslagedisplay ferner eingerichtet ist, den mindestens einen virtuellen simulierten Verkehrsteilnehmer zusammen mit den realen Verkehrsteilnehmern in der Darstellung der Verkehrslage anzuzeigen.
-
Die Verkehrsführungsanweisungen bestehen in der Regel aus einer Mehrzahl von Anweisungsteilen, die zumindest teilweise von dem Operateur bzw. Lotsen mithilfe der Eingabeeinrichtung eingegeben werden (beispielsweise gesprochen). Jeder Anweisungsteil enthält dabei einen Anweisungskontext sowie dazu in Bezug stehende Anweisungsdaten. Solche Anweisungsdaten können beispielsweise Informationen über den Verkehrsraum darstellen oder Handlungsanweisungen an den Fahrzeugführer beinhalten.
-
Im Regelfall werden diese Verkehrsführungsanweisungen, die von dem Operateur zumindest teilweise eingegeben und gegebenenfalls automatisch durch das Assistenzsystem ergänzt wurden, mithilfe einer Kommunikationseinrichtung an den betreffenden Verkehrsteilnehmer übermittelt, sodass dieser die entsprechenden Anweisungsdaten erhält und aus dem entsprechenden Anweisungskontext seine Schlussfolgerungen zieht. 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.
-
Unter einem Anweisungsteil einer Verkehrsführungsanweisung wird somit ein spezielles Datum bzw. eine spezielle Information in derVerkehrsführungsanweisung 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 einer Verkehrsführungsanweisung somit um einzelne, semantisch voneinander getrennte Informationsblöcke.
-
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.
-
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.
-
Erfindungsgemäß wird ein solches Assistenzsystem für Lotsen nun dadurch weitergebildet, dass ein Trainingsmodul vorgesehen ist, welches in einem Trainingsmodus virtuelle Verkehrsteilnehmer simuliert. Die Simulation dieser Verkehrsteilnehmer erfolgt dabei anhand von virtuellen Bewegungsprofilen, die den simulierten Verkehrsteilnehmern ein bestimmtes Bewegungsverhalten vorgeben.
-
Damit bewegen sich die simulierten Verkehrsteilnehmer innerhalb des realexistierenden Verkehrsraumes ähnlich den realen Verkehrsteilnehmern.
-
Aus dieser Simulation der virtuellen Verkehrsteilnehmer werden nun entsprechende virtuelle verkehrsteilnehmerbezogene Verkehrslageinformationen generiert und der Verkehrslageschnittstelle bereitgestellt. Damit werden an der Verkehrslageschnittstelle sowohl verkehrsteilnehmerbezogene Verkehrslageinformationen realer Verkehrsteilnehmer sowie verkehrsteilnehmerbezogene Verkehrslageinformationen virtueller simulierter Verkehrsteilnehmer bereitgestellt.
-
Das Verkehrslagedisplay kann nun basierend auf diesen verkehrsteilnehmerbezogenen Verkehrslageinformationen die aktuelle Verkehrslage sowohl der realen Verkehrsteilnehmer als auch der simulierten Verkehrsteilnehmer anzeigen, sodass sich eine Art augmentierte Darstellung der Verkehrslage ergibt.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit das Training eines Operateurs bzw. Lotsen in der realen Umgebung eines Verkehrslagedisplays mit simulierten virtuellen Verkehrsteilnehmern durchgeführt. Dabei werden reale Verkehrsteilnehmer und simulierte virtuelle Verkehrsteilnehmer in einer gemeinsamen Verkehrslageanzeige dargestellt, um sodass Training realistischer zu gestalten, ohne die Vorteile einer Simulation aufgeben zu müssen.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Trainingsmodul bedarfsweise eingerichtet ist, den Trainingsmodus zu aktivieren und zu deaktivieren, wobei die Aktivierung des Trainingsmodus im Verkehrslagedisplay und/oder akustisch angezeigt wird.
-
Hierdurch wird es möglich, das Assistenzsystem sowohl für den reinen Produktivmodus zu verwenden, bei dem das Verkehrslagedisplay ausschließlich die realen Verkehrsteilnehmer anzeigt und keine simulierten Verkehrsteilnehmer, als auch für den Trainingsmodus zu verwenden, bei dem neben den realen Verkehrsteilnehmern auch simulierte Verkehrsteilnehmer angezeigt werden. Durch eine entsprechende Einstellung an dem Assistenzsystem kann dieses in den Trainingsmodus versetzt werden bzw. der Trainingsmodus deaktiviert werden.
-
Dabei wird im Verkehrslagedisplay die Aktivierung des Trainingsmodus angezeigt, indem beispielsweise ein farblich gekennzeichneter Rand in das Verkehrslagedisplay eingeblendet wird. Dieser signalisiert dann dem Trainee bzw. dem zu trainierenden Lotsen, dass der Trainingsmodus eingeschaltet ist und sich somit auch simulierte Verkehrsteilnehmer innerhalb des Verkehrslagedisplays befinden können, die sich physisch nicht im tatsächlichen Verkehrsraum befinden.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verkehrslagedisplay eingerichtet ist, die im aktivierten Trainingsmodus simulierten Verkehrsteilnehmer von den realen Verkehrsteilnehmern visuell zu unterscheiden.
-
Durch die visuelle Unterscheidung kann der Lotse im Trainingsmodus erkennen, welcher Verkehrsteilnehmer real ist und welcher Verkehrsteilnehmer vom Trainingsmodul simuliert wird. Dadurch bleibt auch im Trainingsmodus weiterhin ein sicherer Betrieb der Verkehrsführung des Verkehrsraumes erhalten.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Trainingsmodul eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den verkehrsteilnehmerbezogenen Verkehrslageinformationen realer Verkehrsteilnehmer ein virtuelles Bewegungsprofil für die Simulation eines virtuellen Verkehrsteilnehmers zu generieren.
-
Das Generieren eines solchen virtuellen Bewegungsprofils kann dabei ad hoc beim Aktivieren des Trainingsmodus erfolgen, weil basierend dann auf diesem virtuellen Bewegungsprofil ein Verkehrsteilnehmer simuliert wird. Selbstverständlich können auch zwei oder mehr virtuelle Bewegungsprofile, die sich hinsichtlich des Bewegungsverhalten voneinander unterscheiden, generiert werden, um so mehrere Verkehrsteilnehmer zu simulieren.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Assistenzsystem eine Spracherkennungseinrichtung hat, die eingerichtet ist, aus einer eingegebenen Verkehrsführungsanweisung eine eindeutige Kennung des betreffenden Verkehrsteilnehmers zu ermitteln, wobei das Assistenzsystem ferner eingerichtet ist, die eingegebene Verkehrsführungsanweisung mittels der elektronischen Kommunikationseinrichtung an den betreffenden Verkehrsteilnehmer zu übermitteln, wenn die ermittelte eindeutige Kennung in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung einem realen Verkehrsteilnehmer entspricht, und andernfalls nicht zu übermitteln, wenn die ermittelte eindeutige Kennung in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung einem virtuellen Verkehrsteilnehmer entspricht.
-
Gemäß dieser Ausführungsform kann der Produktivbetrieb uneingeschränkt weiter aufrechterhalten werden, ohne eine Beeinträchtigung in der Simulation befürchten zu müssen. Die an die realen Verkehrsteilnehmer gerichteten Verkehrsführungsanweisungen werden dabei uneingeschränkt weitergeleitet, während die an die virtuellen Verkehrsteilnehmer gerichteten Verkehrsführungsanweisungen nicht ausgesendet werden und somit auch für die realen Verkehrsteilnehmer über den Sprechfunk nicht sichtbar sind. Tatsächlich verbleiben die an die virtuellen Verkehrsteilnehmer gerichteten Verkehrsführungsanweisungen innerhalb des Trainingssystems und können so für weitere Zwecke, wie beispielsweise einer Analyse der Qualität der Verkehrsführungsanweisung, verwendet werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Assistenzsystem eine Spracherkennungseinrichtung hat, die eingerichtet ist, zu jedem Anweisungsteil einer eingegebenen und an einen virtuellen Verkehrsteilnehmer gerichtete Verkehrsführungsanweisung einen Anweisungskontext mit manuellen Anweisungsdaten zu ermitteln, wobei das Trainingsmodul ferner eingerichtet ist, für wenigstens einen Anweisungsteil in Abhängigkeit von seinem Anweisungskontext und dem betreffenden virtuellen Bewegungsprofil des virtuellen Verkehrsteilnehmers, an die Verkehrsführungsanweisung gerichtet ist, automatische Anweisungsdaten zu ermitteln und diese dann mit den erkannten manuellen Anweisungsdaten zu vergleichen, um die eingegebene Verkehrsführungsanweisung zumindest teilweise zu evaluieren.
-
Bei dieser Ausführungsform werden zunächst mithilfe einer Spracherkennungseinrichtung die einzelnen Anweisungsteile der vom Lotsen eingegebenen Verkehrsführungsanweisung identifiziert und anschließend der Anweisungskontext sowie die hierzu in Bezug stehenden Anweisungsdaten aus der gesprochenen Verkehrsführungsanweisungen identifiziert.
-
Des Weiteren wird mithilfe des Trainingsmoduls wenigstens zu einem Anweisungsteil automatisch basierend auf dem betreffenden Bewegungsprofil des simulierten Verkehrsteilnehmers, an den die Verkehrsführungsanweisungen gerichtet ist, die Anweisungsteil den automatisch ermittelt, die das Assistenzsystem bei der Unterstützung eines Lotsen automatisch vorschlagen würde.
-
Anschließend erfolgt ein Vergleich zwischen den automatischen Anweisungsteil den und den eingegebenen Anweisungsteil den aus der Verkehrsführungsanweisungen, um so Abweichungen und ggf. ein Maß für die Abweichung feststellen zu können. Basierend darauf lässt sich dann die Qualität der Verkehrsführungsanweisungen bestimmen und so zu Evaluationszwecken heranziehen.
-
Dieser Ausführungsform lässt sich dabei sehr gut mit der vorhergehenden Ausführungsform verbinden.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Trainingsmodul eingerichtet ist, in Abhängigkeit von wenigstens einem virtuellen Bewegungsprofil eines simulierten virtuellen Verkehrsteilnehmers eine Sprechfunkäußerung betreffend den simulierten virtuellen Verkehrsteilnehmer zu generieren und über eine Ausgabeeinrichtung auszugeben.
-
Hierdurch kann innerhalb der realen Verkehrslage für ein simulierten Verkehrsteilnehmereine Sprechfunkäußerung simuliert werden, so als würde dieser simulierte Verkehrsteilnehmer real existieren. Diese Sprechfunkäußerung wird sodann über eine Ausgabeeinrichtung, beispielsweise über einen Lautsprecher, ausgegeben und kann so von dem Lotsen auditiv wahrgenommen werden.
-
Auf diese so simulierte und virtuell generierte Sprechfunkäußerung kann der Lotse mit einer entsprechenden Verkehrsführungsanweisungen antworten, wobei auch hier in Bezug auf die virtuell generierte Sprechfunkäußerung eine Evaluation durchgeführt werden dahingehend kann, ob die vom Lotsen eingegebene Verkehrsführungsanweisungen im Gesamtkontext zu der virtuellen Sprechfunkäußerung steht.
-
Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Verfahren gemäß Anspruch 8 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich dann in den entsprechenden Unteransprüchen.
-
Gemäß Anspruch 8 wird ein Verfahren zum Trainieren einer Verkehrsführung von Verkehrsteilnehmer innerhalb eines Verkehrsraumes vorgeschlagen, wobei zur Verkehrsführung Verkehrsführungsanweisungen von wenigstens einem den Verkehrsraum kontrollierenden Operateur an den betreffenden Verkehrsteilnehmer des Verkehrsraumes übertragen werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von verkehrsteilnehmerbezogenen Verkehrslageinformationen bezüglich eines vorherigen, aktuellen und/oder in die Zukunft prognostizierten Zustandes des zu kontrollierenden Verkehrsraumes über eine Verkehrslageschnittstelle an ein Assistenzsystem, und
- Darstellen der Verkehrslage mit den betreffenden realen Verkehrsteilnehmern in zumindest einem Teilbereich des Verkehrsraumes basierend auf den bereitgestellten verkehrsteilnehmerbezogenen Verkehrslageinformationen zumindest derer Verkehrsteilnehmer, welche sich innerhalb des Teilbereiches des Verkehrsraumes befinden, auf einem Verkehrslagedisplay des Assistenzsystems,
- wobei mittels eines Trainingsmoduls des Assistenzsystems in einem Trainingsmodus
- ∘ mindestens ein virtueller Verkehrsteilnehmer in Abhängigkeit von einem virtuellen Bewegungsprofil kontinuierlich simuliert wird,
- ∘ aus der Simulation des jeweiligen virtuellen Verkehrsteilnehmers entsprechende virtuelle verkehrsteilnehmerbezogene Verkehrslageinformationen kontinuierlich generiert werden und
- ∘ diese generierten virtuellen verkehrsteilnehmerbezogenen Verkehrslageinformationen über die Verkehrslageschnittstelle dem Assistenzsystem bereitgestellt werden,
- wobei der mindestens eine virtuelle simulierte Verkehrsteilnehmer zusammen mit den realen Verkehrsteilnehmern im Verkehrslagedisplay in der Darstellung der Verkehrslage angezeigt wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Trainingsmodus des Trainingsmoduls bedarfsweise aktiviert oder deaktiviert wird, wobei die Aktivierung des Trainingsmodus im Verkehrslagedisplay und/oder akustisch angezeigt wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die im aktivierten Trainingsmodus simulierten Verkehrsteilnehmervon den realen Verkehrsteilnehmern im Verkehrslagedisplay visuell unterscheidbar dargestellt werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels des Trainingsmoduls in Abhängigkeit von den verkehrsteilnehmerbezogenen Verkehrslageinformationen realer Verkehrsteilnehmer ein virtuelles Bewegungsprofil für die Simulation eines virtuellen Verkehrsteilnehmers generiert wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels einer Spracherkennungseinrichtung aus einer mittels einer Eingabeeinrichtung eingegebenen Verkehrsführungsanweisung eine eindeutige Kennung des betreffenden Verkehrsteilnehmers ermittelt und die eingegebene Verkehrsführungsanweisung mittels einerelektronischen Kommunikationseinrichtung an den betreffenden Verkehrsteilnehmer übertragen wird, wenn die ermittelte eindeutige Kennung in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung einem realen Verkehrsteilnehmer entspricht, und andernfalls nicht übermittelt wird, wenn die ermittelte eindeutige Kennung in der eingegebenen Verkehrsführungsanweisung einem virtuellen Verkehrsteilnehmer entspricht.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels einer Spracherkennungseinrichtung zu jedem Anweisungsteil einer mittels einer Eingabeeinrichtung eingegebenen Verkehrsführungsanweisung, die an einen virtuellen Verkehrsteilnehmer gerichtet ist, ein Anweisungskontext mit manuellen Anweisungsdaten ermittelt werden, wobei für wenigstens einen Anweisungsteil mittels des Trainingsmoduls in Abhängigkeit von seinem Anweisungskontext und dem betreffenden virtuellen Bewegungsprofil des virtuellen Verkehrsteilnehmers, an die Verkehrsführungsanweisung gerichtet ist, automatische Anweisungsdaten ermittelt und diese dann mit den erkannten manuellen Anweisungsdaten vergleichen werden, um die eingegebene Verkehrsführungsanweisung zumindest teilweise zu evaluieren.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels des Trainingsmoduls in Abhängigkeit von wenigstens einem virtuellen Bewegungsprofil eines simulierten virtuellen Verkehrsteilnehmers eine Sprechfunkäußerung betreffend den simulierten virtuellen Verkehrsteilnehmer generiert und über eine Ausgabeeinrichtung ausgegeben wird.
-
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
- Figur 1
- schematischer Aufbau des erfindungsgemäßen Assistenzsystems.
-
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 via 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.
-
Zur Unterstützung hat der Lotse 140 ein Assistenzsystem 10, dass ihn bei der Erstellung der Verkehrsführungsanweisungen 150 entsprechend unterstützt.
-
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 und so eine Sprechfunkäußerung generiert.
-
Die so durch die Eingabeeinrichtung 12 aufgenommene Sprechfunkäußerung wird dann gegebenenfalls durch eine zentrale Recheneinheit 16 ausgewertet bzw. analysiert und dann im Regelfall über die elektronische Kommunikationseinrichtung 18 an den Verkehrsteilnehmer 110 mittels Radiosignalen ausgesendet.
-
Damit der Lotse 140 einen Überblick über die aktuelle Verkehrslage erhält, hat das Assistenzsystem 10 weiterhin ein Verkehrslagedisplay 20, dass mit der zentralen Recheneinheit 16 verbunden ist und Informationen über die aktuelle Verkehrslage innerhalb des Verkehrsraumes und der darin befindlichen Verkehrsteilnehmer 110 darstellt.
-
Die hierfür benötigten verkehrsteilnehmerbezogene Verkehrslageinformationen, aus denen das Verkehrslagedisplay 20 die Darstellung der Verkehrslage und der Informationen zu den einzelnen Verkehrsteilnehmern generiert, werden dem Assistenzsystem 10 durch eine Verkehrslageschnittstelle 22 bereitgestellt. Diese Verkehrslageschnittstelle 22 kann dabei beispielsweise mit einer Datenbank (nicht dargestellt) verbunden sein, in der ein vorheriger, aktueller und/oder in die Zukunft prognostizierten Zustand des zu kontrollierenden Verkehrsraumes hinterlegt ist. Diese Daten stammen beispielsweise aus externen Sensoren, wie beispielsweise Radarüberwachung, mit denen der zu kontrollierende Verkehrsraum abgetastet wird. Auch die von den Flugzeugen ausgesendeten Transpondersignale können hierfür herangezogen werden.
-
Die Ansteuerung des Verkehrslagedisplays 20 kann dabei beispielsweise durch die zentrale Recheneinheit 16 erfolgen, welche die aus der Verkehrslageschnittstelle 22 stammenden Daten erhält und dann direkt oder aufbereitet an das Verkehrslagedisplay 20 weiterleitet.
-
Das Assistenzsystem 10 weist des Weiteren ein Trainingsmodul 24 auf, welches zum Simulieren virtueller Verkehrsteilnehmer eingerichtet ist. Hierfür wird für jeden zu simulierenden virtuellen Verkehrsteilnehmer ein virtuelles Bewegungsprofil generiert, dass beispielsweise anhand der verkehrsteilnehmerbezogene Verkehrslageinformationen realer Verkehrsteilnehmer 110 erzeugt werden kann. Basierend auf diesem virtuellen Bewegungsprofilen, welches beispielsweise die Landung auf der Landebahn 120 beinhalten kann und eine entsprechende Startposition und Stadtgeschwindigkeitsowie individuelle Kennung besitzt, wird nun über die Zeit die Bewegung des virtuellen Verkehrsteilnehmers simuliert. Diese Simulation erfolgt dabei vorzugsweise auf der Basis realer Umgebungsparameter, wie beispielsweise sind Richtung, Windgeschwindigkeit und Luftdruck sowie unter Bezugnahme der übrigen, realen und/oder anderen virtuellen Verkehrsteilnehmern.
-
Aus dieser Simulation eines dieser virtuellen Verkehrsteilnehmer werden nun kontinuierlich virtuelle verkehrsteilnehmerbezogene Verkehrslageinformationen durch das Trainingsmodul 24 generiert und diese virtuellen Verkehrslageinformationen dann an die Verkehrslageschnittstelle 22 übermittelt. Die Verkehrslageschnittstelle 22 erhält somit nicht nur Verkehrslageinformationen der realen Verkehrsteilnehmer, sondern auch Verkehrslageinformationen der virtuellen Verkehrsteilnehmer.
-
Diese werden nun an zentrale Recheneinheit 16 übermittelt und von dort dem Verkehrslagedisplay bereitgestellt, sodass das Verkehrslagedisplay 20 die entsprechende Simulation der virtuellen Verkehrsteilnehmer innerhalb des realen Verkehrsraumes darstellen kann.
-
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: konventionell
-
Auf dem Verkehrslagedisplay wird ein reales Flugzeug DLH7HV und ein virtuelles Flugzeug DLH2KN angezeigt. Das virtuelle Flugzeug wird im Trainingsmodus visuell unterscheidbar zu dem realen Flugzeug im Verkehrslagedisplay dargestellt.
-
Der Lotse spricht folgendes Kommando in das Mikrofon 14:
"Lufthansa seven hotel victor descend three thousend feet"
-
Dieses Standardkommando bedeutet, dass das Flugzeug mit der Kennung (Call Sign) DLH7HV auf 3000 ft sinken soll, wobei die Kennung DLH für Lufthansa steht.
-
Mithilfe einer Spracherkennungseinrichtung, die beispielsweise Bestandteil der zentralen Recheneinheit 16 sein kann, wird diese Sprechfunkäußerung des Lotsen in eine textuelle Fassung transkribiert:
"DLH7HV DESCEND 3000 ft"
-
Das Assistenzsystem 10 erkennt nun, dass es sich bei der Kennung DLH7HV um ein reales Flugzeug im Verkehrsraum handelt, welches eine entsprechende Verkehrsführung bedarf. Daher wird diese Sprechfunkäußerung des Lotsen über die Kommunikationseinrichtung 18 an das betreffende Flugzeug ausgesendet.
2. Beispiel: Lotsen-initiierte Trainingsanweisung
-
Auf dem Verkehrslagedisplay wird ein reales Flugzeug DLH7HV sowie zwei virtuelle Flugzeuge DLH2KN und UAE55 angezeigt. Die virtuellen Flugzeuge werden im Trainingsmodus visuell unterscheidbar zu dem realen Flugzeug im Verkehrslagedisplay dargestellt. Außerdem hat DLH7HV einen Medium-Term Konflikt mit UAE55.
-
Der Lotse spricht folgendes Kommando in das Mikrofon 14:
"Lufthansa two kilo november turn right heading two seven zero to avoid traffic"
-
Durch dieses Kommando möchte der Lotse 140 dem virtuelle Flugzeug DLH2KN eine Verkehrsführungsanweisungen mitteilen, um den Konflikt aufzulösen.
-
Zunächst wird die Sprechfunkäußerung hinsichtlich der Kennung untersucht und festgestellt, dass es sich um ein virtuelles Flugzeug handelt. Damit wird die Sprechfunkäußerung nicht über die elektronische Kommunikationseinrichtung 18 via Radiosignale übertragen. Andernfalls würden sämtliche realen Flugzeuge diese an das virtuelle Flugzeug gerichtete Sprechfunkäußerung des Lotsen empfangen, wobei nur der Lotse weiß, dass sich hierbei um ein virtuelles Flugzeug handelt.
-
Anschließend wird die vom Lotsen gesprochenen Sprechfunkäußerung in eine textuelle Fassung durch einen Spracherkenner transkribiert:
"DLH2KN TURN RIGHT HEADING 270 AVOID TRAFFIC"
-
Diese transkribierte Fassung wird nun in einzelne Anweisungsteile unterteilt, um so den Anweisungskontext und die mit dem Anweisungskontext des jeweiligen Anweisungsteils in Bezug stehenden Anweisungsdaten zu ermitteln.
"DLH2KN HEADING 270 RIGHT; DLH2KN INFORMATION TRAFFIC"
-
Das Assistenzsystem kann einen Vorschlag generieren, wie es aus Sicht des Assistenzsystems den Konflikt auflösen würde. Durch Vergleich der Daten, die vom Nutzen eingegeben wurden und den Daten, die das Assistenzsystem zur Auflösung des Konfliktes automatisch generiert bzw. vorschlägt, kann eine Evaluation der Tätigkeit des Lotsen erfolgen, wodurch der Lotse trainiert wird und gegebenenfalls seine Fertigkeiten verbessern kann.
-
Darüber hinaus kann das Assistenzsystem überprüfen, ob die vom Lotsen vorgeschlagene Anweisung ausreicht, um den Konflikt aufzulösen. Dabei können die Daten, die der Lotse über die Sprechfunkäußerung an das virtuelle Fahrzeug übermittelt hat, genutzt werden, um das dem Fahrzeug zugrunde liegende virtuelle Bewegungsprofil anzupassen, sodass sich das virtuelle Fahrzeug, welches mit der Verkehrsführungsanweisungen angesprochen wird, verhält wie ein echtes Fahrzeug bspw. tatsächlich seinen Kurs ändert.
3. Beispiel: Fahrzeug-initiierte Trainingsanweisung
-
Bei diesen Ausführungsbeispielen wird eine Sprechfunkäußerung virtuell initiiert und dem Lotsen akustische und/oder visuell präsentiert. Wie beim vorherigen Beispiel werden auf dem Verkehrslagedisplay das reale Flugzeug DLH7HV sowie zwei virtuelle Flugzeuge DLH2KN und UAE55 angezeigt. Das Flugzeug UAE55 fliegt auf eine Konvektionszelle (Schlechtwettergebiet) zu. Diese Konvektionszelle kann selbst auch virtuell generiert sein und somit Bestandteil des virtuellen Bewegungsprofils der Fahrzeuge sein. Die Konvektionszelle kann aber auch real existieren und tatsächlich Bestandteil des zu kontrollierenden Verkehrsraumes sein.
-
Es wird nun von dem virtuellen Flugzeug UAE55 eine Sprechfunkäußerung generiert:
"Emirates five five request right turn to avoid a CB"
-
Der Lotse beginnt nun, die Situation zu analysieren, die sich ihm auf dem Verkehrslagedisplay präsentiert. Er sucht nach einer Lösung, um das Flugzeug so zu führen, dass es nicht durch die Konvektionszelle fliegt und es darüber hinaus keine anderen Konflikte mit anderen Flugzeugen im Verkehrsraum gibt.
-
Der Lotse spricht nun seine Verkehrsführungsanweisungen wie folgt:
"Emirates five five heading three six zero degrees"
-
Das Assistenzsystem erkennt, dass es sich bei dem angesprochenen Fahrzeug um ein virtuelles Fahrzeug handelt, was anhand der Kennung UAE55 sichtbar wird. Die Sprechfunkäußerung wird somit nicht mithilfe der elektronischen Kommunikationseinrichtung 18 ausgesendet.
-
Mithilfe einer Spracherkennung wird die oben genannte Verkehrsführungsanweisungen des Lotsen transkribiert und die einzelnen Anweisungsteile identifiziert sowie der jeweilige Anweisungskontext und die Anweisungsdaten.
-
Anschließend wird basierend auf dem Anweisungskontext und den dazugehörigen Anweisungsteile an die Verkehrsführungsanweisungen analysiert. Es wird erkannt, dass für den Anweisungskontext bezüglich der Richtungsänderung "HEADING 360" kein Qualifier (LEFT/RIGHT) für die Richtung angegeben wurde.
-
Dieser Fehler wird dem Lotsen präsentiert und gegebenenfalls ein Vorschlag aus der Gesamtsituation generiert, um so eine vollständige Lotsenantwort zu geben. Der Lotse kann nun das Kommando wiederholen und seinen Fehler korrigieren, was wiederum analysiert und gegebenenfalls dann als ausreichend erachtet wird.
-
Durch das Generieren von virtuellen Sprechfunkäußerungen, die von den virtuellen Flugzeugen stammen, können komplexeren Dialoge abgebildet werden, indem beispielsweise der Pilot in unregelmäßigen Abständen "say again" äußert oder "unable" bemerkt oder absichtlich (also virtuell generierte Fehlerwahrscheinlichkeit) Sprachwiederholungsfehler (read back errors) einbaut, die der Lotse bemerken soll, um bspw. die Performance der Lotsenhearbacks zu messen.
Bezugszeichenliste
-
- 10 Assistenzsystem
- 12 Eingabeeinrichtung
- 14 Mikrofon
- 16 zentrale Recheneinheit
- 18 Kommunikationseinrichtung
- 20 Verkehrslagedisplay
- 22 Verkehrslageschnittstelle
- 24 Trainingsmodul
- 100 Flughafen/Verkehrsraum
- 110 Flugzeug/Fahrzeug
- 120 Landebahn
- 130 Verkehrsleitzentral
- 140 Lotse/Operateur
- 150 Verkehrsführungsanweisung