Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung einer verfahrbaren Last gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Positions- und Orientierungsbestimmungssystem für ein Gespann gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.

Auf Plugplätzen müssen immer größer werdende Flugzeuge von Zugfahrzeugen rangiert werden. Hierbei nimmt das Zugfahrzeug das Flugzeug, welches eine Last bildet, in der Regel an dessen Bugrad auf, um das Flugzeug zum Beispiel zwischen parkenden Flugzeugen oder in einen Hangar zu rangieren. Beim Rangieren wir der Fahrer des Zugfahrzeugs in der Regel durch sogenannte „Wing-Watcher" unterstützt, dies sind Personen, welche insbesondere die Spitzen der Tragflächen und das Heck beobachten und den Fahrer über Funk vor Kollisionen zum Beispiel mit anderen Flugzeugen, Fahrzeugen, Laternen oder dem Hangar warnen. Der Personalaufwand für derartige Rangiervorgänge ist groß und weiterhin sind die Bewegungen des Flugszeugs für den Menschen oft nur schwer einschätzbar, da sich auf Grund der Kinematik zwischen Zugfahrzeug und Flugzeug aus kleinen Bewegungen des Zugfahrzeugs oft große und schnelle Bewegungen des Flugzeugs ergeben. Die Systeme des Flugzeugs sind zur Unterstützung der Rangiervorgänge in der Regel nicht nutzbar, da das Flugzeug während des Rangiervorgangs in der Regel komplett abgeschaltet und unzugänglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zu entwickeln, durch welches Kollisionen mit höherer Wahrscheinlichkeit vermieden werden können.

BESTATIGUNGSKOPIE Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 7 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung einer verfahrbaren Last, bei welchem die Last mit einem Zugfahrzeug verbunden ist, sieht vor, eine Position und eine Orientierung des Zugfahrzeugs zu bestimmen und weiterhin eine Relativposition der Last, welche die Last zu dem Zugfahrzeug einnimmt, mittels einer Sensorik zu erfassen und die Position und/oder die Orientierung der Last aus der Position des Zugfahrzeugs und der Relativposition der Last zu bestimmen. Durch dieses Verfahren für eine Berechung der Position der Last, welche ausschließlich auf Daten beruht, welche von dem Zugfahrzeug aus ermittelt werden, ist es möglich, ohne dass eine Manipulation an der Last erforderlich ist, die Position der Last verfügbar zu machen. Kern der Erfindung ist somit eine Fernbestimmung der Position der Last, durch eine Zusammenführung von Daten aus unterschiedlichen System, welche von dem Zugfahrzeug aus ermittelt werden. Sofern die Last als Flugzeug ausgebildet ist, wird insbesondere davon ausgegangen, dass das Flugzeug an einer definierten Parkposition in einer vorgegebenen Orientierung steht und dass diese Parkposition für die verfahrensgemäße Bestimmung bekannt ist.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, zur Bestimmung der Position (III) und/oder der Orientierung (IV) der Last (2) zusätzlich die Orientierung (II) des Zugfahrzeugs (1) zu verwenden. Hierdurch ist es möglich auch bei einer Aufnahme der Last aus einer Undefinierten Parkposition, in welcher die Orientierung der Last nicht bekannt ist, das Gespann direkt nach der Verbindung von Zugfahrzeug und Last korrekt zu visualisieren. Zur Bestimmung der Orientierung des Zugfahrzeugs ist es vorgesehen entweder zwei im Zugfahrzeug in definierten Stellungen zueinander angeordnete Positionsbestimmungseinrichtungen zu verwenden oder eine Positionsbestimmungs- einrichtung und einen dem Zugfahrzeug zugeordneten Kompass zu verwenden oder eine Positionsbestimmungseinrichtung und Daten einer vorhergehenden Position des Zugfahrzeugs zu verwenden. Hierdurch ist es möglich die Orientierung des Zugfahrzeugs zu bestimmen, ohne dass das Zugfahrzeug zuvor bewegt wurde. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Zugfahrzeug mit einer angehängten Last längere Zeit geparkt war, da dann bereits vor der ersten Bewegung die Orientierung des Zugfahrzeugs und der Last bestimmbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiterhin vor, auf der Grundlage der ermittelten Position und Orientierung der Last, abhängig von der durch eine senkrechte Projektion der Last ermittelten Lastkontur, welche die Umrisse der Last zeigt, oder abhängig von einem Volumenmodell der Last, die Last mit der Lastkontur grafisch in einer zweidimensionalen Karte oder das Volumenmodell grafisch in einem dreidimensionalen Raum darzustellen, wobei insbesondere anhand von Kartendaten oder Raumdaten Kollisionspunkte zwischen der Last und mit den durch die Kartendaten oder durch die Raumdaten erfassten Hindernissen errechnet werden, welche bei bestimmten Fahrbewegungen des Zugfahrzeugs auftreten. Hierdurch ist es möglich die Last an Hindernissen, welche in der zweidimensionalen Karte oder den Raumdaten verzeichnet sind, kollisionsfrei vorbeizubewegen.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, das Zugfahrzeug auf der Grundlage der zu diesem ermittelten Position und Orientierung mit seiner Zugfahrzeugkontur oder mit seinem Volumenmodell grafisch in einer zweidimensionalen Karte oder in einem dreidimensionalen Raum darzustellen. Hierdurch wird dem Fahrer die Orientierung von Zugfahrzeug und Last verdeutlicht, somit ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass dieser unerwünschte Fahrmanöver einleitet.

Die Erfindung sieht auch vor, die zweidimensionale Karte und/oder den dreidimensionalen Raum auf einem Darstellungsmittel, insbesondere einem Monitor zu zeigen, wobei auf dem Monitor insbesondere auch die Hindernisse und insbesondere auch Fahrwege dargestellt werden. Hierdurch kann vom Fahrer auch bei schlechten Sichtverhältnissen die Rangierbewegung vorausschauend geplant werden. Weiterhin ermöglich es das System den Fahrer auch virtuellen Fahrwegen zu folgen.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, auf dem Darstellungsmittel zwei- oder dreidimensional insbesondere auch die Hindernisse mit ihren Konturen bzw. Volumenmodellen zu zeigen, wobei die Konturen bzw. Volumenmodelle abhängig von der aktuellen Situation insbesondere aus einer Hindernisdatenbank entnommen werden oder insbesondere bei Bedarf in diese neu eingespeist werden. Bei einem Vorhandensein eines übergeordneten Koordinationssystems ist es möglich zum Beispiel Fahrwege situationsabhängig vorzugeben und/oder die Hindernisse auf dem Darstellungsmittel abhängig von der sich verändernden Gesamtsituation einzublenden.

Die Erfindung sieht auch vor, auf der Grundlage der Relativposition der Last, auf der Grundlage einer Bewegungsrichtung des Zugfahrzeugs und auf der Grundlage einer Geschwindigkeit des Zugfahrzeugs eine Bewegung und insbesondere eine Schwenkbewegung der Last vorauszuberechnen. Hierdurch ist es möglich den Fahrer des Zugfahrzeugs rechtzeitig vor möglichen Kollisionen zu warnen oder sogar eine Notbremsung des Zugfahrzeugs einzuleiten, wenn keine Lenk- oder Bremsreaktion durch den Fahrer erfolgt, durch welche die vorausberechnete Kollision vermieden werden würde. Weiterhin sieht die Erfindung vor, auf der Grundlage der zuvor genannten Daten eine aus der Bewegung der Last resultierende Beanspruchung der Last und insbesondere Beanspruchung eines Fahrwerks der Last vorauszuberechnen. Hierdurch ist es möglich den Fahrer vor Manövern zu warnen, welche beispielsweise durch eine 90 "-Stellung zwischen Zugfahrzeug und Last eine zu große Beanspruchung der Last verursachen. Insbesondere ist es auch vorgesehen, bei als kritisch erkannten Manövern automatisch eine entsprechende Bewegung des Zugfahrzeugs zu blockieren.

Das erfindungsgemäße Positions- und Orientierungs- bestimmungssystem für ein Gespann, welches ein Zugfahrzeug und wenigstens eine von dem Zugfahrzeug bewegbare Last umfasst, sieht als Bestandteil des Positions- und Orientierungsbestimmungssystems eine Sensorik vor, durch die von dem Zugfahrzeug aus eine Relativposition der Last bestimmbar ist, welche die Last zu dem Zugfahrzeug einnimmt, und sieht als weiteren Bestandteil des Positions- und Orientierungsbestimmungssystem eine Recheneinheit vor, mittels welcher eine Position und insbesondere eine Orientierung der Last bestimmbar ist. Durch eine derartiges System, mit dem eine Berechung der Position bzw. der Orientierung der Last möglich ist, welche ausschließlich auf Daten beruht, welche von dem Zugfahrzeug aus ermittelbar sind, ist es möglich, ohne dass eine wesentliche Manipulation an der Last erforderlich ist, die Position bzw. die Orientierung der Last dem System verfügbar zu machen. Kern der Erfindung ist somit ein System zur Fernbestimmung der Position bzw. der Orientierung der Last, durch Vorrichtungen zur Erfassung und Zusammenführung von Daten aus unterschiedlichen Systemen.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, die Sensorik an dem Zugfahrzeug anzuordnen. Hierdurch ist das Positions- und Orientierungsbestimmungssystem unabhängig von der Last und kann für eine Vielzahl von Lasten verwendet werden.

Die Erfindung sieht auch vor, die Sensorik mit einem optischen Sensor auszustatten, welcher insbesondere als Kamerasystem ausgeführt ist, wobei das Kamerasystem auf die Last ausgerichtet ist. Eine derartige Sensorik kann durch eine entsprechende Programmierung eines zu der Sensorik gehörenden Bilderkennungssystems für die unterschiedlichsten Lasten Verwendung finden. Insbesondere ist mit einem derartigen System auch eine automatische Detektierung des Lasttyps möglich. Eine derartige Sensorik erlaubt auch das Detektieren bzw. Erkennen unterschiedlicher Flugzeugtypen, welche als Lasten von dem Zugfahrzeug geschleppt werden müssen.

Schließlich sieht die Erfindung vor, insbesondere wenn die bewegbare Last als Flugzeug ausgebildet ist, Zugfahrzeug und Flugzeug insbesondere im Bereich des Bugrads drehbar um eine vertikale Drehachse zu verbinden. Hierdurch besteht zwischen Zufahrzeug und Last eine einfach berechenbare Kinematik, welche eine schnelle Kalkulation von möglichen Kollisionspunkten auch mit geringer Rechenleistung erlaubt.

Im Sinne der Erfindung wird unter einer Position eines Zugfahrzeugs eine durch Koordinaten beschreibbare Position des Zugfahrzeugs in einem zwei- oder dreidimensionalen Referenzsystem verstanden. Die Position wird beispielsweise durch geografische Koordinaten beschrieben, welche mittels einer Positionsbestimmungseinrichtung, insbesondere einer Satellitennavigationseinrichtung wie zum Beispiel GPS, erfasst wird.

Im Sinne der Erfindung wird unter einer Position einer Last eine durch Koordinaten beschreibbar Position der Last, welche diese in einem zwei- oder dreidimensionalen Referenzsystem absolut einnimmt oder welche diese in einem zwei- oder dreidimensionalen Referenzsystem relativ zu einer Position des Zugfahrzeugs einnimmt, verstanden. Eine absolute Position wird beispielsweise durch geografische Koordinaten beschrieben.

Im Sinne der Erfindung wird unter einer Orientierung des Zugfahrzeugs bzw. einer Orientierung der Last eine durch einen Richtungspfeil oder eine Kontur oder eine Volumenmodell in einem zwei- oder dreidimensionalen Referenzsystem darstellbare Ausrichtung des Zugfahrzeugs bzw. der Last verstanden.

Im Sinne der Erfindung wird unter einem Ortungssystem ein System verstanden, welches eine Positionsbestimmungseinrichtung und/oder eine Orientierungsbestimmungseinrichtung umfasst .

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Hierbei zeigt:

Figur 1 - 2: eine Draufsicht auf ein Zugfahrzeug und eine

Last in zwei unterschiedlichen Positionen und Orientierungen in schematischer Darstellung.

In der Figur 1 ist eine Draufsicht auf ein Zugfahrzeug 1 und eine Last 2 dargestellt. Die Last 2 ist als Flugzeug 3 ausgeführt. Das Zugfahrzeug 1 und die Last 2 bilden zusammen ein Gespann 4. Im Zugfahrzeug 1 ist ein Ortungssystem 5 angeordnet, welches eine Positionsbestimmungseinrichtung 6 umfasst, die zur Bestimmung einer Position I des Zugfahrzeugs 1 dient. Um eine Orientierung II des Zugfahrzeugs 1 auch im Stillstand des Zugfahrzeugs 1 neu bestimmen zu können weist das Zugfahrzeug 1 eine zweite Positionsbestimmungseinrichtung 7 auf, welche in einer bekannten Stellung zu der ersten Positionsbestimmungseinrichtung 6 in dem Zugfahrzeug 1 angeordnet ist. Gemäß einer ersten Ausführungsvariante ist statt der zweiten Positionsbestimmungseinrichtung 7 ein Kompass 8 vorhanden, mittels welchem die Orientierung II des Zugfahrzeugs 1 bestimmbar ist. Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante sind statt einer zweiten Positionsbestimmungseinrichtung 7 und statt eines Kompass 8 in einem Speicher 9 Daten einer vorhergehenden Position des Zugfahrzeugs 1 vorhanden, aus welchen die Orientierung II des Zugfahrzeugs 1 bestimmbar ist.

Das Zugfahrzeug 1 ist mit der Last 2 drehbar um eine vertikale Drehachse D verbunden. Zur Bestimmung einer Relativposition R, welche die Last 2 zu dem Zugfahrzeug 1 in Bezug auf die Position I des Zugfahrzeugs 1 einnimmt, weist das Zugfahrzeug 1 eine Sensorik S auf, mittels derer die Relativposition R bestimmbar ist. Im Ausführungsbeispiel umfasst die Sensorik S zwei Entfernungsmesser 10 und 11, welche Abstände Al und A2 erfassen, welche Flügel Fl und F2 der als Flugzeug 3 ausgeführten Last 2 zu den Entfernungsmessern 10, 11 aufweisen. Auf der Grundlage der Position I des Zugfahrzeugs 1, der Orientierung II des Zugfahrzeugs 1 und der Relativposition R der Last 2 zu dem Zugfahrzeug ist nun von einem Positions- und Orientierungssystem POS eine Position III und eine Orientierung IV der Last 2 berechenbar. Das Positions- und Orientierungssystem POS umfasst die Sensoren 10, 11 und das Ortungssystem 5, mittels welchem die Position I und die Orientierung II des Zugfahrzeugs 1 ermittelbar ist. Weiterhin umfasst das Positions- und Orientierungssystem POS eine Recheneinheit 12, in welcher die Relativposition R und insbesondere die Position III und die Orientierung IV der Last 2 berechenbar ist. Hierbei verfügt die Recheneinheit 12 über Informationen über die Abmessungen der Last 2 und/oder über die Abmessungen des Zugfahrzeugs 1 und über Informationen über die Kinematik zwischen dem Zugfahrzeug 1 und der Last 2. In der Figur 1 ist eine senkrechte Projektion der Last 2 als Lastkontur 13 dargestellt. Ebenso ist eine senkrechte Projektion des Zugfahrzeugs 1 als

Zugfahrzeugkontur 14 dargestellt. Diese Konturen 13, 14 sind maßstabsgerecht auf einer zweidimensionalen Karte 15 dargestellt, welche durch ein xy-Koordinatensystem 15 angedeutet ist.

In der Figur 2 ist das aus der Figur 1 bekannte Gespann 4 nochmals dargestellt, wobei das Zugfahrzeug 1 und die Last 2 anderen Positionen I bzw. III und Orientierungen II bzw. IV bzw. wobei die Last 2 eine andere Relativposition R zu dem Zugfahrzeug 1 einnimmt.

Die Erfindung ist nicht auf dargestellte oder beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr Weiterbildungen der Erfindung im Rahmen der Schutzrechtsansprüche .

Insbesondere ist es vorgesehen, das Zugfahrzeug und die Last als Wasserfahrzeuge und insbesondere als Schlepper und Lastkahn auszubilden. Weiterhin sieht die Erfindung auch vor, aus einem Zugfahrzeug und wenigstens zwei Lasten ein mehrgliedriges Gespann zu bilden, bei welchem die Relativposition jeder Last erfassbar ist.

Weiterhin ist es insbesondere vorgesehen für das Darstellungsmittel, auf welchem die Situation insbesondere für den Fahrer des Zugfahrzeugs zwei- oder dreidimensional dargestellt wird, einen Assistenten zu generieren, durch welchen wahlweise eine Sicht auf die Last bzw. das Flugzeug insbesondere aus einer Vogelperspektive und/oder das Mapping der Koordinaten von Flugzeug und Zugfahrzeug und/oder Fahrwege und/oder Hindernisse eingeblendet werden. Bezugszeichenliste:

1 Zugfahrzeug

2 Last

3 Flugzeug

D vertikale Drehachse zwischen Zugfahrzeug und Last

4 Gespann

5 Ortungssystem

6 Positionsbestimmungseinrichtung

7 zweite Positionsbestimmungseinrichtung

8 Kompass

9 Speicher

10 Entfernungsmesser

11 Entfernungsmesser

12 Recheneinheit zur Bestimmung der Position bzw. Orientierung der Last

13 Lastkontur

14 Zugfahrzeugkontur

15 zweidimensionale Karte

I Position des Zugfahrzeugs

II Orientierung des Zugfahrzeugs

III Position der Last

IV Orientierung der Last R Relativposition der Last zu dem Zugfahrzeug

Al Abstand zwischen 10 und Fl

A2 Abstand zwischen 11 und F2

Fl linker Flügel von 3

F2 rechter Flügel von 3

POS Positions- und Orientierungsbestimmungssystem

S Sensorik