B E S C H R E I B U N G

System zur Lagedarstellung und zur Simulation von Luftverkehrsaufkommen

Die Erfindung betrifft ein System zur Lagedarstellung und Simulation von Luftverkehrsaufkommen zur Vermeidung von Kollisionen und Konflikten, insbesondere unter Einbeziehung von autonomen unbemannten Luftfahrzeugen (UAV).

Bei bemannten zivilen und militärischen Flügen werden grobe Eckdaten eines Fluges dem Flugsicherungsunternehmen mittels standardisierter Flugpläne auf Papier übermittelt. Die weitere Kontrolle findet dann bei der Durchführung des Fluges durch den direkten Kontakt des Piloten mit der FVK statt.

Alle Luftfahrzeuge in einem kontrollierten Luftraum stehen in direktem Kontakt mit der zuständigen Flugverkehrskontrollstelle (FVK). Bei unbemannten Luftfahrzeugssystemen (UAV) ist dieser direkte Kontakt bereits durch die Führung des Luftfahrzeuges vom Boden aus nur indirekt möglich. Um UAVs in einem auch von zivilen oder militärischen Flugzeugen genutzten Luftraum fliegen lassen zu können, müssen zur Vermeidung von Kollisionen sehr große räumliche und zeitliche Abstände zu den bemannten Luftfahrzeugen eingehalten werden. Unter Umständen muss ein entsprechend großer Luftraum für die UAV- Flüge gesperrt werden. In der DE 10 2007 032 084 A1 ist die Problematik beschrieben, unbemannte Luftfahrzeuge nahtlos in den zivilen und militärischen Luftverkehr einzuordnen. Die in dieser Druckschrift beschriebene Lösung besteht darin, dass das System verfügbare On-Board-Sensoren verwendet, um sich ein Bild des umgebenen Luftraumes zu machen. Die so erstelle Lage wird auf drohende Konflikte und Kollisionen untersucht und bei Feststellung eines Problems wird eine Suche nach Ausweichmöglichkeiten gestartet, wobei die Ausweichrouten soweit möglich den vorgeschriebenen Luftverkehrsregeln entsprechen.

Im Zuge der Neuordnung des europäischen Luftraumes soll ein Verfahren eingeführt werden, bei dem den für die europäischen Länder zuständigen Flugsicherungsunternehmen sämtliche Flugsicherungsunternehmen sämtliche flugleistungsrelevanten Entwicklungsdaten und Messdaten für jedes Luftfahrzeug zur Verfügung gestellt werden. Mit diesen Daten werden bei den Flugsicherungsunternehmen sogenannte 4-D Trajektorien (also zeitabhängige Flugwege) des jeweiligen Luftfahrzeuges errechnet. Mit den berechneten Flugwegen wird dann eine 4-D Simulation (3 Raumkoordinaten, eine Zeitkoordinate) des Luftverkehrsaufkommens durchgeführt, bei einer bekannten Gefährdung oder einem anderem Bedarf können eventuelle Änderungen der geplanten Flugwege sichtbar gemacht werden.

In dem EU-Fördervorhaben INOUI werden mögliche Integrationsformen unbemannter Luftfahrzeugssysteme in die zukünftige europäische Luftraumstruktur untersucht. Hierbei soll ein „SWIM" („System Wide Information Management") genanntes System genutzt werden. Bei diesem System werden einem zentralen Flugsicherungsunternehmen sämtliche flugrelevanten Daten aller genutzten Luftfahrzeuge übermittelt. Bei dem Flugsicherungsunternehmen werden dann auf Großrechenanlagen die Flüge vollständig berechnet und auch vor dem Flug simuliert, um Gefährdungen auszuschließen. Bei dem geplanten „SWIM"-System ist es erforderlich, dass für die Vielzahl auch älterer Luftfahrzeuge luftfahrzeugabhängige Daten für die Simulation zentral vorliegen müssen. Zu den erforderlichen Daten gehört geheimes Betriebs- Know-How der Luftfahrzeughersteller und auch geheimes militärisches Know How bei militärischen Luftfahrzeugen. Aufgrund der Vielzahl der Varianten ist auch ein sehr großer Aufwand an Daten und Rechenleistung erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Lagedarstellung und 4-D-Simulation von Luftverkehrsaufkommen unter Einbindung von UAVs bereitzustellen, das möglichst weitgehend auf vorhandene und nicht einer betrieblichen oder militärischen Geheimhaltung beruhenden Daten basiert.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass für einen Einzelflug oder eine einzelne Mission auf bekannte Weise ein Flugplan erstellt wird und die Daten des Flugplans zu einer oder mehreren Flugsicherungsagenturen übermittelt werden und dort zur Darstellung des Fluges oder der Mission und zur Erstellung einer 4-D Flugsimulation genutzt werden.

Die den Flugsicherungsagenturen übermittelten Daten entsprechen dabei den Daten, die auf bekannte Weise zur Programmierung eines Autopiloten und/oder eines Navigations- oder Flugführungssystems geeignet sind und so genutzt werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung hat weitere Vorteile:

Es ist eine schnelle Darstellung der zu erwartenden Luftlage im Rahmen von 4-D Simulationen möglich, da die Daten so gestaltet sind, dass sie direkt in Autopiloten eingespielt werden können.

Eine Real-Time-Information der Flugsicherungsagenturen über geplante Flüge ist mit geringem Aufwand möglich. Eine Flugwegvorhersage, speziell für UAVs, wird bei den Flugsicherungsagenturen ohne großen Aufwand möglich.

Eine transparentere Darstellung der Luftlage wird ermöglicht, speziell für langsame und kleine Luftfahrzeuge, die unter die Festzielunterdrückung faden oder über keinen Transponder verfügen; beispielsweise kleinere, meist militärische Drohnensysteme.

Die Entwicklungsbetriebe für Luftfahrzeuge brauchen kein geheimes Betriebs- Know-How zu offenbaren, ihr geistiges Eigentum bleibt geschützt.

Es ist eine Darstellung von geplanten Flügen für Luftfahrzeuge möglich, deren Konstruktionsdaten unbekannt sind; beispielsweise militärische Luftfahrzeuge, ältere Luftfahrzeuge, Luftfahrzeuge aus Ländern, wo die entsprechenden Daten nicht in englischer Sprache vorliegen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch das Funktionsprinzip eines Systems.

In der Kontrollstation 1 eines unbemannten Luftfahrzeugsystems und/oder dem für die Flugplanung eines bemannten Luftfahrzeugs genutzten Rechner 2 wird der einzelne Flug oder die einzelne Mission geplant. Dabei wird für mindenstens einen Flug oder mindestens eine Mission ein Flugplan 3 erstellt. Die Daten des Flugplans 3 sind so gestaltet, dass sie auf bekannte Weise zur Programmierung eines Autopiloten oder eines Navigations- oder Flugführungssystems geeignet sind. Diese Nutzung der Daten ist in Figur 1 nicht dargestellt.

Die Daten des Flugplans 3 werden zu einer oder mehreren Flugsicherungsagenturen 4, 5 übermittelt. Dort werden sie zur Darstellung 6 des geplanten Fluges oder der geplanten Mission genutzt. Die Darstellung 6 der Informationen speziell von UAVs erfolgt in einem speziellen Darstellungsformat, so dass auch geplante Flugwegelemente entsprechend Sichtbar werden. Zusätzlich wird bei den Flugsicherungsagenturen 4, 5 eine 4-D Flugsimulation 7 erstellt. Dies kann mittels eines einfachen 4-D-Simulationstools erfolgen. In die Simulation gehen die Daten aller geplanten und angemeldeten Flüge ein. Bevorzugt ermöglicht die Simulation zu geplanten und angemeldeten Flügen eine Auswahl der Darstellung der kritischen Flugverkehrsdichte und der Kollisionsgefahr zu frei wählbaren Zeitschnitten über frei wählbaren Orten in einem 3-dimensionalen Luftraum. Der Luftraum kann als Kasten dargestellt und zur besseren Ansicht des Betrachters gedreht werden.

Zur Vervollständigung der Lagedarstellung für den Betrachter können ebenfalls externe Daten herangezogen und visualisiert werden, beispielweise Radardaten.