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Dokumentenidentifikation DE69409282T2 05.11.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0617349
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Rekonfiguration in Echtzeit einer Fahrzeugstrajektorie
Anmelder Sextant Avionique, Meudon la Foret, FR
Erfinder Sassus, Pierre, F-92140 Clamart, FR;
Mielnik, Jean-Christophe, F-78180 Montigny le Bretonneux, FR
Vertreter Patentanwälte Dr. Solf & Zapf, 81543 München
DE-Aktenzeichen 69409282
Vertragsstaaten DE, GB, IT, NL
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 18.02.1994
EP-Aktenzeichen 944003607
EP-Offenlegungsdatum 28.09.1994
EP date of grant 01.04.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.11.1998
IPC-Hauptklasse G05D 1/00
IPC-Nebenklasse G06F 9/44   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es ermöglichen, in Echtzeit die Flugbahn eines Luftfahrzeugs zu bestimmen, wenn die ursprünglich bestimmte Flugbahn durch ein unvorhergesehenes Ereignis gestört wird.

Sie betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, bemannte oder unbemannte Luftfahrzeuge, wie z.B. Fernlenkgeschosse. Bei einem unbemannten Luftfahrzeug ermöglicht dieses Verfahren, eine neue Flugbahn zu bestimmen, auf die das Luftfahrzeug dann geführt wird. Bei einem bemannten Luftfahrzeug geht es darum, der Mannschaft eine Entscheidungshilfe in Bezug auf die am besten zu verfolgende Flugbahn zu geben. Zu diesem Zweck können ihr mehrere Flugbahnen vorgeschlagen werden.

Im allgemeinen beruht der gute Ablauf des Einsatzes eines Luftfahrzeugs auf der Definition eines Flugplans, der bei der Vorbereitung des Einsatzes erstellt wird. Diese nominale Flugbahn soll den Wirkungsgrad des Einsatzes gewährleisten. Es können jedoch während seines Ablaufs unvorhergesehene Ereignisse auftreten, die die ursprüngliche Flugbahn ungeeignet und sogar hinfällig machen. Diese Ereignisse können zum Beispiel ein Ausfall eines lebenswichtigen Organs oder neue Witterungsverhältnisse sein.

Es ist dann notwendig, während des Flugs eine neue Flugbahn zu bestimmen, und in bestimmten Fällen sogar die Ziele des Einsatzes in Frage zu stellen. Diese Bestimmung ist um so zutreffender, je genauer der Kontext des Einsatzes ursprünglich beschrieben wurde und wenn eine vollständige Einheit von praktischen Lösungen der Neukonfigurierung geprüft wurde.

Daraus folgt, daß bei der Bestimmung einer neuen Flugbahn eine Vielzahl von Parametern berücksichtigt und mehrere Lösungen überprüft werden müssen, um zu einem Kompromiß zwischen mehreren Anforderungen zu kommen, die oft widersprüchlich sind, wie z.B. Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Wirkungsgrad.

Um komplexe Probleme dieser Art zu lösen, bei denen eine große Zahl von Parametern auftreten, erbringen die Techniken der künstlichen Intelligenz (insbesondere die Systeme auf der Basis von bekannten Tatsachen) verbesserte Lösungen der Darstellung und der Verarbeitung der Tatsachen: Modelldarstellung der Umgebung, Modelldarstellung des Systems selbst (Kapazitäten, Ressourcen, Ziele usw.), Modelldarstellung der praktischen Tatsachen.

Es hat sich aber herausgestellt, daß die Bestimmung einer dreidimensionalen Flugbahn, bei der außerdem die Zeit, die Geschwindigkeit und andere Parameter berücksichtigt werden, und ihre Auswertung in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Kriterien viel zu komplex sind, um von einem einzigen System auf der Basis von Tatsachen gelöst werden zu können.

Eine Lösung dieses Problems ist in der Druckschrift 26th IEEE Conference on decision and control, Vol 3, 9. Dezember 1987, Los Angeles, Kalifornien, Seiten 1954 bis 1959, mit dem Titel "Real-time mission and trajectory planning" von Beaton et al beschrieben.

Diese Lösung erfordert jedoch eine große Anzahl von unnötigen Flugbahn-Berechnungen und somit große Rechenmittel, um eine Echtzeit-Neukonfigurierung zu ermöglichen.

Bei einem gegebenen Luftfahrzeug und einem gegebenen Einsatz-Typ kann es außerdem schwierig sein, ein einziges System auf der Basis von bekannten Tatsachen zu entwickeln, da es tatsächlich bekannte Tatsachen verschiedener und relativ unabhängiger Gebiete aufweisen müßte. Es handelt sich zum Beispiel um die Flächennavigation, die Verwaltung des Zeitablaufs und des Brennstoffs usw. Es ist also vorteilhaft, auf die Multi-Experten-Techniken zurückzugreifen, die es ermöglichen, mehrere Systeme auf der Basis von Tatsachen kooperieren zu lassen, die je auf einem bestimmten Gebiet spezialisiert sind.

Wenn man nun verschiedene Luftfahrzeuge und somit verschiedene Einsätze betrachtet, ist es vorteilhaft, in jedem Fall die gleiche Multi-Experten-Struktur zu verwenden, da das zu lösende Problem jedesmal ein Problem der Neukonfigurierung der Flugstrecke ist: Die vorgeschlagene Struktur ist also generisch. Was die verschiedenen Anwendungen voneinander unterscheidet, sind die zu verwendenden Experten- Module, da sie von der Art des Einsatzes abhängen.

Die dann auftretende Schwierigkeit liegt darin, mehrere spezialisierte Systeme auf der Basis von Tatsachen zu verwenden, um ein gemeinsames Problem zu lösen und eine Einheit von vollständigen Lösungen ausgehend von Teilantworten auszuarbeiten, die von jedem System auf der Basis von Tatsachen geliefert werden.

So schlägt auf einem völlig anderen Fachgebiet die Druckschrift 1986 American Control Conference, Vol. 1, 18. Juni 1986, Seattle, Seiten 457 bis 462, mit dem Titel "Multi-system report integration using blackboards" von Delaney vor, die Technik des schwarzen Bretts für die Erfassung und die Lokalisierung von Flugzeugen ausgehend von mehreren Quellen zu verwenden.

Im Rahmen der Neukonfigurierung der Flugbahn erfordert die Lösung dieses Problems:

- die Modelldarstellung einer vollständigen Einheit von Daten, die den durchzuführenden Einsatz und seine möglichen Alternativen beschreiben, und von Umgebungs-Daten,

- die Modelldarstellung der Neukonfigurierungs Aktionen,

- die Modelldarstellung der in Abhängigkeit von den angetroffenen Situationen anzuwendenden Schlußfolgerungen, die es ermöglichen, eine Neukonfigurierungs-Lösung zu erarbeiten.

Die Daten bilden eine Einheit von in Bezug auf ihre Abstraktionsniveaus stark strukturierten und heterogenen Informationen. So kann zum Beispiel eine Flugbahn durch eine Folge von Punkten, durch die Folge von Flugsteuerungs- Phasen, oder symbolischer durch Textsymbole dargestellt werden, die die verschiedenen Etappen des dieser Flugbahn zugeordneten Einsatzes darstellen.

Außerdem sind die zur Neukonfigurierung durchzuführenden Aktionen ebenfalls sehr heterogen. Sie können die Veränderung des Einsatzes, die Veränderung des Flugplans oder auch die Berechnung der Koordinaten der Punkte einer Flugbahn betreffen.

Außerdem betreffen die angewandten Schlußfolgerungen sehr unterschiedliche Probleme, wie z.B. die Verwaltung der Randbedingungen und die Neuplanung eines Einsatzes, die mehrere Darstellungsniveaus betrifft. Wenn es zum Beispiel darum geht, ein lokales Problem zu behandeln, betrifft die Schlußfolgerung Flugbahnen, die aus einer Folge von Phasen bestehen. Wenn dagegen das Problem von globalerer Art ist, ist eine Schlußfolgerung, die durch eine Folge von Phasen dargestellte Flugbahnen betrifft, zu detailliert und ungeeignet, da die Anzahl von zu verarbeitenden Daten dann verboten groß ist. Es ist in diesem Fall also notwendig, globalere Schlußfolgerungen zu ziehen, z.B. über die Ziele des Einsatzes.

Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zum Ziel, diese Probleme zu lösen. Zu diesem Zweck schlägt sie ein Verfahren zur Echtzeit-Neukonfigurierung der Flugbahn eines Luftfahrzeugs vor, das einen Rechner verwendet, der mit an Bord des Luftfahrzeugs angeordneten Organen verbunden ist, die in Echtzeit Informationen betreffend die Position, die Fluglage und den Zustand des Luftfahrzeugs und seine Umgebung liefern, wobei der Rechner einen Prozessor sowie Speicher aufweist, in denen insbesondere die Daten, die den Einsatz des Luftfahrzeugs und seinen Kontext betreffen, und eine ursprüngliche Flugbahn gespeichert sind.

Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es zur Anpassung des Einsatzes an eine neue Situation, die durch das Eintreten eines Störfalls erzeugt wird, enthält:

- die Analyse des Kontexts und die Interpretation des Störfalls, um die durchzuführenden Aktionen zu bestimmen,

- die Aufgliederung dieser Aktionen in Alternativen, die je aus einer Folge von elementaren Aktionen bestehen, die von mindestens einem einer Vielzahl von spezialisierten Experten-Modulen durchgeführt werden können,

- die aufeinanderfolgende Auswahl jeder Alternative in Abhängigkeit von einer bestimmten Strategie,

- die Verarbeitung der ausgewählten Alternative, die darin besteht, die spezialisierten Experten-Module einzusetzen, um mit Hilfe der die ausgewählte Alternative bildenden elementaren Aktionen eine Flugbahn auszuarbeiten, und die erhaltene Flugbahn in Bezug auf mindestens ein Kriterium zu bewerten,

- die Auswahl mindestens einer Flugbahn, die die beste Bewertung aufweist, und ihre Darstellung als Lösung zusammen mit ihrer Bewertung.

Die verschiedenen Schritte dieses Verfahrens treten unabhängig von den verwendeten Experten-Modulen auf. Sie können also für die Probleme der Echtzeit-Neukonfigurierung der Flugbahn eines beliebigen Luftfahrzeugs verwendet werden, das einem beliebigen Einsatz zugeordnet ist. Dieses Verfahren kann auch Art mittels der Verwendung von spezifisch angepaßten spezialisierten Experten-Modulen und der Veränderung ihrer Anwendung an ein anderes komplexes Problem der gleichen angepaßt werden.

Vorteilhafterweise, um die verschiedenen Darstellungsniveaus zu berücksichtigen, die in Höhe der Daten auftreten und die sich auf die angewandten Aktionen und Schlußfolgerungen auswirken, wurden diese Einheiten in verschiedene Kategorien eingeteilt, die dem Darstellungsniveau der Daten entsprechen. So nähert sich das höchste Darstellungsniveau im wesentlichen der Sprache des Piloten an, während das niedrigste Niveau einer mathematischen Sprache entspricht. Um eine Flugbahn darzustellen, wurden so vier Darstellungs-Niveaus definiert: Einsatz, Funktion, Phase und Ende.

Die Darstellung einer Flugbahn auf dem Niveau Einsatz setzt sich aus einer Einheit von Einsatz-Phasen zusammen, die durch ein einfaches Textsymbol beschrieben werden, das einen Teil der Flugbahn relativ zum Kontext des Einsatzes bezeichnet, zum Beispiel "Flugbahn Hinflug".

Eine Flugbahn auf dem Niveau Funktion ist eine Folge von Flugbahn-Abschnitten, die makroskopisch zum Beispiel durch den Datenwert einer Neigung, einer mittleren Geschwindigkeit, einer Länge und der Positionen der Endpunkte des Abschnitts gekennzeichnet sind.

Die Merkmale einer Flugbahn auf dem Niveau Phase hängen vom Experten-Modul ab, der es erarbeitet hat. Sie werden durch eine Folge von Phasen definiert, die je einer bestimmten Fluglage des Luftfahrzeugs entsprechen.

Eine Flugbahn auf den Niveau Ende ist eine Folge von Punkten, die durch ihre Koordinaten bestimmt sind und deren Art und Anzahl ebenfalls vom Modul abhängen, aus dem die Flugbahn hervorgeht.

Die Aktionen werden in Abhängigkeit vom Darstellungs- Niveau der Daten, auf die sie anwendbar sind, nämlich Einsatz, Flugplan, Flugbahn, ebenfalls in Niveaus eingeteilt:

- das Niveau Flugbahn faßt die Aktionen der Ausarbeitung und der Veränderung von Flugbahnen zusammen,

- das Niveau Flugplan faßt die Aktionen der Entwicklung oder der Änderung des Flugplans zusammen,

- das Niveau Einsatz betrifft die Aktionen der Änderung des Einsatzes.

Die elementaren Aktionen können von mindestens einem spezialisierten Experten-Modul ausgeführt werden, wobei jeder Modul einer Liste von Dienstleistungen zugeordnet ist, die er gewährleisten kann. Die Entwicklung und die Auswertung einer Alternative besteht also darin, die Aktionen der Alternative in diesen Dienstleistungs-Listen zu suchen und bestimmte der zuständigen Experten-Module zu aktivieren. Bestimmte Aktionen können Randbedingungen zugeordnet sein, die die Bedingungen beschreiben, unter denen die Aktion durchgeführt werden muß. Die Entwicklung einer Alternative besteht dann auch darin, zu überprüfen, ob diese Randbedingungen erfüllt werden. Wenn eine Randbedingung nicht erfüllt ist, geht es darum, eine Notmaßnahme zu finden, die einer zusätzlichen durchzuführenden Aktion entspricht. Dann gibt es drei Alternativen:

- entweder man akzeptiert, daß die Randbedingung nicht erfüllt ist,

- oder man beginnt die Durchführung der Notmaßnahme- Aktion,

- oder man verändert, wenn dies möglich ist, die Aktion, auf die sich die Randbedingung bezieht, damit diese letztere erfüllt wird, mit im Gegenzug einer Verschlechterung bestimmter Auswertungs-Kriterien.

Die verschiedenen Alternativen werden in Form eines Graphen gespeichert, in dem jeder Knoten eine Alternative darstellt, die zunächst in Form einer Folge von elementaren Aktionen beschrieben wird, und dann, wenn diese entwickelt und ausgewertet ist, in Form einer Flugbahn, begleitet von ihren Auswertungen in Abhängigkeit von den verschiedenen Kriterien. Die Wurzel des Graphen entspricht dem nominalen Einsatz, wie er zu Beginn des Einsatzes definiert wurde. Die dem Benutzer gelieferte Lösung besteht aus einer oder mehreren Alternativen, zusammen mit ihren Flugbahnen und ihren Auswertungen. Bei einem unbenannten Luftfahrzeug wird eine Lösung automatisch ausgewählt.

Zu diesem Zweck werden die Schlußfolgerungen, die verwendet werden, um eine oder mehrere zutreffende Lösungen auszuarbeiten, auch hierarchisch in drei Niveaus eingeteilt.

Das erste Niveau besteht darin, die verschiedenen alternativen Lösungen der Neukonfigurierung zu bestimmen, die nach einem unvorhergesehenen Ereignis eingesetzt werden sollen, wobei jede Lösung durch eine Folge von elementaren Aktionen definiert ist.

Das zweite Schlußfolgerungs-Niveau stellt die Strategien der Auswertung der Lösungen zusammen, die vom ersten Schlußfolgerungs-Niveau und den Tests der Erfüllung der durch den Einsatz bedingten Randbedingungen bestimmt wurden.

Das dritte Niveau führt die Auswahl und die Aktivierung der spezialisierten Experten-Module durch, um jede elementare Aktion einer Alternative auszuführen.

Auf dem zweiten Schlußfolgerungs-Niveau können mehrere Strategien verwendet werden.

Eine erste Strategie besteht darin, alle Alternativen zu entwickeln und auszuwerten, und dann diejenige auszuwählen, die die beste Auswertung aufweist.

Eine zweite Strategie besteht darin, die erste Alternative auszuwählen, deren Auswertung als zufriedenstellend beurteilt wird, da sie einer bestimmten Anzahl von Bedingungen entspricht. Diese Schlußfolgerung wird auf die Alternativen angewandt, die nicht erfüllte Randbedingungen enthalten.

Eine dritte Strategie, die zwischen den beiden anderen liegt, besteht darin, alle die Alternativen zu entfernen, bei denen Randbedingungen nicht erfüllt sind, und diejenigen, deren Auswertung sich durch die Anwendung von Notmaßnahmen bei nicht erfüllten Randbedingungen nur verschlechtern kann.

Die Auswertung der verschiedenen Alternativen besteht darin, einen Risikofaktor und einen Wirkungsgradfaktor zu bestimmen.

Hierzu berechnet man entweder digitale Größen, die diese Faktoren darstellen, indem man die Daten des Kontexts des Einsatzes und der Alternative berücksichtigt, wie z.B. die Daten bezüglich der neuen Wetterbedingungen oder des Zustands des Luftfahrzeugs, oder man bezieht sich auf eine Einordnung gemäß der Reihenfolge der Bevorzugung, die vorher von einem Experten erstellt wurde.

Dann geht es darum, die beste Alternative oder die besten Alternativen auszuwählen, indem man einen Kompromiß zwischen dem Risikofaktor und dem Wirkungsgradfaktor ausarbeitet.

Zu diesem Zweck werden die folgenden Flugbahnen berücksichtigt:

- diejenige mit dem geringsten Risiko und dem größten Wirkungsgrad,

- die leistungsfähigere von zwei in Bezug auf das Risiko gleichwertigen Flugbahnen,

- diejenige von zwei in Bezug auf den Wirkungsgrad gleichwertigen Flugbahnen, die das geringste Risiko aufweist,

- bei zwei Flugbahnen, die gleichwertig sind, entweder, weil sie gleichwertige Risikofaktoren und Wirkungsgradfaktoren aufweisen, oder weil eine leistungsfähiger, aber riskanter ist als die andere, die vom Experten bevorzugte Flugbahn.

Wenn in diesem letzteren Fall die beiden Flugbahnen nicht von vornherein vom Experten eingestuft wurden, werden beide dem Piloten zur Auswahl vorgelegt. Bei einem unbemannten Flugkörper wird eine willkürliche Wahl getroffen.

Vorteilhafterweise erfolgt die Anwendung der spezialisierten Experten-Module gemäß den Prinzip des schwarzen Bretts, das in zwei Teile aufgeteilt ist, einen ersten Teil, in den der Kontext des Einsatzes eingeschrieben ist, und einen zweiten Teil, der hierarchisch in vier Niveaus aufgeteilt ist und in dem die überprüfte Alternative nach und nach durch die verschiedenen verwendeten Experten-Module vervollständigt wird.

Wie oben erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Diese Vorrichtung enthält eine Zentraleinheit auf der Basis von Prozessoren und Speichern, ein Mensch/Maschine- Kommunikations-Endgerät (außer bei unbemannten Flugkörpern) und einen Masse-Speicher, wobei die Zentraleinheit mit den anderen elektronischen Ausrüstungen des Luftfahrzeugs verbunden ist, um in Echtzeit die die Position, die Fluglage und den Zustand des Luftfahrzeugs sowie seine Umgebung betreffenden Informationen zu empfangen.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch die Hardware-Struktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 2 zeigt schematisch die funktionale Struktur der Vorrichtung.

Die Figuren 3 bis 6 zeigen die Strukturen der verschiedenen von der Vorrichtung verwendeten Funktionen.

Figur 7 zeigt schematisch eine Flugbahn.

Die Figuren 8 bis 11 zeigen verschiedene Entwicklungsschritte des Graphen von Alternativen.

Das Schema der Figur 1 zeigt ein Beispiel der Struktur einer an Bord eines Luftfahrzeugs befindlichen Schnittstelle, die das Verfahren der Neukonfigurierung der Flugbahn durchführen soll.

Diese Vorrichtung enthält eine Zentraleinheit 2, an die ein Mensch/Maschine-Kommunikations-Endgerät 4 und ein Massespeicher 3, der aus mehreren Einheiten der Art Magnetplatte, Bildplatte oder magneto-optische Platte bestehen kann, angeschlossen sind. Die Zentraleinheit 2 ist mit dem Bus 1 des Flugzeugs verbunden, um in Echtzeit die Daten zu erfassen, die von den anderen an Bord des Luftfahrzeugs befindlichen elektronischen Ausrüstungen kommen, insbesondere die geographische Position des Luftfahrzeugs sowie seine Flughöhe, seine Geschwindigkeit, sein Zustand und die Brennstoffmenge, die sich noch in seinen Tanks befindet.

Das Kommunikationsendgerät 2, das einen Bildschirm und eine Tastatur aufweist, ermöglicht es dem Piloten, neue Informationen betreffend den von ihm durchzuführenden Einsatz einzugeben und die Flugbahnen anzuzeigen, die von der Vorrichtung geliefert werden.

So führt in Figur 2 die Zentraleinheit 2 eine Hauptfunktion als Überwachungsorgan durch, das am Eingang die Daten über den Einsatz, den Zustand des Flugzeugs und die Ereignisse empfängt, die den Einsatz stören können, wie z.B. neue Wetterbedingungen oder ein Ausfall eines lebenswichtigen Organs des Flugzeugs.

Die Funktion Überwachungsorgan liefert als Antwort an den Piloten eine oder mehrere zu verfolgende Flugbahnen zusammen mit der Auswertung von Kriterien, die es ihm erlauben, die Lösung auszuwählen, die zur Behebung der Störung am besten geeignet ist.

Um dem Piloten mehrere Lösungen vorschlagen zu können, verfügt die Funktion Überwachungsorgan über eine Einheit von spezialisierten Experten-Modulen ME1 bis ME6 und über zwei Module zur Auswertung des Risikos und des Wirkungsgrads, mit denen er gemäß dem Prinzip des schwarzen Bretts in Verbindung tritt. Natürlich ist die Anzahl dieser Module nicht beschränkt.

Diese spezialisierten Experten-Module sind gemäß dem Schema der Systeme auf der Basis von Tatsachen ausgebildet. Im Rahmen der Ausarbeitung von Flugbahnen eines Luftfahrzeugs können die verwendeten Experten-Module betreffen:

- die Ausarbeitung von horizontalen Flugbahnen ME1,

- die Ausarbeitung von vertikalen Flugbahnen ME2,

- die Verwaltung des Zeitablaufs und des Brennstoffs ME3,

- die Vermeidung von wetterbedingten Gefahren ME4, usw.

Außerdem besteht das Prinzip des schwarzen Bretts darin, einen Speicherplatz zu reservieren, in dem jeder vom Überwachungsorgan aktivierte Experten-Modul die Informationen sucht, die er benötigt, und in den er die Ergebnisse einschreibt, die er erhalten hat, wobei diese Ergebnisse natürlich einem anderen Experten-Modul dienen können.

Das schwarze Brett ist in zwei Teile geteilt, wobei der erste Teil für die Daten des Einsatzes und der Umgebung reserviert ist, während der zweite Teil verwendet wird für den Dialog zwischen dem Überwachungsorgan und den spezialisierten Experten-Modulen.

Dieser zweite Teil ist in vier Teile aufgeteilt, die je für die Informationen reserviert sind, die sich auf die verschiedenen Darstellungs-Niveaus einer Flugbahn beziehen.

Wie in Figur 3 dargestellt, besitzt das Überwachungsorgan vier Funktionen:

- eine Funktion 10 Strategien der Neukonfigurierung der Flugbahn einschließlich der Analyse des Kontexts,

- eine Funktion 11 Verwaltung der Aktionen und Konflikte,

- eine Funktion 12 Anwendung der spezialisierten Experten-Module, und

- eine Funktion 13 Neukonfigurierung, die zwei Module aufweist, einen Modul 14 der Neukonfigurierung des Einsatzes und einen Modul 15 der Neukonfigurierung des Flugplans, wobei diese beiden Module Teil des Überwachungsorgans sind aus Gründen, die mit dem Kontext der gerade durchgeführten Überprüfung verbunden sind (in der Tat sind diese beiden Module Neukonfigurierungs-Module mit dem gleichen Recht wie die Module zur Neukonfigurierung der Flugbahn; sie sind also Teil vom MEi).

Die Funktion 10 Strategien der Neukonfigurierung ermöglicht es, die in Abhängigkeit von der Art des aufgetretenen Ereignisses durchzuführenden Aktionen zu definieren.

Diese Aktionen werden an die Funktion 11 Verwaltung der Aktionen und Konflikte geliefert, die Lösungen ausarbeitet und auswertet, indem sie mit Hilfe der Funktion 12 Anwendung der spezialisierten Experten-Module auf die spezialisierten Module MEi zurückgreift.

In Figur 4 ist die Funktion 10 Strategien der Neukonfigurierung aufgegliedert in:

- einen Modul 20 Interpretation der Zeichen oder Ereignisse, der die Aktion oder die Aktionen bestimmt, die in Abhängigkeit vom Ereignis durchzuführen sind,

- einen Modul 21 Aufgliederung der Aktionen in elemen tare Aktionen, der die vorher identifizierten Aktionen in Alternativen von Folgen von elementaren Aktionen aufgliedert, und

- einen Modul 22 der Suche nach Notmaßnahmen, die den nicht erfüllten Randbedingungen zugeordnet sind.

Die identifizierten Alternativen werden an die Funktion 11 Verwaltung der Aktionen und Konflikte gesendet, um die Flugbahnen auszuarbeiten und auszuwerten.

Bestimmte Aktionen können nur unter bestimmten Randbedingungen durchgeführt werden, und wenn diese Randbedingungen nicht beachtet werden können, werden sie manchmal Notmaßnahmen zugeordnet, die wie Randbedingungen behandelt werden. Zu diesem Zweck sendet die Funktion Verwaltung der Aktionen und der Konflikte die nicht erfüllten Randbedingungen an den Modul 22 Suche nach Notmaßnahmen, die den Randbedingungen zugeordnet sind, zurück.

In Figur 5 ist die Funktion 11 Verwaltung der Aktionen und der Konflikte um einen Graphen 26 von Alternativen aufgebaut, bei dem die verschiedenen vom Modul 21 Aufgliederung der Aktionen in elementare Aktionen bestimmten Alternativen in Form von Knoten erscheinen, die hierarchisch miteinander verbunden sind, und bei dem der Einsatz, wie er vom Luftfahrzeug durchgeführt wird, der eingehaltene Flugplan und die verfolgte nominale Flugbahn den Wurzelknoten bilden.

Dieser Graph wird vom Modul 25 Verwaltung des Graphen von Alternativen verwaltet. Die Alternativen werden entwickelt und ausgewertet gemäß einer bestimmten Strategie, die von dem Modul 27 Strategie der Entwicklung des Graphen verwendet wird, der eine oder mehrere Lösung liefert, wenn alle betreffenden Alternativen entwickelt wurden.

Dieser Modul liefert die zu entwickelnde Alternative an den Modul 29 Entwicklung und Auswertung einer Alternative, der für jede Aktion der Alternativen auf die Funktion 12 Anwendung der spezialisierten Experten-Module zurückgreift. Er aktualisiert den Graph von Alternativen mit den Ergebnissen, die er erhalten hat, und ruft einen Modul 28 Verwaltung der Randbedingungen, der die möglichen Randbedingungen testet, die zur Alternative gehören.

Modul 28 Verwaltung der Randbedingungen greift auf den Modul 22 Suche nach Notmaßnahmen der Funktion 10 Strategien der Neukonfigurierung für jede nicht erfüllte Randbedingung zurück. Daraus folgen neue zu überprüfende Alternativen, die an den Modul 25 Verwaltung des Graphen geliefert werden, um diesen letzteren zu vervollständigen.

Der Modul 29 Entwicklung und Auswertung einer Alternative wird manchmal in Abhängigkeit vom Kontext dazu gebracht, die Folge von durchzuführenden Aktionen durch generische Aktionen zu vervollständigen.

Jede dieser Aktionen wird zur Funktion 12 Anwendung der spezialisierten Experten-Module gesendet, in der die generischen Aktionen durch den Modul 30 Aufgliederung der generischen Aktionen in elementare Aktionen aufgegliedert werden (Figur 6). Jede elementare Aktion wird anschließend an einen Modul 31 Auswahl der spezialisierten Module geliefert, der eine Liste der spezialisierten Experten-Module MEi bildet, die zur Durchführung der Aktion beitragen können.

Die Aktion und die Liste der spezialisierten Experten- Module werden an den Modul 32 Erzeugung und Auswahl der Kooperationen gesendet, der in Abhängigkeit vom Kontext den am besten zur Durchführung der Aktion geeigneten Experten- Modul MEi bestimmt und ihn aktiviert. Bei den generischen Aktionen sind mehrere Experten-Module aus der Liste notwendig, um die Durchführung der Aktion zu gewährleisten.

Der Modul 33 Ausbildung der Flugbahnen und Auswertungen ermöglicht es, eine Flugbahn ausgehend von den verschiedenen Ergebnissen wiederherzustellen, die von den Experten-Modulen MEi geliefert werden, und ihre Auswertung auszulösen, indem er die Module Auswertung Risiko und Wirkungsgrad aufruft.

Die ausgearbeitete und ausgewertete Flugbahn wird an den Modul Entwicklung und Auswertung einer Alternative zurückgeschickt.

Um den Betrieb der Vorrichtung gut erklären zu können, wird das folgende, in Figur 7 dargestellte Beispiel verwendet. Diese Figur zeigt eine Flugbahn des Niveaus Funktion, wie sie bei der Vorbereitung des Einsatzes definiert wurde. Sie besteht aus einer Folge von geradlinigen Segmenten 40, die durch leere Kreise 42 getrennt sind, und verbindet ein Gelände A mit einem Gelände B. Zu jedem Zeitpunkt sind die Position des Flugzeugs und seine Richtung durch einen schwarzen Pfeil 41 gekennzeichnet, der auf der so dargestellten Flugbahn angeordnet ist.

Wenn das Flugzeug sich am Punkt 46 befindet, wird dem Piloten gemeldet, daß er vor sich eine Zone 43 hat, die schlechte Wetterbedingungen aufweist, deren Störungs-Merkmale (Position, Ausweitung usw.) geliefert werden.

Der erste Schritt besteht darin, das Ereignis in Abhängigkeit vom Kontext zu analysieren. Im betrachteten Beispiel handelt es sich zunächst darum, zu bestimmen, ob dieses Ereignis berücksichtigt werden muß oder nicht, d.h. ob diese Zone sich auf der verbleibenden Flugbahn oder in ihrer Nähe befindet und ob sie unter Berücksichtigung ihrer Merkmale wirklich gefährlich ist.

Wenn das Ereignis berücksichtigt werden muß, tritt der Modul 20 Interpretation der Zeichen der Funktion 10 Strategien der Neukonfigurierung auf den Plan, um die Situation zu interpretieren. Zu diesem Zweck verfügt er über eine Basis von Regeln, die die in Abhängigkeit von den für jede Situation charakteristischen Zeichen durchzuführenden Aktionen angibt. Einige dieser Regeln sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:

Angenommen, daß die Regel 1 anwendbar ist, die darin besteht, die Zone zu meiden (das Flugzeug verfügt über eine ausreichende Brennstoffreserve).

Der folgende Schritt besteht darin, den Modul 21 Aufgliederung der Aktionen in elementare Aktionen anzuwenden, ausgehend von der Aktion "die Zone meiden", die durch die Regel 1 angezeigt ist.

Zu diesem Zweck verfügt dieser Modul über Tafeln, in denen er die aufzugliedernde Aktion sucht. Diese Tafeln ordnen die aufzugliedernden Aktionen einer oder mehreren sich gegenseitig ausschließenden Folgen von elementaren Aktionen zu.

So kann die Aktion "die Zone meiden" entweder durch Umfliegen der Zone oder durch Fliegen oberhalb der Zone durchgeführt werden.

Ihrerseits ist die Aktion des Umfliegens der Zone aufgegliedert in eine Aktion "den Flugplan ändern" und eine Aktion "Geschwindigkeit erhöhen", während die Aktion "über der Zone fliegen" aufgegliedert ist in eine Aktion "Geschwindigkeit erhöhen" und eine Aktion "Flughöhe erhöhen".

So müssen zwei Alternativen überprüft werden.

Diese beiden Alternativen werden an den Modul 25 Verwaltung des Graphen von Alternativen der Funktion 11 Verwaltung der Aktionen und der Konflikte gesendet.

Der Graph von Alternativen 26 besteht ursprünglich aus einem einzigen Knoten 50 entsprechend dem nominalen Einsatz, dem nominalen Flugplan und der nominalen Flugbahn, wie sie gerade durchgeführt werden (Figur 10). Alle Knoten, die hinzugefügt werden, entsprechen neuen Flugbahnen.

Jeder Knoten dieses Graphen ist den folgenden Daten zugeordnet:

- der Name des Knotens, der entweder dem gerade durchgeführten Einsatz oder einer Alternative entspricht,

- sein Zustand, entwickelt oder zu entwickeln, je nachdem, ob die der Alternative zugeordnete Flugbahn erarbeitet und ausgewertet wurde oder nicht,

- die entsprechende Folge von Aktionen,

- die Referenzen des Einsatzes, des Flugplans und der Flugbahn, die ihm zugeordnet sind, und

- der Wert der Faktoren Risiko und Wirkungsgrad, wie sie ausgewertet wurden.

In Figur 8 wurde so der Graph von Alternativen 26 vervollständigt durch die beiden Alternativen 51, 52, die vorher bestimmt wurden.

Der Modul 27 Strategie der Entwicklung des Graphen tritt in Aktion, um eine Alternative aus den beiden noch nicht entwickel ten Alternativen auszuwählen.

In diesem Schlußfolgerungs-Schritt werden alle Strategien systematisch entwickelt, selbst wenn die erste entwickelte Alternative als zufriedenstellend beurteilt wird. Auf diesem Niveau ist die Reihenfolge, in der die Alternativen entwickelt werden, also ohne Bedeutung.

Die Alternative 1 (51) wird zum Beispiel ausgewählt und an den Modul 29 Entwicklung und Auswertung einer Alternative gesendet, der zur Aufgabe hat, den aus den der Alternative zugeordneten Aktionen der Neukonfigurierung stammenden Dreifachwert (Einsatz, Flugplan, Flugbahn) auszuwerten.

Man weiß von vornherein, ob die elementaren Aktionen einer Alternative zur vollständigen Definition des Dreifachwerts (Einsatz, Flugplan, Flugbahn) führen oder nicht. Die notwendigen komplementären Aktionen werden also vor der Auswertung des Dreifachwerts hinzugefügt

In diesem Beispiel reichen die Aktionen "Flugplan ändern" und "Geschwindigkeit erhöhen" nicht aus, um eine horizontale Flugbahn zu bestimmen. Tatsächlich betrifft die Aktion "Flugplan ändern" das Darstellungsniveau "Flugplan". Sie hat zur Wirkung, die Liste der Navigationsschritte des nominalen Flugplans zu verändern. Ausgehend von diesen neuen Schritten ist es notwendig, eine horizontale Flugbahn auszuarbeiten, die die neuen Schritte verbindet. Dies wird erhalten aufgrund der generischen Aktion "eine horizontale Flugbahn ausarbeiten", die das Niveau "Flugbahn" betrifft. Es sind also insgesamt drei Aktionen, die die Neukonfigurierung erzeugen: "Flugplan ändern", "horizontale Flugbahn ausarbeiten" und "Geschwindigkeit erhöhen". Diese drei Aktionen werden mit absteigenden Niveaus eingeordnet (Einsatz, Flugplan, Flugbahn) und werden an die Funktion 12 Verwendung der spezialisierten Experten-Module übertragen.

Die erste von dieser Funktion durchgeführte Operation ist, die eventuellen generischen Aktionen mit Hilfe des Moduls 30 Aufgliedern der generischen Aktionen aufzugliedern. Im Gegenteil zu den aus der Funktion 10 Strategien der Neukonfigurierung stammenden Aktionen sind die generischen Aktionen, wie z.B. "eine horizontale Flugbahn ausarbeiten" nicht einem klar definierten Flugplan-Teil zugeordnet.

Tatsächlich ist der Teil des Flugplans, der Gegenstand der Neukonfigurierung ist, in Abschnitte homogener Merkmale unterteilt, und jede Aktion bezieht sich auf einer Untereinheit dieser Abschnitte.

Wenn man die durchzuführenden Aktionen und die Abschnitte des Flugplans kennt, auf die sie sich beziehen sollen, kann man die spezialisierten Experten-Module MEi bestimmen, die für die Durchführung dieser Aktionen zuständig sind. Hierzu stützt sich der Modul Auswahl der spezialisierten Module auf eine Liste von Aktionen, die jeder spezialisierte Modul MEi dem Überwachungsorgan zur Verfügung stellt.

So kann die Aktion "den Flugplan ändern", um eine Schlechtwetterzone zu meiden, durch den Experten-Modul 15 Neukonfigunerung des Flugplans durchgeführt werden, der Teil des Überwachungsorgans ist, und die Aktion "eine horizontale Flugbahn ausarbeiten", um eine Schlechtwetterzone zu umgehen, kann vom spezialisierten Experten-Modul Flächen-Navigation ME1 durchgeführt werden.

Die Namen der so identifizierten spezialisierten Module MEi werden an den Modul 32 Erzeugung und Auswahl der Kooperationen übertragen, dessen Aufgabe es ist, die Kooperationen zwischen ausgewählten spezialisierten Modulen MEi herzustellen, die notwendig sind für den Erhalt einer Flugbahn in vier Dimensionen (Breitengrad, Längengrad, Flughöhe und Geschwindigkeit). Hierzu ist jeder spezialisierte Modul MEi einem Datenwert zugeordnet, der die Dimensionen angibt, die er ausarbeiten kann.

Zum Beispiel können die Module ME1 Flächen-Navigation und ME4 Vermeidung von wetterbedingten Gefahren die Dimensionen Breitengradllängengrad erzeugen, der Modul ME2 dreidimensionale Navigation kann die Dimension Flughöhe erzeugen und der Modul ME3 Verwaltung des Zeitablaufs und des Brennstoffs kann die Dimension Geschwindigkeit erzeugen. Zwei Kooperationen sind also möglich:

- Flächen-Navigation + dreidimensionale Navigation + Verwaltung des Zeitablaufs und des Brennstoffs, und

- Vermeidung der wetterbedingten Gefahren + dreidimensionale Navigation + Verwaltung des Zeitablaufs und des Brennstoffs.

Die ausgearbeiteten Flugbahnen werden dann gemäß den Kriterien Risiko und Wirkungsgrad anhand der spezialisierten Module gleichen Namens ausgewertet und dann an die Funktion 11 Verwaltung der Aktionen und der Konflikte zurückgeschickt, um die leeren Felder der Alternative (51) in Höhe des Graphen 26 von Alternativen zu füllen (Figur 9).

So ist die Alternative 1.1 (51), wie sie in diesem Schritt entwickelt wurde, in Figur 7 durch eine Flugbahn in unterbrochenen Linien 44 dargestellt, deren Segmente durch Punkte 45 begrenzt werden.

Der folgende Schritt besteht darin, die Randbedingungen der Alternative zu untersuchen, die gerade entwickelt wurde. Hierzu wird der Modul 28 Verwaltung der Randbedingungen aktiviert, um die Erfüllung der der Alternative zugeordneten Randbedingungen zu testen. Wenn eine der Randbedingungen nicht erfüllt ist, können drei Lösungen vorgesehen werden:

- die Randbedingung wird als nicht erfüllt akzeptiert,

- die Verarbeitung einer oder mehrerer Aktionen der Alternative wird verändert, um in Richtung der Erfüllung der Randbedingung zu gehen,

- korrigierende Aktionen oder Notmaßnahme-Aktionen werden angewandt, um zu versuchen, die Randbedingung zu erfüllen.

Angenommen, daß die Alternative 1 (51) zwei Randbedingungen besitzt "vorgesehenen Zeitplan einhalten" und "Brennstoffreserve berücksichtigen" und daß die erste Randbedingung nicht erfüllt ist, d.h. daß es eine Verspätung gibt.

Die erste Möglichkeit besteht darin, die nicht erfüllte Randbedingung zu akzeptieren, was die Verschlechterung des Faktors "Wirkungsgrad" nach sich zieht.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, unter den Aktionen der Alternative diejenigen zu suchen, für die eine Möglichkeit der Beeinflussung ihrer Verarbeitungen ausdrücklich definiert wurde. Im dargestellten Beispiel erlaübt dies nur eine Aktion: "den Flugplan ändern". In diesem Fall wird die Alternative erneut ausgearbeitet und führt zur Erzeugung eines zusätzlichen Knotens im Graph, der Alternativen 1.1 (51), als Abkömmling der Alternativen 1 (51) (Figur 10).

Die dritte Möglichkeit besteht darin, den Modul 22 Suche nach Notmaßnahmen der Funktion 10 Strategien der Neukonfigunerung aufzurufen, um von ihm die Korrektur-Aktionen anzufordern, die angewandt werden müssen, um der nicht erfüllten Randbedingung "den vorgesehenen Zeitplan einhalten" abzuhelfen.

Hierzu verfügt dieser Modul über Tafeln, die jede Randbedingung einer Liste von Notmaßnahme-Aktionen zuordnen, wobei jede Aktion einer Auswahlregel zugeordnet ist, die es erlaubt, in Abhängigkeit vom Kontext die am besten für die Anwendung auf die Randbedingung geeignete Aktion auszuwählen.

So ist die Randbedingung "den vorgesehenen Zeitplan einhalten" den Notmaßnahme-Aktionen "die Verspätung auffangen" und "den Vorsprung auffangen" zugeordnet. Die jeder dieser Aktionen zugeordnete Auswahlregel liefert die Aktion "die Verspätung auffangen", da aufgrund der Verlängerung der Flugbahn, die aus der Umgehung der Schlechtwetterzone resultiert, das Flugzeug sich in der Situation einer Verspätung befindet.

Die so gewählte Notmaßnahme-Aktion wird an den Modul 21 Aufgliederung der Aktionen in elementare Aktionen gesendet. Die Aktion "die Verspätung auffangen" kann durchgeführt werden, indem entweder die Aktion "beschleunigen" oder die Aktion "die Flugstrecke verkürzen" angewendet wird. Diese beiden alternativen Aktionen werden an den Modul Verwaltung des Graphen von Alternativen zurückgeschickt, um den Graph 26 zu vervollständigen. Man erhält dann den Graph, wie er in Figur 11 dargestellt ist.

Da die Alternative 1.1 (53) bereits entwickelt wurde, sind die zu entwickelnden Alternativen diejenigen, die von der Anwendung der Notmaßnahme stammen.

Die Strategie der Wahl einer Alternative in einem Zweig des aus einer Notmaßnahme stammenden Baums besteht darin, die Alter nativen gemäß der Durchlaufordnung in der Tiefe auszuwählen, d.h. in diesem Beispiel: 1.2 (54), dann 1.3 (55). Wenn es ein anderes Niveau gäbe, dann hieße es: 1.2, 1.3 1,4, 1.4.1. und 1.4.2. Man beendet die Verarbeitung einer neuen Alternative, sobald eine Alternative die Randbedingung erfüllt. Angenommen, daß die Alternative 1.2 (54) die Randbedingung "den vorgesehenen Zeitplan einhalten" erfüllt. Die nicht entwickelten Alternativen (1.3) werden aus dem Graph entfernt. Obwohl sie nicht erfüllt ist, wird die Alternative 1.1 (53) zu Zwecken der Erklärung beibehalten.

Wenn alle Randbedingungen der Alternative 1.2 erfüllt sind, stellt sie eine mögliche Lösung des Problems der Neukonfigunerung dar.

Der der Alternative 2 (52) entsprechende Zweig wird dann in analoger Weise entwickelt, und wenn es keine zu entwickelnde Alternative mehr gibt, werden die Alternativen, die den besten Kompromiß zwischen Risiko und Wirkungsgrad aufweisen, vom Überwachungsorgan zurückgeschickt, um dem Piloten vorgelegt zu werden (außer bei unbemannten Luftfahrzeugen).

Wenn alle Alternativen entwickelt und ausgewertet und die Randbedingungen getestet wurden, werden die beste Flugbahn oder die besten Flugbahnen ausgewählt, indem ein Kompromiß zwischen den Faktoren Risiko und Wirkungsgrad erstellt wird.

Hierzu werden die folgenden Flugbahnen berücksichtigt:

- die Flugbahn mit dem geringsten Risiko und dem größten Wirkungsgrad,

- die leistungsfähigere Flugbahn von zwei in Bezug auf das Risiko gleichwertigen Flugbahnen,

- diejenige von zwei in Bezug auf den Wirkungsgrad gleichwertigen Flugbahnen, die das geringste Risiko aufweist,

- bei zwei Flugbahnen, die gleichwertig sind, entweder weil sie gleichwertige Risiko- und Wirkungsgradfaktoren aufweisen, oder weil eine leistungsfähiger, aber riskanter ist als die andere, die vom Experten bevorzugte Flugbahn.

Wenn in diesem letzteren Fall die beiden Flugbahnen nicht von vornherein vom Experten eingeordnet werden, werden alle beide dem Piloten zur Wahl vorgelegt (außer bei unbemannten Luftfahrzeugen).


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Echtzeit-Neukonfigurierung der Flugbahn eines Luftfahrzeugs, das einen Rechner verwendet, der mit an Bord des Luftfahrzeugs angeordneten Organen verbunden ist, die in Echtzeit Informationen betreffend die Position, die Fluglage und den Zustand des Luftfahrzeugs und seine Umgebung liefern, wobei der Rechner einen Prozessor sowie Speicher aufweist, in denen insbesondere die Daten, die den Einsatz des Luftfahrzeugs und seinen Kontext betreffen, und eine ursprüngliche Flugbahn gespeichert sind,

dadurch gekennzeichnet, daß es zur Anpassung des Einsatzes an eine neue Situation, die durch die Ankunft eines Stör-Ereignisses erzeugt wird, enthält:

- die Analyse des Kontexts und die Interpretation des Ereignisses, um die durchzuführenden Aktionen zu bestimmen,

- die Aufgliederung dieser Aktionen in Alternativen, die je aus einer Folge von elementaren Aktionen bestehen, die von mindestens einem einer Vielzahl von spezialisierten Experten- Modulen durchgeführt werden können (ME1 bis ME6),

- die aufeinanderfolgende Auswahl jeder Alternative (51 bis 55) in Abhängigkeit von einer bestimmten Strategie,

- die Verarbeitung der ausgewählten Alternative, die darin besteht, die spezialisierten Experten-Module (ME1 bis ME6) einzusetzen, um mit Hilfe der die ausgewählte Alternative bildenden elementaren Aktionen eine Flugbahn zu erarbeiten, und die erhaltene Flugbahn in Bezug auf mindestens ein Kriterium zu bewerten,

- die Auswahl mindestens einer Flugbahn, die die beste Bewertung aufweist, und ihre Vorschlag als Lösung zusammen mit ihrer Bewertung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es das Einschreiben jeder Alternative in einen aus miteinander hierarchisch verbundenen Knoten (50 bis 55) bestehenden Graph (26) enthält, der einen Wurzel-Knoten (50) aufweist, der die vom Luftfahrzeug verfolgte Flugbahn symbolisch darstellt, wobei jeder Knoten eine Alternative symbolisiert.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung einer Alternative enthält:

- für jede elementare Aktion der Alternative die Erstellung einer Liste der spezialisierten Experten-Module (ME1 bis ME6), die diese Aktion durchführen können,

- in Abhängigkeit von der neuen Situation, die Auswahl mindestens eines spezialisierten Experten-Moduls pro Liste, um jeden so ausgewählten Experten-Modul an der Erstellung einer vollständigen Flugbahn mitwirken zu lassen,

- die aufeinanderfolgende Aktivierung der ausgewählten Experten- Module (ME1 bis ME6), um jede Aktion der Alternative durchzuführen,

- die Bildung einer Flugbahn ausgehend von den Antworten, die von den aktivierten Experten-Modulen geliefert werden, und

- die Auswertung dieser Flugbahn und die Überprüfung, ob dem Einsatz zugeordnete Randbedingungen immer noch erfüllt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es die Verarbeitung jeder nicht erfüllten Randbedingung enthält, wobei es drei neue Alternativen erzeugt, die im Graph von Alternativen unterhalb der Alternative angehängt werden, die diese Randbedingung nicht erfüllt, wobei diese drei Alternativen den drei folgenden Fällen entsprechen:

- die Randbedingung wird als nicht erfüllt akzeptiert, mit der Folge einer Verschlechterung bestimmter Auswertungs-Kriterien,

- die Verarbeitung einer oder mehrerer Aktionen der Alternative wird verändert, wenn dies möglich ist, um zu versuchen, die Randbedingung zu erfüllen, mit der Konsequenz einer Verschlechterung bestimmter Auswertungs-Kriterien, und

- Notmaßnahme-Aktionen werden angewandt, um zu versuchen, die Randbedingung zu erfüllen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwendung von Notmaßnahme-Aktionen umfaßt:

- die Suche nach Notmaßnahme-Aktionen, die den nicht erfüllten Randbedingungen zugeordnet und dem Kontext der Alternative angepaßt sind,

- die Aufgliederung jeder Notmaßnahme-Aktion in Folgen von elementaren Aktionen, wobei jede Folge von elementaren Aktionen zu einer neuen Alternative führt,

- die Aktualisierung des Graphen von Alternativen, indem alle so identifizierten Alternativen (53 bis 55) unterhalb der Alternative eingeschrieben werden, die die nicht erfüllten Randbedingungen aufweist, und

- die aufeinanderfolgende Verarbeitung jeder identifizierten Alternative.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Aufguederung der Aktionen in elementare Aktionen (51, 52) stammenden Alternativen systematisch verarbeitet werden, während diejenigen, die aus der Anwendung von Notmaßnahmen stammen (53 bis 55), nacheinander verarbeitet werden, bis eine von ihnen (52) keine nicht erfüllte Randbedingung mehr aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugbahnen ausgewertet werden, indem ein Risikofaktor und ein Wirkungsgradfaktor bestimmt werden und mit Hilfe einer von einem Experten erstellten Gliederung, wobei die als Lösung gewählte beste Flugbahn entspricht:

- der Flugbahn mit dem geringsten Risiko und dem größten Wirkungsgrad,

- der leistungsfähigeren von zwei in Bezug auf das Risiko gleichwertigen Flugbahnen,

- derjenigen von zwei in Bezug auf den Wirkungsgrad gleichwertigen Flugbahnen, die das geringste Risiko aufweist, oder aber

- bei zwei Flugbahnen, die gleichwertig sind, entweder weil sie gleichwertige Risiko- und Wirkungsgradfaktoren aufweisen, oder weil eine leistungsfähiger, aber riskanter ist als die andere, der vom Experten bevorzugten Flugbahn.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es vier Darstellungsniveaus verwendet, um eine Flugbahn zu definieren:

- eine Niveau-Darstellung Einsatz, die sich aus einer Einheit von Einsatz-Phasen zusammensetzt, die durch ein Textsymbol beschrieben werden,

- eine Niveau-Darstellung Funktion, die sich aus Flugbahn- Abschnitten zusammensetzt, die makroskopisch durch Parameter wie z.B. den Datenwert einer Neigung, einer mittleren Geschwindig keit, einer Länge oder Positionen der Endpunkte des Abschnitts charakterisiert sind,

- eine Niveau-Darstellung Phase, die durch die Definition einer Einheit von Phasen charakterisiert ist, die einer besonderen Fluglage des Luftfahrzeugs entsprechen, und

- eine Niveau-Darstellung Ende, die sich aus einer Folge von Punkten zusammensetzt, die durch ihre Koordinaten bestimmt sind,

wobei der Definitions-Modus der Phasen der Niveau-Darstellung Phase und die Art und die Anzahl von Koordinaten der Punkte der Niveau-Darstellung Ende vom Experten-Modul abhängen, der sie erarbeitet hat.

9. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Echtzeit-Neukonfigurierung der Flugbahn eines Luftfahrzeugs, das einen Rechner verwendet, der mit an Bord des Luftfahrzeugs angeordneten Organen verbunden ist, die in Echtzeit Informationen betreffend die Position, die Fluglage und den Zustand des Luftfahrzeugs und seine Umgebung liefern, wobei der Rechner einen Prozessor sowie Speicher aufweist, in denen insbesondere die Daten, die den Einsatz des Luftfahrzeugs und seinen Kontext betreffen, und eine ursprüngliche Flugbahn gespeichert sind,

dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Mensch/Maschine-Kommunikations-Endgerät aufweist und daß zur Anpassung des Einsatzes an eine neue Situation, die durch das Eintreten eines Stör-Ereignisses erzeugt wurde, der Rechner von einem Programm gesteuert wird, das gewährleistet:

- die Funktionen einer Vielzahl von spezialisierten Experten-Modulen (ME1 bis ME6) bei der Ausarbeitung von Flugbahnen,

- eine Funktion Überwachungsorgan, das die Vielzahl von spezialisierten Experten-Modulen (M1 bis ME6) zur Definition einer neuen Flugbahn verwendet, um den Einsatz an eine neue Situation anzupassen, die durch das Eintreten eines Stör- Ereignisses erzeugt wurde.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Informations-Austauschvorgänge zwischen der Funktion Überwachungsorgan und den spezialisierten Experten-Modulen gemäß dem Prinzip des schwarzen Bretts verwaltet werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das schwarze Brett in zwei Teile geteilt ist, einen ersten Teil, in dem die Daten bezüglich des Kontexts des Einsatzes aufgeführt sind, und einen zweiten Teil, in dem die verschiedenen verwendeten Experten-Module eine neue Flugbahn bilden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil des schwarzen Bretts in vier Niveaus aufgeteilt ist, die den vier Darstellungsniveaus der Flugbahn entsprechen.







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