Simulation zur Unterstützung bei Einführung und Nutzung von UAVs - Ernst Dobbelstein
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Simulation zur Unterstützung bei Einführung und Nutzung von UAVs. Ernst Dobbelstein Director Teghnology Engineering and Product Development CAE Elektronik GmbH Steinfurt 11 D-52222 Stolberg + 49-(0) 2402/106-243 ernst.dobbelstein@cae.com
UAV-Simulation Vortrags – Gliederung: • CAE Ausgangsbasis • UAV Simulation • Referenzprojekte • Ausblick auf weitere technische Möglichkeiten • Nutzungsmöglichkeiten des UAV RTB • Zusammenfassung
UAV-Simulation Die Auslegung des UAV Forschungs - und Test - Labors (UAV RTB) • Das UAV RTB (Research & Test Bed) verbindet eine reale UAV Bodenkontrollstation (BKS/GCS) mit einem simulierten UAV in einer simulierten synthetischen Umgebung • Diese System erlaubt das Experimentieren mit verschiedenen UAVs, verschieden ausgelegter Sensorik, an beliebigen Orten und im Zusammenspiel mit verschiedensten aktiven und passiven Szenarelementen
UAV-Simulation
CAE - Technologie, UAV - Simulationstechnologie:
Nutzung bewährter Technologie aus der Flugsimulation
Flugsimulator UAV-Simulator
Cockpit Kontrollstation(en)
Bewegungssystem
Szenarsteuerung und -überwachung
Instrumente
Flugsteuerung - Flugverhalten
Sensoren
Bewaffnungen
Abbildung der Umwelt (Gelände, Wetter)
Schnittmenge Zusätzliche Spieler (CGF)
Auswertefunktionen
UAV-Simulation
CAE Technologie, UAV - Testbed - Komponenten - STRIVETM
STRIVE™ - Virtuelle Simulation und M&S-Infrastruktur
(Synthetic Tactical Real-time Interactive Virtual Environment)
• Simulation- und Entwicklungsumgebung der neuesten Generation auf Basis HLA
• Kern - Werkzeug für CAE - eigene Entwicklung
• Ausgerichtet auf ein Maximum an Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit
• Basiert auf Standard-Anwendungen, offene Architektur
• Kern-Simulationstechnologie aller CAE-Flugsimulatoren der neuesten Generation
• Simulationstechnologie für CPM-, CD&E- und Analyse-Anwendungen
• Simulationsinfrastruktur für Experimente und Untersuchungen
UAV-Simulation
CAE Technologie, UAV-Testbed-Komponenten – STRIVETM
STRIVE™-Familie
Modulare, flexible, offene Architektur
CGF-STUDIO CGF TERRAIN WEATHER SENSORS
computer computer computer computer
computer
STRIVE-FRAMEWORK SFX
HLA
computer computer computer computer
SOUND COMMS NAV EW IOS
UAV-Simulation
CAE Technologie, UAV-Testbed – Konzept:
Reale Welt Synthetische Umgebung
UAV UAV Wetter
Plattform Payload Plattform Payload Einsatzraum
CGF
STANAG 4586 (*)
Ausbilderstation
/ Experimentmanager
Modellierung aller UAV-
Reale Welt Aufklärungsdaten
Kontroll-
station(en)
Operator
Bediener
(*)
Standardization Agreement
UAV-Simulation
CAE Technologie, Mobiles UAV-Testbed – Aufbau:
Reales
Einsatzgerät
Kontrollstation
Radar
Computer Generated Forces
STRIVE CGF
Simulations- Sichtsystem Medallion S
Komponenten
Forward Looking InfraRed
(FLIR)
UAV-Simulation CAE Technologie - Kontrollstation Reale Komponente des UAV-Testbeds Aufgaben: • Sensorsteuerung • Flugsteuerung
UAV-Simulation
CAE Technologie - Infrarotsensor und Bilderzeugung: Generierung
eines realistischen Sensorbildes als Input für die Kontrollstation.
Ausgang ist eine mit Materialcodes versehene Datenbasis.
Originalbild
Sichtsystem + Unschärfe + Sensorrauschen
MPEG-2-Format
CAE SENSOR POST PROCESSOR für FLIR- / NVG-Simulation und Video-Fusion.
Sensor Effekte: „polarity, noise, blurring & smearing“.UAV-Simulation
CAE Technologie - Infrarotsensor und Symbolüberlagerung
Generierung eines realistischen Sensorbildes als Input für die Kontrollstation
Video
Entgültiges Sensorbild
der UAV-Kontrollstation
035 - 040 – 045 – 050 – 055 - 060
VIDEO 2 IN CAE SENSOR
Computersymbole POST PROCESSOR
035 - 040 – 045 – 050 – 055 - 060UAV-Simulation CAE Technologie - Radar-Bilderzeugung Generierung des Radardaten-Inputs für die Kontrollstation Radar / ground - mapped Darstellung auf der (STRIVE) Kontrollstation
UAV-Simulation
CAE Technologie, UAV-Testbed - Charakteristika und Vorteile
• Darstellung aller UAV-Komponenten im Zusammenwirken in einem
realistischen und umfassenden Synthetic Environment
• Querschnittliche Nutzung vorhandener Kerntechnologie
• Offene und modulare Architektur
- Einfache, flexible Konfiguration
- Integration von Real-Systemen oder anderen Sim-Modulen
• Flexible Parametrisierung aller Arten von UAV (Plattform und Payload)
• Anbindung von numerischen Modellen (Standard-COTS MATLABTM)
unmittelbar über STRIVE an ein simuliertes UAV
• Breites Anwendungsspektrum über den gesamten UAV-LebenszyklusUAV-Simulation Referenzprojekte: Department Research Defence Canada (DRDC) Ottawa Kanadische Regierung setzte CAE-UAV-Testbed zur Unterstützung einer fundierten UAV-Beschaffungs-Entscheidungsfindung ein. Fragestellungen: Plattform, Payload, Human Factors, Kommunikation, Ausbildung, Einsatz der Payload, ... CAE erhielt den Auftrag zur Integration verfügbarer STRIVE-Komponenten mit der Bodenkontrollstation der Fa. CDL
UAV-Simulation
Referenzprojekte:
Department Research Defence Canada (DRDC) Ottawa
ALIX (Atlantic Littoral Experiment) Experiment
Fragestellung:
1
Beitrag von UAVs für
„enhanced battlefield
awareness and management“?
Szenare / Missions:
1. Arktische Patrouille
2. Küstenoperation 450nm
3. Fischerei-Patrouille 300nm
150nm
Operationeller Nutzen: LRE:
Goose
- CONOPS Entwicklung für Bay
verschiedene Aufgaben
- Realistisches, wiederholbares
training 2 3
- Reduzierung der Kosten
- Risikofreie TestmöglichkeitUAV-Simulation Referenzprojekte: JSMARTS-Experiment Joint Simulation and Modelling for Aquisition, Requirements, Training and Support: Needs Analysis & Definition Acquisition & Operation Training Concept Exploration Production Gemeinsames Projekt von kanadischer Regierung, Wissenschaft und Industrie (CAE) Ziel: Nachweis für die Realisierbarkeit einer effektiven und wirtschaftlichen M&S-Unterstützung für Experimentalzwecke im gemeinsamen Zusammenwirken. Realisierung • einer verteilten Simulationsumgebung • auf Basis existierender Technologien, • welche unterschiedliche FOMs und RTIs nutzen, • innerhalb von 6 Wochen.
UAV-Simulation
Referenzprojekte:
JSMARTS-Experiment
Joint Simulation and Modelling for Aquisition, Requirements, Training and Support
Networked Tactical Simulator
UAV-Testbed CH-146 Griffon Hubschrauber
DRDC, Ottawa (Bell 412)
HLA
Canarie-Netzwerk
Ziel-Aufklärung Ziel-Identifizierung und -bekämpfung
Konkrete Fragestellung des Experiments:
MALE-UAV-Aufklärungsergebnisse werden direkt / indirekt an Heli übermittelt
Welche Auswirkungen hat dies auf die Einsatzdurchführung, die Lagekenntnis
und die Arbeitsbelastung der Hubschrauber-Besatzung in einem NetOpFü-Kontext?UAV-Simulation Referenzprojekte: Virtual ELITE Electronic Warfare Live Training Exercise 2006
UAV-Simulation
Ausblick auf weitere technische Möglichkeiten:
Kopplung virtuelle Simulation – konstruktive Simulation
Virtuelle Simulation HLA-Kopplung Konstruktive Simulation
STRIVETM GESI
„MICRO“
• Einzelelement
• Szenario-Ausschnitt
„MACRO“
• Große Einsatzszenare mit
Z. B. zur Beantwortung der Frage:
Was sind die Auswirkungen des zig-tausend Einzel-Elementen
• „Gesamtkriegsschauplatz“
UAV auf den Gesamt-Einsatz?UAV-Simulation
Ausblick auf weitere technische Möglichkeiten:
NetOpFü – Einbindung von UAV in Daten- / Kommunikationsnetzwerke
Anbindung der QualNet-Netzwerksimulation an STRIVETM
I
HQ
X
HQ
Links
NetOpFü-Simulation
unter Berücksichtigung von
•Bandbreiten
•Verzögerungen
•Redundanzen
XX •Geografische Einflüsse
HQ •Elektronische Kampfführung
•Etc.UAV-Simulation
Ausblick auf weitere technische Möglichkeiten:
Kopplung Simulation-FüInfoSys
Voraussetzung zur Abbildung von NetOpFü-Szenaren
CAE-Expertise:
Zahlreiche Schnittstellen-Entwicklungen durchgeführt
(unter Nutzung von Standards wie HLA und MIP)
Kopplung unterschiedlicher SimSys und Testlabs
Unterschiedliche Hersteller, Standorte, technische Standards
(z. B. RTIs)
CAE-Expertise:
Verschiedene Projekte national und international in Zusammenarbeit mit
Firmenpartnern durchgeführt.
(auch unter Nutzung von GERTICO)
21UAV-Simulation UAV-Simulation – Nutzungsmöglichkeiten: Die Nutzung der Möglichkeiten die eine synthetische Umgebung bereitstellt Während des gesamten Lebenszyklus • Reduzierung der Systembetriebskosten • Nutzung lebensbedrohlicher Szenarien ohne Risiko • Erforschen realistischer CONOPS bei unterschiedlichen operativen Szenarien • Realistisches Training vor Indienststellung des Systems • Operationelle Bewertung des „Sensor Mix“ • Operationelle Bewertung von UAV Auslegungsfragen
UAV-Simulation
UAV-Simulation – Nutzungsmöglichkeiten:
Analyse, Forschung & Entwicklung
Unterstützung bei der Untersuchung von Fragestellungen:
System of Parameter? Einsatz-
Systems Plattform, Sensorik,
Bewaffnung
Grundsätze?
Org-Struktur?
Eingabe / Parametrisierung
Einzeln /
im Verbund
Mission Simulation
Einsatzraum
Antwort
Gegner
WetterUAV-Simulation UAV-Simulation – Nutzungsmöglichkeiten: Ausbildung Ausbildung von Operator und Missionskoordinator in: • Bedienung der Flugsteuerung • Bedienung von Sensoren und Bewaffnung • Informationsauswertung • Einsatz von UAV‘s (Einzeln / im Verbund)
UAV-Simulation
UAV-Simulation – Nutzungsmöglichkeiten:
Einsatz - Mission Rehearsal & Planning
Bei vorgegebenen Auftrag: Evaluierung / Variation von
•Art des UAV
•Art der Payload
•Flugroute
•Flughöhe
•Flugabwehr
•Datennetzwerk
•Einsatz im Verbund (mit Lw, ...)
•Etc.
Kontrollstation /
EinsatzzentraleUAV-Simulation
UAV-Simulation – Nutzungsmöglichkeiten:
M&S-Unterstützung für alle Aspekte des UAV-Lebenszyklus’
Einsatz
Ausbildung
Akquisition
Design
Bedarfsanalyse
& Definition
Demonstration
Mission-Simulation:
Alle UAV-Komponenten
(inkl. Kontrollstation) CAE-UAV-Simulation
im Zusammenwirken
in umfassenden Einsatzszenaren darstellbar.UAV-Simulation Zusammenfassung: Das Rad muss nicht neu erfunden werden! CAE-UAV-Simulationstechnologie als logische Konsequenz des Kerngeschäfts Flugsimulation • querschnittliche Nutzung bereits vorhandener Kerntechnologie und Expertise • Kundenvorteile: besser, schneller, kostengünstiger, zukunftssicher Konfigurierbare (Plattform-unabhängige) UAV-Simulationstechnologie alle Anwendungsbereiche: • Demonstration • Analyse, Forschung & Entwicklung • Ausbildung & Übung • Einsatz Hersteller-unabhängige Simulationstechnologie und Dienstleistungen!
UAV-Simulation
Danke
für Ihre Aufmerksamkeit!Sie können auch lesen
