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DE-102024132081-A1 - Verteiltes maritimes System

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Abstract

Es ist ein verteiltes maritimes System (20) offenbart, umfassend eine Mehrzahl von Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32), wobei die Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten jeweils eine Netzwerkidentifikationskennung und eine Fähigkeit aufweisen, wobei die Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten ausgebildet sind, ihre Fähigkeiten den anderen Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten mitzuteilen.

Inventors

  • Klemens Ehret
  • Konstantin Brandl
  • Jannis Weid
  • Jeronimo Dzaack

Assignees

  • THYSSENKRUPP AG
  • TKMS ATLAS ELEKTRONIK GMBH

Dates

Publication Date
20260507
Application Date
20241105

Claims (14)

  1. Verteiltes maritimes System (20) umfassend eine Mehrzahl von Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32), wobei die Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten jeweils eine Netzwerkidentifikationskennung und eine Fähigkeit aufweisen, wobei die Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten ausgebildet sind, ihre Fähigkeiten den anderen Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten mitzuteilen.
  2. Verteiltes maritimes System (20) gemäß Anspruch 1 , wobei ein ausgewählter Netzwerkknoten (24) der Mehrzahl von Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) ausgebildet ist, die zur Lösung einer gestellten Aufgabe notwendigen Fähigkeiten zusammen mit den zugehörigen Netzwerkidentifikationskennungen der zugehörigen Netzwerkknoten (22, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten zu speichern.
  3. Verteiltes maritimes System (20) gemäß Anspruch 2 , wobei der mit der Lösung einer Teilaufgabe angewiesene Netzwerkknoten (22, 26, 28, 30, 32) ausgebildet ist, die Teilaufgabe zu lösen und dem ausgewählten Netzwerkknoten (24) die Lösung der Teilaufgabe mitzuteilen oder die Nichterfüllbarkeit der Teilaufgabe festzustellen und dem ausgewählten Netzwerkknoten (24) die Nichterfüllbarkeit der Teilaufgabe mitzuteilen.
  4. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3 , wobei der ausgewählte Netzwerkknoten (24) der Mehrzahl von Netzwerkknoten ausgebildet ist, die gestellte Aufgabe in Teilaufgaben zu zerlegen, die mit jeweils einer Fähigkeit lösbar sind und die Netzwerkknoten (22, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten mittels Ihrer Netzwerkidentifikationskennung anzuweisen, die Teilaufgaben durch die angewiesenen Netzwerkknoten (22, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) zu lösen.
  5. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 , wobei der ausgewählte Netzwerkknoten (24) ausgebildet ist, die Netzwerkknoten (22, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten mittels einer Randbedingung zur Lösung der Teilaufgaben anzuweisen, wenn mehr als ein Netzwerkknoten (22, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten eine erforderliche Fähigkeit bereitstellt.
  6. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5 , wobei der ausgewählte Netzwerkknoten ausgebildet ist, einen Ausfall einer Fähigkeit eines Netzwerkknotens der Mehrzahl von Netzwerkknoten zu speichern und, wenn der Netzwerkknoten bereits mit der Lösung einer Teilaufgabe angewiesen ist, einen anderen Netzwerkknoten der Mehrzahl von Netzwerkknoten mit der Lösung der Teilaufgabe anzuweisen.
  7. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6 , wobei der ausgewählte Netzwerkknoten (24) ausgebildet ist, die Aufgabe zusammen mit für die Lösung der Aufgabe relevanten Informationen von einer Basisstation zu erhalten und abzuspeichern.
  8. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten ein Ad-Hoc Netzwerk bilden.
  9. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Netzwerkknoten (22, 24, 26, 28, 30, 32) der Mehrzahl von Netzwerkknoten ausgebildet sind, zum Senden einer Kommunikationsnachricht zu einem entfernten Netzwerkknoten der Mehrzahl von Netzwerkknoten die Netzwerkidentifikationskennung eines nächsten Netzwerkknotens auf dem Weg zu dem entfernen Netzwerkknoten zur Weiterleitung der Kommunikationsnachricht zu speichern, sofern der entfernte Netzwerkknoten nicht direkt erreichbar ist.
  10. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fähigkeit die Abfrage eines Sensors umfasst.
  11. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fähigkeit die Ansteuerung eines Effektors umfasst.
  12. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fähigkeit die Kommunikation mit einer Basisstation umfasst.
  13. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fähigkeit die Datenverarbeitung umfasst.
  14. Verteiltes maritimes System (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fähigkeit die Art von zur Verfügung stehenden Kommunikationsmitteln umfasst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die automatische Selbstorganisation von verteilten maritimen Systemen, deren Netzwerkknoten, also Teilnehmer, unterschiedliche Fähigkeiten aufweisen, um an das System gestellte Aufgaben zu lösen. Die Aufgabe ist insbesondere eine militärische Aufgabe. Automatische, selbstorganisierte, maritime Systeme sind noch nicht bekannt, insbesondere nicht im militärischen Bereich. Derzeit ist es notwendig, die zwar teilweise eigenständig autonom operierenden unbemannten Teilnehmer wie z.B. AUVs (Autonome Unterwasserfahrzeuge) durch einen Bediener manuell auf eine entsprechende Mission zu schicken. Diese eigenständig autonom operierenden unbemannten Teilnehmer können zwar eigenständig und automatisch einzelne von dem Bediener vorgegebene Aufgaben (d.h. Teilaufgaben im Sinne der nachfolgenden Terminologie) erfüllen, sind jedoch nicht in der Lage, in einem Netzwerk von anderen unbemannten Netzwerkknoten Teilaufgaben zu empfangen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für autonome maritime Systeme zu schaffen. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Ausführungsbeispiele zeigen ein verteiltes maritimes System umfassend eine Mehrzahl von Netzwerkknoten, d.h. Teilnehmern. Netzwerkknoten sind in diesem Zusammenhang unbemannte, insbesondere eigenständig operierende, d.h. autonome, Plattformen wie z.B. UUVs (unbemannte Unterwasserfahrzeuge), USVs (Autonome Überwasserfahrzeuge) oder Flugdrohnen (UAV) aber auch Kommunikationsbojen, die im maritimen Umfeld operieren. Netzwerkknoten können aber auch bemannte Systeme sein, die autonome Services zur Verfügung stellen wie beispielsweise ein Luftfahrzeug, also z.B. ein Flugzeug, das automatisch als Relais zum Aufbau einer Funkdatenverbindung zwischen Wasserfahrzeugen und anderen Teilnehmern wie z.B. einer Basisstation an Land dient. Ferner kann ein Netzwerkknoten eine bemannte Plattform sein, die eine Aufforderung erhält, eine bestimmte Aktion auszuführen. Dies kann z.B. das zu Wasser lassen eines AUVs von einem Schiff sein. Die Gesamtheit der Netzwerkknoten des maritimen Systems bilden ein (Kommunikations-) Netzwerk. Die Netzwerkknoten weisen jeweils eine Netzwerkidentifikationskennung und eine Fähigkeit auf. Als Netzwerkidentifikationskennung kann z.B. eine IP Adresse oder eine proprietäre Adresse verwendet werden. Die Fähigkeit kann auch als Service bezeichnet werden. Fähigkeiten können verschiedener Natur sein. So kann die Fähigkeit die Abfrage eines Sensors, die Ansteuerung eines Effektors, die Kommunikation mit einer Basisstation, die Datenverarbeitung, oder die Art von zur Verfügung stehenden Kommunikationsmitteln umfassen. Als Kommunikationsmittel eignen sich z.B. Funkkommunikation, Satellitenkommunikation, Unterwasserkommunikation, Laserkommunikation, Kabel oder Lichtwellenleiter. Mittels des Sensors oder einer Kombination von Sensoren können physikalische Eigenschaften bestimmt werden, die z.B. die Detektion von einem Objekt ermöglichen. Mittels des Effektors oder eine Kombination von Effektoren kann das Objekt aufgenommen oder zerstört werden. Mittels der Datenverarbeitungseinheit können die Sensordaten verarbeitet werden, beispielsweise um die Detektion des Objekts vorzunehmen. Mittels eines Kommunikationsmoduls kann z.B. eine Datenverbindung zur Basisstation hergestellt werden. So ist es z.B. möglich, dass nur eine Auswahl der Netzwerkknoten Funkdatenverbindungen aufbauen können oder nur eine Auswahl der Netzwerkknoten die Berechtigung hat, mit einer Basisstation zu kommunizieren. Ferner können die Netzwerkknoten ihre Fähigkeiten den anderen Netzwerkknoten mitteilen. So ist es z.B. möglich, dass ein Netzwerkknoten die Fähigkeiten aller Netzwerkknoten kennt oder abfragen kann und zentral die anderen Netzwerkknoten steuert. Es ist aber auch möglich, dass ein System gleichberechtigter Teilnehmer aufgebaut wird. In diesem Fall kann der Einsatz der Fähigkeiten untereinander ausgehandelt werden bzw. es gibt einen Algorithmus, der Entscheidungen zum Einsatz der Fähigkeiten den anderen, zumindest den relevanten, Netzwerkknoten mitteilt. Idee ist es somit, ein verteiltes System, d.h. ein Netzwerk, aufzubauen, in dem die Fähigkeiten der Netzwerkknoten bekannt sind und die Netzwerkknoten untereinander kommunizieren können. Somit ist die Gesamtheit der Fähigkeiten in dem Netzwerk für alle Netzwerkknoten zugänglich. Benötigt ein Netzwerkknoten eine Fähigkeit, die er nicht besitzt, wird ein anderer Netzwerkknoten angewiesen, diese Fähigkeit bereitzustellen. In Ausführungsbeispielen ist ein ausgewählter Netzwerkknoten der Mehrzahl von Netzwerkknoten ausgebildet, die zur Lösung einer gestellten Aufgabe notwendigen Fähigkeiten zusammen mit den zugehörigen Netzwerkidentifikationskennungen der zugehörigen Netzwerkknoten der Mehrzahl von Netzwerkknoten zu speichern. Es wird beispielswei