Simulation zur Unterstützung bei Einführung und Nutzung von UAVs.

Ernst Dobbelstein

Director Teghnology Engineering and Product DevelopmentCAE Elektronik GmbHSteinfurt 11D-52222 Stolberg

+ 49-(0) 2402/106-243ernst.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:

SensorenBewaffnungen

Abbildung der Umwelt (Gelände, Wetter)Zusätzliche Spieler (CGF)

Auswertefunktionen

Szenarsteuerung und -überwachungInstrumente

Flugsteuerung - Flugverhalten

BewegungssystemCockpit Kontrollstation(en)

Schnittmenge

Nutzung bewährter Technologie aus der Flugsimulation

Flugsimulator UAV-Simulator

UAV-Simulation

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

CAE Technologie, UAV - Testbed - Komponenten - STRIVETM

UAV-Simulation

computer computercomputercomputer

CGF TERRAIN SENSORSCGF-STUDIO

computer

WEATHER

HLA

COMMSSOUNDcomputer computer

NAVcomputer computer

EW

STRIVE-FRAMEWORK SFX

IOS

STRIVE™-Familie

CAE Technologie, UAV-Testbed-Komponenten – STRIVETM

Modulare, flexible, offene Architektur

UAV-Simulation

CAE Technologie, UAV-Testbed – Konzept:

UAV

OperatorBediener

STANAG 4586 (*)

Reale Welt

Plattform Payload

Reale Welt

(*) Standardization Agreement

Kontroll-station(en)

Wetter

Einsatzraum

CGF

Synthetische Umgebung

Plattform Payload

UAV

Ausbilderstation/ Experimentmanager

Modellierung aller UAV-Aufklärungsdaten

UAV-Simulation

CAE Technologie, Mobiles UAV-Testbed – Aufbau:

Reales Einsatzgerät

Simulations-Komponenten

Kontrollstation

Radar

Computer Generated ForcesSTRIVE CGF

Sichtsystem Medallion S

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.

CAE SENSOR POST PROCESSOR für FLIR- / NVG-Simulation und Video-Fusion.Sensor Effekte: „polarity, noise, blurring & smearing“.

OriginalbildSichtsystem + Unschärfe + Sensorrauschen

MPEG-2-Format

UAV-Simulation

CAE Technologie - Infrarotsensor und Symbolüberlagerung

035 - 040 – 045 – 050 – 055 - 060

VIDEO 2 IN

Computersymbole

035 - 040 – 045 – 050 – 055 - 060035 - 040 – 045 – 050 – 055 - 060

CAE SENSOR POST PROCESSOR

Generierung eines realistischen Sensorbildes als Input für die Kontrollstation

VideoEntgültiges Sensorbildder UAV-Kontrollstation

UAV-Simulation

CAE Technologie - Radar-Bilderzeugung

Radar / ground - mapped (STRIVE)

Darstellung auf der Kontrollstation

Generierung des Radardaten-Inputs für die 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-Lebenszyklus

UAV-Simulation

Referenzprojekte:

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

Department Research Defence Canada (DRDC) Ottawa

UAV-Simulation

ALIX (Atlantic Littoral Experiment) Experiment

Department Research Defence Canada (DRDC) Ottawa

1

32

450nm

300nm

150nm

LRE:Goose Bay

Fragestellung:

Beitrag von UAVs für „enhanced battlefield awareness and management“?

Szenare / Missions:1. Arktische Patrouille2. Küstenoperation3. Fischerei-Patrouille

Operationeller Nutzen:

- CONOPS Entwicklung fürverschiedene Aufgaben- Realistisches, wiederholbares training- Reduzierung der Kosten- Risikofreie Testmöglichkeit

Referenzprojekte:

UAV-Simulation

JSMARTS-ExperimentJoint Simulation and Modelling for Aquisition, Requirements, Training and Support:

Referenzprojekte:

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.

Needs Analysis & Concept Exploration

Definition OperationAcquisition & Production

Training

UAV-Simulation

UAV-TestbedDRDC, Ottawa

HLA

Networked Tactical Simulator CH-146 Griffon Hubschrauber

(Bell 412)

Referenzprojekte:

Ziel-Aufklärung Ziel-Identifizierung und -bekämpfung

Canarie-Netzwerk

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?

JSMARTS-ExperimentJoint Simulation and Modelling for Aquisition, Requirements, Training and Support

UAV-Simulation

Referenzprojekte:

Virtual ELITEElectronic Warfare Live Training Exercise 2006

UAV-Simulation

Kopplung virtuelle Simulation – konstruktive Simulation

Ausblick auf weitere technische Möglichkeiten:

• Große Einsatzszenare mit zig-tausend Einzel-Elementen• „Gesamtkriegsschauplatz“

„MACRO“

Konstruktive SimulationGESI

HLA-Kopplung

„MICRO“• Einzelelement• Szenario-Ausschnitt

Virtuelle SimulationSTRIVETM

Z. B. zur Beantwortung der Frage:Was sind die Auswirkungen des UAV auf den Gesamt-Einsatz?

UAV-Simulation

X

HQ

XX

HQ

IHQ

NetOpFü – Einbindung von UAV in Daten- / Kommunikationsnetzwerke

NetOpFü-Simulation unter Berücksichtigung von •Bandbreiten•Verzögerungen•Redundanzen•Geografische Einflüsse•Elektronische Kampfführung•Etc.

Links

Ausblick auf weitere technische Möglichkeiten:

Anbindung der QualNet-Netzwerksimulation an STRIVETM

UAV-Simulation

21

Kopplung Simulation-FüInfoSys

Voraussetzung zur Abbildung von NetOpFü-Szenaren

CAE-Expertise: Zahlreiche Schnittstellen-Entwicklungen durchgeführt(unter Nutzung von Standards wie HLA und MIP)

Ausblick auf weitere technische Möglichkeiten:

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)

UAV-Simulation

Die Nutzung der Möglichkeiten die eine synthetische Umgebung bereitstelltWährend 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 – Nutzungsmöglichkeiten:

UAV-Simulation

Analyse, Forschung & Entwicklung

Einsatzraum

System of Systems

Org-Struktur?

Parameter?Plattform, Sensorik,

Bewaffnung

Einsatz-Grundsätze?

Wetter

Eingabe / Parametrisierung

Simulation

Antwort

Unterstützung bei der Untersuchung von Fragestellungen:

Mission

Gegner

UAV-Simulation – Nutzungsmöglichkeiten:

Einzeln / im Verbund

UAV-Simulation

Ausbildung von Operator und Missionskoordinator in:

• Bedienung der Flugsteuerung• Bedienung von Sensoren und Bewaffnung• Informationsauswertung• Einsatz von UAV‘s (Einzeln / im Verbund)

UAV-Simulation – Nutzungsmöglichkeiten:

Ausbildung

UAV-Simulation

Bei vorgegebenen Auftrag: Evaluierung / Variation von•Art des UAV•Art der Payload•Flugroute•Flughöhe•Flugabwehr•Datennetzwerk•Einsatz im Verbund (mit Lw, ...)•Etc.

Einsatz - Mission Rehearsal & Planning

UAV-Simulation – Nutzungsmöglichkeiten:

Kontrollstation /Einsatzzentrale

UAV-Simulation

UAV-Simulation – Nutzungsmöglichkeiten:

M&S-Unterstützung für alle Aspekte des UAV-Lebenszyklus’

CAE-UAV-Simulation

Bedarfsanalyse & Definition

Design

Ausbildung

Akquisition

Einsatz

Mission-Simulation:Alle UAV-Komponenten (inkl. Kontrollstation) im Zusammenwirkenin umfassenden Einsatzszenaren darstellbar.

Demonstration

UAV-Simulation

Zusammenfassung:

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

Das Rad muss nicht neu erfunden werden!

Hersteller-unabhängige Simulationstechnologie und Dienstleistungen!

UAV-Simulation

Dankefür Ihre Aufmerksamkeit!