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EP4090586B1

Military watercraft with sensors

Abstract

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EP4090586B1, drawing sheet 1
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Expires 11 January 2041.

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16 claims: 12 independent, 4 dependent

  1. 1
    Militärisches Wasserfahrzeug (100), beinhaltend:- mehrere Fahrzeugkomponenten (104-110), die jeweils einen oder mehrere Sensoren (112-120) beinhalten, wobei zumindest einige der Fahrzeugkomponenten zu einem Waffensystem (102), einer Antriebseinheit (104) und einem Navigationssystem (106) gehören, wobei die Sensoren zur Erfassung von Messwerten ausgebildet sind, wobei die Messwerte Betriebszustände der Fahrzeugkomponente, die den die Messwerte erfassenden Sensor beinhaltet, und Zustände des Wasserfahrzeugs oder seiner Umgebung angeben;- eine Datenbank (122), wobei in der Datenbank eine Historie von Messwerten der Sensoren in Verbindung mit einem Zeitstempel persistent und geschützt gespeichert sind;- ein elektronisches Automatisierungssystem (124), wobei das Automatisierungssystem ausgebildet ist zur automatischen und/oder semi-automatischen Steuerung von zumindest einer der Fahrzeugkomponenten in Echtzeit in Abhängigkeit von den Messwerten und/oder in Abhängigkeit von einer Nutzereingabe eines Nutzers, die in Antwort auf eine Ausgabe der Messwerte über eine Benutzerschnittstelle erfolgt;und - mehrere Analysemodule (260-268), die jeweils dazu ausgebildet sind, eine Analyse von zumindest einem Teil der in der Datenbank (122) gespeicherten Messwerte auszuführen, wobei die mehreren Analysemodule in mehreren unterschiedlichen Containern (212-230) und damit isoliert voneinander ausgeführt werden.
  2. 2
    Das militärische Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Wasserfahrzeug umfasst:- mehrere zu einem Rechnerverbund (126) miteinander vernetzte Computer (202-208), die im Verbund als Host so zusammenarbeiten, dass zumindest eine Instanz der Datenbank bereitgestellt wird;und - eine Containerverwaltungssoftware, wobei die Containerverwaltungssoftware konfiguriert ist zur automatisierten Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung mehrerer Container (212-230) auf den mehreren Computern auf eine Weise, dass die Computer jeweils als Hostsystem für ein oder mehrere Container dienen, wobei die Container voneinander isoliert sind.
  3. 3
    Das militärische Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, - wobei das Automatisierungssystem (124) einerseits und die ein oder mehreren Analysemodule (260-268) andererseits voneinander operativ entkoppelt sind;und/oder - wobei sowohl das Automatisierungssystem als auch die ein oder mehreren Analysemodule dazu ausgebildet sind, ihre jeweiligen Steuerungs- oder Analyse-Funktionen ohne Nutzung einer Internetverbindung auszuführen.
  4. 4
    Das militärische Wasserfahrzeug nach Anspruch 3, wobei die operative Entkopplung realisiert ist durch:- asynchrone Arbeitsweise von Automatisierungssystem einerseits und den ein oder mehreren Analysemodulen (260-268) andererseits;und/oder - asynchroner Schreib- oder Lesezugriff auf die Datenbank (122) durch das Automatisierungssystem oder durch einen operativ mit dem Automatisierungssystem verbundenen Dienst (288) einerseits und durch die ein oder mehreren Analysemodule (260-268) andererseits;und/oder - Instanziierung des Automatisierungssystems einerseits und der ein oder mehreren Analysemodule (260-268) andererseits auf unterschiedlichen Computern (202-208;290).
  5. 5
    Das militärische Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, wobei in jedem der Container (212-230) maximal eine Instanz von maximal einem Analysemodul (260-268) ausgeführt wird.
  6. 6
    Das militärische Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche in dessen Rückbezug auf Anspruch 2, wobei die Containerverwaltungssoftware (256) dazu konfiguriert ist, die Erzeugung von Containern (212-230) und die Instanziierung und das Beenden von Analysemodulen (260-268) so zu orchestrieren, dass:- bei Ausfall oder Unerreichbarkeit eines der Computer (202-208) automatisch auf einem anderen der Computer die Container und die Analysemodule gestartet werden, die durch den Ausfall oder die Unerreichbarkeit des einen Computers nicht mehr vorhanden oder erreichbar sind;und/oder - bei Überschreiten einer maximalen Zahl der aktuell auf den Computern laufenden Instanzen eines der Analysemodule automatisch eine dieser Instanzen zu beenden und/oder einen der Container, der eine Instanz dieses Analysemoduls beinhaltet, zu löschen;und/oder - bei Überschreiten einer vordefinierten maximalen Rechenlast eines der Computer automatisch zumindest einen auf diesem Computer gehosteten Container samt der darin laufende Analysemodulinstanz auf einen anderen der Computer zu migrieren;und/oder - bei Unterschreiten einer vordefinierten minimalen Rechenlast eines der Computer automatisch zumindest einen auf einem anderen der Computer gehosteten Container samt der darin laufende Analysemodulinstanz auf diesen Computer zu migrieren;und/oder - bei Überschreiten einer vordefinierten maximalen Rechenlast eines der Computer automatisch zumindest einen auf diesem Computer gehosteten Container samt der darin laufende Analysemodulinstanz zu identifizieren, eine Kopie dieses identifizierten Containers samt darin laufenden Analysemodul auf mindestens einem weiteren der Computer zu instanziieren;und Analysen unter Einbeziehung zumindest der Analysemodulinstanz in dem identifizierten Container und der weiteren instanziierten Analysemodulinstanz parallel auszuführen;und/oder - bei Unterschreiten einer vordefinierten minimalen Rechenlast eines der Computer automatisch zumindest einen auf einem anderen Computer gehosteten Container samt der darin laufende Analysemodulinstanz zu identifizieren eine Kopie dieses identifizierten Containers samt darin laufenden Analysemodul auf diesen einen Computer zu instanziieren;und Analysen unter Einbeziehung zumindest der Analysemodulinstanz in dem identifizierten Container und der weiteren instanziierten Analysemodulinstanz parallel auszuführen.
  7. 7
    Das militärische Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, wobei zumindest einigen der Analysemodule jeweils ein Teil der Daten der Datenbank spezifisch zugewiesen ist, wobei die Teile der Daten auf eine Weise geschützt gespeichert sind, dass nur dasjenige Analysemodul auf diese lesend und/oder schreibend zugreifen kann, welches diesem Teil der Daten zugewiesen ist.
  8. 8
    Das militärische Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, wobei mehrere (260, 262, 264;306, 314) der Analysemodule (260-268) jeweils einer (108;110) der Fahrzeugkomponenten spezifisch zugewiesen sind und dazu konfiguriert sind, zumindest die Messwerte, die von den ein oder mehreren Sensoren dieser einen Fahrzeugkomponente, der sie zugewiesen sind, erfasst werden, direkt oder indirekt über die Datenbank zu empfangen, zu analysieren und das Ergebnis der Analyse auszugeben.
  9. 9
    Das militärische Wasserfahrzeug nach Anspruch 8, wobei zumindest eines der mehreren Analysemodule, die einer der Fahrzeugkomponenten zugewiesen ist, dazu ausgebildet ist, eine Analyse durchzuführen, welche beinhaltet:- eine Erkennung aktueller oder künftiger kritischer Zustände der einen Fahrzeugkomponente;und/oder - eine Vorhersage der Zeit des Eintretens eines kritischen Zustands der einen Fahrzeugkomponente;und/oder - dem automatischen Identifizieren von ein oder mehreren Umgebungs-Parametern und/oder Fahrzeugkomponenten-Parametern, die ursächlich für einen kritischen Zustand der einen Fahrzeugkomponente sind;und/oder - eine Berechnung einer Handlungsempfehlung an einen Menschen in Bezug auf die eine Fahrzeugkomponente;und/oder - eine Berechnung eines Steuerbefehls an die eine Fahrzeugkomponente zur automatischen Durchführung des Steuerbefehls.
  10. 10
    Das militärische Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, - wobei die Sensoren von zumindest einer der Fahrzeugkomponenten zumindest einen kryptographischen Verschlüsselungsschlüssel (324, 322, 330, 328, 326, 332) beinhalten, - wobei eines der Analysemodule der zumindest einen Fahrzeugkomponente zugeordnet ist und einen zu diesem kryptographischen Verschlüsselungsschlüssel korrespondierenden Entschlüsselungsschlüssel (334, 336, 338, 340, 342, 344) beinhaltet;- wobei die Sensoren der zumindest einen Fahrzeugkomponente dazu ausgebildet sind, zumindest einige der von ihnen erfassten Messwerte in verschlüsselter Form in der Datenbank zu speichern und/oder direkt an das der zumindest einen Fahrzeugkomponente zugewiesene Analysemodul zu übermitteln;- wobei das zumindest eine Analysemodul dazu konfiguriert ist, die zumindest einigen Messwerte mit dem Entschlüsselungsschlüssel zu entschlüsseln und die entschlüsselten Daten zu analysieren.
  11. 11
    Das militärische Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, - wobei die Sensoren von zumindest einer der Fahrzeugkomponenten einen Signierschlüssel beinhalten;- wobei eines der Analysemodule der zumindest einen Fahrzeugkomponente zugeordnet ist und einen zu diesem Signierschlüssel korrespondierenden Signaturprüfschlüssel beinhaltet;- wobei die Sensoren der zumindest einen Fahrzeugkomponente dazu ausgebildet sind, zumindest einige der von ihnen erfassten Messwerte mit dem Signierschlüssel zu signieren und diese in signierter Form in der Datenbank zu speichern und/oder direkt an das der zumindest einen Fahrzeugkomponente zugewiesene Analysemodul zu übermitteln;- wobei das zumindest eine Analysemodul dazu konfiguriert ist, die zumindest einigen Messwerte mit dem Signaturprüfschlüssel zu prüfen und die signierten Daten nur dann zu analysieren, wenn die Signaturprüfung ergibt, dass die Signatur valide ist.
  12. 12
    Das militärische Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche , wobei zumindest eines der Analysemodule dazu ausgebildet ist, eine Analyse (z.B. Korrelationsanalyse, NN-basierte Vorhersage, regelbasierte Vorhersage, etc.) auf den Messwerten mehrerer unterschiedlicher Sensoren von mehreren unterschiedlichen Fahrzeugkomponenten durchzuführen, wobei die Analyse beinhaltet:- eine Erkennung aktueller oder künftiger kritischer Zustände von einer Fahrzeugkomponente;und/oder - eine Vorhersage der Zeit des Eintretens eines kritischen Zustands einer Fahrzeugkomponente;und/oder - dem automatischen Identifizieren von ein oder mehreren Umgebungs-Parametern und/oder Fahrzeugkomponenten-Parametern, die ursächlich für einen kritischen Zustand einer der Fahrzeugkomponenten sind;und/oder - eine Berechnung einer Handlungsempfehlung an einen Menschen;und/oder - eine Berechnung eines Steuerbefehls an eine der Fahrzeugkomponenten zur automatischen Durchführung des Steuerbefehls.
  13. 13
    Militärisches Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, - wobei eine der Fahrzeugkomponenten eine Ruderanlage mit einer Steuereinheit, ein oder mehreren steuerbordseitigen und ein oder mehreren backbordseitigen Rudern beinhaltet, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Lage und Bewegung der steuerbordseitigen und backbordseitigen Ruder durch senden von Steuerbefehlen an die steuerbordseitigen Ruder einerseits und an die backbordseitigen Ruder andererseits zu koordinieren, insbesondere zu synchronisieren, - wobei die Ruderanlage mehrere Sensoren beinhaltet, die zur Erfassung von Ruderanlage-Parameterwerten ausgebildet sind, wobei die Ruderanlage-Parameter zwei oder mehr der folgenden Messparameterwerte umfassen:aktuelle Lage der Ruder, Schwingungen der Ruder, Bewuchs der Ruder, Schwingungen von Komponenten der Ruderanlage, Schaltungszustände der Ruderanlage;- wobei ein oder mehrere der Fahrzeugkomponenten mehrere Sensoren beinhalten, die zur Erfassung von Umgebungs-Parameterwerten ausgebildet sind, wobei die Umgebungs-Parameter zwei oder mehr der folgenden Messparameterwerte umfassen: Wassertiefe, Seegang, Schiffsgeschwindigkeit;- wobei eines der Analysemodule ein Analysemodul für die verbesserte Steuerung der Ruderanlage ist und dazu ausgebildet ist, die Ruderanlage-Parameterwerte, die Umgebungs-Parameterwerte sowie Zeitdauern zwischen n einem Senden der Steuerbefehle von der Steuereinheit an die jeweiligen Ruder bis zur Umsetzung der Steuerbefehle zu analysieren, um Korrelationen zwischen den Zeitdauern, den Ruderanlage-Parameterwerten, und den Umgebungs-Parameterwerten zu erkennen und/oder um die Koordination der Ruder der Ruderanlage zu verbessern.
  14. 14
    Militärisches Wasserfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, - wobei eine der Fahrzeugkomponenten zumindest einen Sensor zur Erfassung von Schwingungen, insbesondere Vibrationen, dieser einen Fahrzeugkomponente beinhaltet, wobei die eine Fahrzeugkomponente insbesondere eine Radaranlage und/oder die Antriebseinheit ist, - wobei eines der Analysemodule dazu ausgebildet ist, die Schwingungen der einen Fahrzeugkomponente zu analysieren, um den aktuellen und oder künftigen Zustand einer anderen der Fahrzeugkomponenten zu berechnen, wobei die andere Fahrzeugkomponente insbesondere eine Ruderanlage ist;und/oder - wobei eines der Analysemodule dazu ausgebildet ist, die Schwingungen der einen Fahrzeugkomponente zu analysieren, um eine Steuerung der anderen der Fahrzeugkomponenten zu verbessern, wobei die andere Fahrzeugkomponente insbesondere eine Ruderanlage ist.
  15. 15
    Das militärische Wasserfahrzeug nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 1-14 in dessen Rückbezug auf Anspruch 2, wobei die Daten der Datenbank verteilt in verschiedenen Containern verschiedener Rechner gespeichert sind, wobei die Containerverwaltungssoftware dazu konfiguriert ist, die Erzeugung von Containern und die Speicherung, Replikation und Löschung der Daten in den Containern so zu orchestrieren, dass:- im Normalbetrieb die Daten der Datenbank in redundanter Weise so in den mehreren Computern verteilt gespeichert werden, sodass diese bei Ausfall von einem oder mehreren der Computer aus den in den übrigen Computern gespeicherten Daten rekonstruierbar sind;und/oder - bei Ausfall eines der Computer automatisch ein anderer der Computer, auf welchem eine Kopie derjenigen Teile der Daten, die in dem ausgefallenen Computer gespeichert waren, identifiziert wird, und die auf diesem anderen Computer enthaltenen Daten den Analysemodulen und der Automatisierungssystem bereitgestellt werden;und/oder - bei Ausfall eines der Computer automatisch Neuverteilung zumindest eines Teils der in mehreren Containern redundant und verteilt gespeicherten Daten derart, dass der bisherige Grad der Redundanz der Daten der Datenbank wiederhergestellt wird;und/oder - bei Überschreiten eines vordefinierten maximalen Speicherbedarfs in einem der Computer automatisch zumindest Teile der auf diesem Computer gespeicherten Daten der Datenbank auf einen anderen der Computer zu migrieren oder zu kopieren;und/oder - bei Unterschreiten einer vordefinierten minimalen Rechenlast eines der Computer automatisch zumindest einen der auf diesem einen Computer gehosteten Container zu löschen.
  16. 16
    System (150) umfassend:- mindestens zwei militärische Wasserfahrzeuge (100, 130, 132) gemäß einem der vorigen Ansprüche;- ein Computersystem (134) mit: ∘ einer Schnittstelle (136) zum sicheren Import des Inhalts der Datenbanken der mindestens zwei Wasserfahrzeuge;∘ eine Flottenanalysesoftware (138), wobei die Flottenanalysesoftware dazu ausgebildet ist, die Messwerte der Datenbanken der mindestens zwei Wasserfahrzeugen zu analysieren, wobei die Flottenanalysesoftware dazu konfiguriert ist, automatisch zu erkennen, ob die Messwerte unterschiedlicher Wasserfahrzuge von Fahrzeugkomponenten gleichen Typs erfasst wurden, wobei die Analyse umfasst: ▪ eine Erkennung desjenigen der Wasserfahrzeuge, dessen Gesamtheit an Fahrzeugkomponenten im besten oder schlechtesten Zustand ist im Hinblick auf zumindest ein technisches Bewertungskriterium;und/oder ▪ eine Erkennung kritischer Zustände von einer Fahrzeugkomponente in einem oder mehreren der Wasserfahrzeuge;und/oder ▪ eine Vorhersage der Zeit des Eintretens eines kritischen Zustands einer Fahrzeugkomponente in einem oder mehreren der Wasserfahrzeuge;und/oder ▪ dem automatischen Identifizieren von ein oder mehreren Umgebungs-Parametern und/oder Fahrzeugkomponenten-Parametern, die ursächlich für einen kritischen Zustand einer der Fahrzeugkomponenten in einem oder mehreren der Wasserfahrzeuge sind.
Independent claims16