Andreas Rauschert hat Elektro- und Informationstechnik an der TU München studiert.
Heute ist er Entwicklungsingenieur bei TechConnect und BMW.
Cognitive Assistant System for UAV Guidance in Manned-Unmanned Teaming Flight Missions
Die Dissertation beschäftigt sich mit der Konzipierung, Entwicklung und Erprobung eines kognitiven Assistenzsystems für den militärischen Hubschrauberpiloten, welcher der Aufgabe nachgeht, mehrere unbemannte Luftfahrzeuge vom Cockpit des Hubschraubers aus zu führen. Dabei werden Assistenzfunktionen untersucht, welche die Aufmerksamkeit des Operateurs lenken, adaptive Aufgabenvereinfachungen vornehmen, sowie Aufgaben des Operateurs übernehmen können. Die zentralen Aspekte der Arbeit sind dabei:
- die Entwicklung eines Assistenzsystemkonzepts für den Arbeitsplatz des muli-UAV-Führers im Cockpit abgeleitet aus der allgemeinen, an der Professur für Flugmechanik & Flugführung erarbeiteten Theorie der „Dual-Mode Cognitive Automation“. Hierbei kommt der Unterstützung des Operateurs im Falle von Aufmerksamkeitsdefiziten und hoher mentaler Beanspruchung („workload“) eine besondere Bedeutung zu;
- die Konzipierung und Realisierung der Kernfunktionalität zur Implementierung von wissensbasierten Entscheidungen des Assistenzsystems auf der Basis einer unitären Architektur zur Modellierung kognitiven Verhaltens im Rechner. Hierbei handelte es sich um die an der Professur für Flugmechanik & Flugführung entwickelte „Cognitive System Architecture“ (COSA) mit der das Verhalten auf Basis expliziter Wissensmodelle generiert wird;
- die Implementation eines Labor-Funktionsprototyps und die Erprobung der Funktionalitäten in Experimenten mit Bundeswehrpiloten („human-in-the-loop“) in einer umfassenden Missions- und Cockpitsimulationsumgebung.
Die Dissertation beschreibt dazu die zu Grunde liegende Literatur zur Führung unbemannter Luftfahrzeuge, zu Assistenzsystemen und zu technischen, kognitiven Systemen. In der Konzeptfassung wird sowohl auf die funktionalen, sowie auf die architekturellen Merkmale eines solchen kognitiven Assistenzsystems eingegangen. Schließlich wird die Implementierung eines ablauffähigen Rechnermodells vorgestellt.
Der Funktionsprototyp wurde unter den folgenden Gesichtspunkten erfolgreich evaluiert:
- Nachweis der Funktionsfähigkeit der Operateurunterstützung bei der Führung von gleichzeitig bis zu drei UAVs vom Hubschraubercockpit in einer luftgestützten Operation durch einen Bediener;
- Demonstration des Assistenzsystems als Teilfunktion eines komplexen Gesamtsystems und des effektiven Zusammenwirkens mit der gleichzeitig im Projektrahmen entwickelten auftragsbasierten Führung und einem automatischen Planungssystem im Hinblick auf eine Gesamtlösung im Zweimanncockpit;
- experimenteller Nachweis des Ansatzes im Mensch-Maschine-Experiment.
Damit wird in dieser Dissertation erstmals ein wissensbasiertes Assistenzsystem für den luftgestützten multi-UAV-Operateur auf Basis einer kognitiven Systemarchitektur vorgestellt.
Promotionsausschuss:
Vorsitz: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. habil. Christian Kähler
1. Berichterstatter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Axel Schulte
2. Berichterstatter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Peter Hecker (Institut für Flugführung, TU Braunschweig)