Johann Uhrmann hat Informatik an der FH Landshut studiert.
Heute ist er Professor für "Informationssicherheit" an der Hochschule Landshut.
Task-based Multi UAV Guidance from the Helicopter Cockpit using Cognitive Automation
Die Dissertation beschäftigt sich mit der Entwicklung und Erprobung eines Systemansatzes zur Führung unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs) durch Erteilung von abstrakten Aufträgen durch einen menschlichen Operateur. Dazu wird das an der Professur für Flugmechanik & Flugführung entwickelte Softwareframework COSA (Cognitive System Architecture) verwendet, welches die Entwicklung kognitiver Agenten ermöglicht. Zentrale Aspekte der Arbeit sind dabei:
- die Ableitung eines Konzepts zur Führung von unbemannten Luftfahrzeugen durch Delegation von Aufträgen an einen kognitiven Softwareagenten. Dazu wird die Analogie zur Menschenführung in hierarchischen Organisationsstrukturen (z.B. Auftragstaktik im Militär) herangezogen und es werden die relevanten Implikationen der Mensch-Maschine-Interaktion und Aufgabenteilung untersucht. Hierbei wird ein Konzept implizit durch den Bediener adaptierbarer Aufgabenteilung vorgeschlagen.
- die Ableitung von funktionalen Anforderungen aus dem innovativen Anwenungsumfeld der multi-UAV Führung aus dem Cockpit eines bemannten Helikopters. Unter der Maßgabe der Invertierung der Führungsspanne (d.h. ein Bediener führt mehrere UAVs) wird eine Automatisierungslösung entwickelt und nachgewiesen, welche die Bewältigung der Aufgabe unter mittlerer subjektiver Beanspruchung („workload“) bei gleichzeitiger aktiver Einbindung des menschlichen Operateurs erlaubt.
- 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 die systematische Entwicklung des Systemansatzes der auftragsbasierten UAV-Führung, die Ableitung und Operationalisierung des benötigten Expertenwissens, die Bildung eines ablauffähigen Rechnermodells des Wissens und die Realisierung einer angepassten Mensch-Maschine-Schnittstelle im Cockpit.
Der Funktionsprototyp wurde unter den folgenden Gesichtspunkten erfolgreich evaluiert:
- Nachweis der Funktionsfähigkeit der Führung von gleichzeitig bis zu drei UAVs vom Hubschraubercockpit in einer luftgestützten Operation durch einen Bediener;
- Demonstration der auftragsbasierten Führung als Teilfunktion eines komplexen Gesamtsystems und des effektiven Zusammenwirkens mit gleichzeitig im Projektrahmen entwickelten Pilotenassistenzsystemen und einem automatischen Planungssystem im Hinblick auf eine Gesamtlösung im Zweimanncockpit;
- experimenteller Nachweis des Ansatzes im Mensch-Maschine-Experiment.
Damit ist in dieser Arbeit erstmalig der Nachweis gelungen, dass mehrere UAVs von einem Operateur im Cockpit eines bemannten Helikopters kognitiver Softwareagenten geführt werden können. Der kognitive Agent übernimmt dabei die Interpretation und Ausführung der gegebenen Aufträge an Bord der UAVs.
Promotionsausschuss:
Vorsitz: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Markus Klein
1. Berichterstatter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Axel Schulte
2. Berichterstatter: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Michael Herczeg, Dipl.-Inform. (Institut für Multimediale und Interaktive Systeme, Uni Lübeck)