Hochautonome Systeme

Hochautonome Systeme

Autonome Systeme kennen ihren eigenen Zustand wie auch ihre Umgebung. Sie sind in der Lage, selbstständig (ohne äußere Einflüsse) zu planen, Entscheidungen zu treffen und auch auszuführen, um ein vorgegebenes Ziel zu erreichen. Dabei reagieren sie flexibel auf unvorhergesehene Ereignisse durch Anpassung der Planungsschritte, um die Systemsicherheit zu gewährleisten und gleichzeitig die vorgegebenen Ziele zu erreichen.

Das Problem stellt in diesem Fall der Weltraum an sich dar. Die Systeme treffen auf eine unendliche Größe, eine nicht zu beschreibene Vielzahl von Situationen, sowie auf bekannte und unbekannte Phänomene.

Satelliten und Raumsonden sind

  • Hochkomplexe Systeme mit einer Vielzahl an Instrumenten, die
  • Riesige Datenmengen produzieren (wissenschaftlich/technisch),
  • Große Entfernungen zurücklegen,
  • Lange Flug- und Missionszeiten sowie
  • Knapp bemessene Ressourcen haben und
  • Dynamischen Umgebungsbedingungen im Weltraum und auf anderen Planeten ausgesetzt sind.

Zur Erkundung des Sonnensystems und der Planeten legen Raumsonden während Missionszeiten von 10 Jahren und mehr Millionen Kilometer zurück. Entsprechend lange dauert die Übertragung von Funksignalen von der Erde zur Sonde und zurück (Minuten zum Mars, Stunden zu Saturn). Die gesendeten Datenmengen auszuwerten und weitere Aktivitäten der Sonde zu planen ist zeitintensiv und verursacht immense Kosten. Bei unvorhergesehenen Ereignissen und Fehlerfällen, welche die Systemsicherheit und den Missionserfolg gefährden und eine zeitnahe Reaktion des Systems erfordern, ist eine direkte Steuerung durch die Bodenkontrolle unmöglich.

Lösungsansatz: Der Einsatz von (Teil-) Autonomie in den Bereichen

  • Intelligente Wahrnehmung
  • Autonome Planung: Festlegung notwendiger Aktivitäten und zeitlicher Abfolge
  • Robuste Ausführung geplanter Aktivitäten

Robuste Ausführung geplanter Aktivitäten

führt dazu, dass

  • Betriebskosten reduziert werden
  • Wissenschaftlicher Nutzen einer Mission maximiert wird
  • Risiko des Missionsverlustes minimiert wird.