City-ATM: Forscher lassen Drohne autonom im "dichten Verkehr" fliegen
Wissenschaftler haben ein 4D-Führungssystem für unbemannte Flugobjekte entwickelt, das deren Einsatz auch dann erlaubt, wenn die Funkverbindung abreißt.
(Bild: Gorodenkoff/Shutterstock.com)
In der Abschlussphase des Projekts City-ATM für ein künftiges Luftraummanagement (Air Traffic Management – ATM) testeten Forscher vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Szenarien, in denen sich eine große Anzahl unterschiedlich ausgestatteter Drohnen konfliktfrei einen Verkehrsraum teilen kann. Den experimentellen Multicopter DexHawk statteten sie dafür mit neuen Funktionen aus, die den bordautonomen Flug im "dichten Verkehr" ermöglichen. Damit soll sich etwa das Problem des Abrisses einer Funkverbindung zu einer Drohne bewerkstelligen lassen.
"Üblicherweise werden Drohnen vom Boden aus gesteuert und kontrolliert", erläutert Alexander Kuenz vom DLR-Institut für Flugführung. "Das klappt beim Hobbypiloten mit einer Funkfernbedienung und bei ständigem Sichtkontakt zur Drohne." Bei komplexeren Aufgaben für solche unbemannten Flugsysteme kämen Bodenkontrollstationen zum Einsatz, "wie sie auch im Projekt City-ATM entwickelt werden". Deren Aufgabe sei es, entsprechende Flüge zu planen, steuern und zu überwachen. So können die Piloten komplexe Missionen zusammenstellen, den Flugweg zur jeweiligen Drohne schicken und die Mission vom Boden aus überwachen.
Im Notfall autonom
Im Notfall soll ein solches Objekt aber seine eigene Flugbahn selbständig berechnen und im Bedarfsfall umplanen können. Die Wissenschaftler entwickelten dafür ein "weltweit einzigartiges 4D-Führungssystem". Dieses erlaube es einer damit ausgestatteten Drohne wie DexHawk, einer Flugbahn präzise in den drei räumlichen Dimensionen und zeitlich (vierte Dimension) zu folgen. Damit "wisse" sie im Voraus, wann sie wo sein wird. Dies helfe, künftige gefährliche Annäherungen mit umgebendem Flugverkehr frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden.
Informationen über die zivile Luftfahrt, andere Drohnen oder Segelflieger erhält die Drohne im City-ATM-System von einem Tracking-Server der Deutschen Flugsicherung (DFS). Dieser sammelt den Verkehr, wertet ihn aus und stellt ihn zur Verfügung. Andere Hindernisse wie Bäume, Masten oder Hügel detektiere die Drohne über Lidar-Sensoren, die stetig den Raum ihr mit 3D-Laser abtasten. Ein Softwaremodul zur Konflikterkennung und -vermeidung an Bord plane den Flugweg bei Bedarf um Hindernisse herum.
Empfohlener redaktioneller Inhalt
Mit Ihrer Zustimmmung wird hier ein externes YouTube-Video (Google Ireland Limited) geladen.
Ich bin damit einverstanden, dass mir externe Inhalte angezeigt werden. Damit können personenbezogene Daten an Drittplattformen (Google Ireland Limited) übermittelt werden. Mehr dazu in unserer Datenschutzerklärung.
Im Dezember testeten die Forscher laut dem DLR DexHawk und die 4D-Führungsfunktionen erstmals erfolgreich trotz widriger Wetterbedingungen am Nationalen Erprobungszentrum in Cochstedt. Um dabei ein möglichst dichtes Verkehrsszenario zu simulieren, ergänzten die Wissenschaftler die realen vor Ort verfügbaren Drohnen um virtuelle, deren Standort und Flugbahnen sie einfach mit an die DFS durchgaben. Gefordert war dabei ein Mindestabstand von 20 Metern zwischen den Flugobjekten.
Dem Team zufolge zeigte sich, dass Flugszenarien möglich sind, bei denen in einem Quadratkilometer auf gleicher Höhe bis zu 85 Drohnen gleichzeitig sicher operieren können. Ferner habe es mit einer weiteren Experimentaldrohne ein neues Betriebskonzept demonstriert, um Flüge außerhalb der Sichtweite des Piloten unter den 2021 neu eingeführten rechtlichen Regeln zu ermöglichen. Dies stelle eine wichtige Basis für den Betrieb von Drohnen im urbanen Umfeld dar. Das Projekt, an dem auch die Firmen NXP, FlyNex, KopterKraft und Auterion sowie das Zentrum für angewandte Luftfahrtforschung beteiligt waren, habe so erfolgreich abgeschlossen werden können.
(vbr)
