DFS lässt Drohnen sicher fliegen

Der Straßenverkehr orientiert sich an Schildern, Ampeln und Verkehrsregeln. Beim bemannten Flugverkehr sorgen Lufträume, Flugrouten und vor allem die Flugverkehrskontrolle für geordnete Abläufe. Die unbemannte Luftfahrt braucht ebenfalls ein Verkehrssystem. Ein solches UAS Traffic Management System, kurz UTM, haben wir gemeinsam mit der Deutschen Telekom aufgebaut.

Verkehrsmanagement für Drohnen

Das Verkehrsmanagementsystem für Drohnen stellt die Position der Drohne zusammen mit dem Flugverkehr in der unmittelbaren Umgebung in einem Luftlagebild dar. Das UTM schafft so eine wesentliche Grundlage, um Drohnen wirtschaftlich sinnvoll einsetzen zu können: Es ermöglicht technisch das Fliegen außerhalb der Sichtweite.

Zur Ortung der Drohnen dient ein an der Drohne befestigtes LTE-Modem. Das sogenannte Hook-on-Device (HOD) sendet Positions-, Kamera- und Sensordaten per Mobilfunk. Auf demselben Weg empfängt es Steuer- sowie Missionsdaten und leitet sie an das Flugsystem weiter. Darüber hinaus empfangen zugehörige Bodensensoren die Transpondersignale über ADS-B (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) und dem Verkehrsinformations- und Kollisionsvermeidungssystem FLARM.

Um diese bislang einzigartige Ortungstechnologie zu vermarkten und alle weiteren Dienstleistungen rund um den Einsatz von Drohnen zu bündeln, hat die DFS zusammen mit der Deutschen Telekom das Joint-Venture-Unternehmen Droniq GmbH mit Sitz in Frankfurt am Main gegründet. Es bietet auf Basis der von der DFS entwickelten Technologien Dienstleistungen für nahezu alle Flugphasen im kommerziellen und privaten Drohneneinsatz an. Dazu gehört neben dem UTM-System auch die Beratung und Sicherheitsbewertungen für Flugvorhaben und Genehmigungsverfahren. 

www.droniq.de



Screenshot Droniq
© DFS


Aufbau des UTM-Systems 

Das UTM-System der DFS kann als Schichtenmodell betrachtet werden, bei der die einzelnen UTM-Funktionen aufeinander aufbauen.

  • Zentrale Datenbank 

    Datenbank mit allen registrierten UAS, den Drohnenbetreibern (Firmen oder Einzelpersonen), Flugplänen und geografischen Gegebenheiten. 

  • Kartierung / Kartografie 

    Aktuelle Luftraumdarstellung mit Topographie, Satellitenbildern oder Stadt- und Straßenkarten. Darüber hinaus können Flugverbotszonen, andere Lufträume und weitere relevante Informationen dargestellt werden. 

  • Positionsbestimmung und Flugwegverfolgung 

    Genaue Positionsbestimmung, zum Beispiel per Mobilfunk oder Transponder, sowie Detektion, fortlaufende Flugwegverfolgung (Tracking) und die Fusion unter anderem mit Höhen- und Geschwindigkeits- und Richtungsangaben aller Luftfahrzeuge (bemannt und unbemannt).

  • Missionsdaten-Verarbeitung 

    Digitale Erfassung der Flugpläne und Flugmissionsdaten unter anderem mit Startort, Startzeit, Flugroute und dem geplanten Ort der Landung. Das UTM-System prüft anhand dieser Daten, ob das Flugvorhaben allen Regeln und Luftraumgegebenheiten entspricht. Gegebenenfalls wird die Flugplanung angepasst.

  • Umweltdaten 

    Darstellung der Wetterverhältnisse wie Bodenwind und Niederschlag als auch des KP-Index. Die Planetarische Kennziffer misst die magnetische Wirkung der Sonneneinstrahlung, die sich wiederum auf die GPS-Verbindung auswirken kann.

  • Sicherheitsfunktionen 

    Anhand der gesammelten Daten aus den vorangegangenen Funktionen kann das UTM-System Konflikte frühzeitig erkennen und darstellen.

  • Missionsplanung 

    Auf der Basis der Missionsdaten beziehungsweise der Flugplanung und der identifizierten Konflikte ermittelt das UTM-System, welche Flugwegveränderungen einen Konflikt beheben können. 

  • Konflikterkennung und-vermeidung 

    In der weiteren Entwicklung könnte das UTM-System die Steuerbefehle zur Konfliktvermeidung voll automatisiert an die betreffende Drohne übermitteln.

  • Verkehrsflusssteuerung 

    Eine Verkehrsfluss-Vorhersage und -Steuerung wird in Zukunft die „Königsdisziplin“ aller UTM-Funktionen sein. Dabei ist denkbar, dass die potenziellen Konflikte und ihre passende Lösung schon so frühzeitig gesteuert werden, dass der reibungslose UAS-Verkehrsfluss zu jederzeit sichergestellt ist.

  • Benutzerschnittstelle HMI

    Letztlich erhält jeder UTM-Systemnutzer eine individuelle Benutzerschnittstelle. Das HMI (Human Maschine Interface) gibt eine Luftlage wieder, die unter anderem den bemannten zusammen mit dem unbemannten Luftverkehr darstellt. Es dient der Flugverkehrskontrolle zur Luftraumkoordination, den Behörden zu Genehmigungsverfahren und den Sicherheitsbehörden und -organisationen zur Überwachung des UAS-Verkehrs. Der UAS-Pilot erhält, zum Beispiel auf einem Smartphone oder Tablet, eine Luftlagedarstellung mit dem Luftverkehr in unmittelbarer Umgebung sowie allen relevanten Flug- und Luftrauminformationen.


U-Space-Projekte

Der U-Space ist ein geografisch abgegrenztes Gebiet mit speziellen Verkehrsregeln für Drohnen. Die U-Space-Regulierung ist ein
europäisches Regelwerk, das von den EU-Mitgliedsstatten umgesetzt werden muss.


U-Space Reallabor
© DFS


U-Space Reallabor am Hamburger Hafen

Mit dem Testprojekt „U-Space-Reallabor“ haben DFS und ihr Tochterunternehmen Droniq den deutschlandweit ersten U-Space-Luftraum am Hamburger Hafen realisiert. Das Reallabor hat gezeigt, dass der U-Space, so wie er in der EU-Regulierung vorgesehen ist, funktioniert. Die konkreten Ergebnisse wurden in einem Abschlussbericht zusammengefasst und dem Bundesverkehrsministerium zur Verfügung gestellt. Dieses hatte das Projekt initiiert und mit einer Million Euro gefördert.

U-Space Reallabor Hamburg 



LUV: Der optimale U-Space

Die DFS und ihr Tochterunternehmen Droniq haben in einem Projekt-Konsortium gemeinsam an der optimalen Umsetzung der U-Space-Verordnung gearbeitet. Das Vorhaben trug den Namen LUV - das steht für "Lösungen und Handlungsempfehlungen für die nationale Umsetzung der U-Space-Verordnung". 

luv-projekt.de



Drohnenflug
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