22. Dezember 2020
Gemeinsam im Luftraum:

Pro­jekt Ci­ty-ATM ver­eint al­te und neue Luft­ver­kehrs­sys­te­me

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Aufnahme der Rauchfackel und Geofence-Illustration
Auf­nah­me der Rauch­fa­ckel und Ge­ofence-Il­lus­tra­ti­on
Bild 1/8, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Aufnahme der Rauchfackel und Geofence-Illustration

Ei­ne Droh­ne fliegt auf die Ge­fah­rensi­tua­ti­on zu, die be­reits durch ei­nen auf­ge­spann­ten Ge­ofence ge­schützt wird.
Ein Teil der eingesetzten Drohnen vor den Flughafengebäuden
Ein Teil der ein­ge­setz­ten Droh­nen vor den Flug­ha­fen­ge­bäu­den
Bild 2/8, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Ein Teil der eingesetzten Drohnen vor den Flughafengebäuden

Ort für die Ver­su­che war ei­ne große Wie­se zwi­schen Start­bahn und Roll­weg.
Drohne stoppt vor simulierter  Gefahrenzone
Droh­ne stoppt vor si­mu­lier­ter Ge­fah­ren­zo­ne
Bild 3/8, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Drohne stoppt vor simulierter Gefahrenzone

Ei­ne Droh­ne fliegt auf den durch Flat­ter­band am Bo­den ge­kenn­zeich­ne­ten Ge­fah­ren­be­reich zu und stoppt bord-au­to­nom am Rand des Ge­ofences.
Drohne kurz nach Versuchsstart
Droh­ne kurz nach Ver­suchs­start
Bild 4/8, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Drohne kurz nach Versuchsstart

Ei­ne Droh­ne fliegt auf den durch Flat­ter­band am Bo­den ge­kenn­zeich­ne­ten Ge­fah­ren­be­reich zu und stoppt bord-au­to­nom am Rand des Ge­ofences.
Drohne kurz nach Versuchsstart
Droh­ne kurz nach Ver­suchs­start
Bild 5/8, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Drohne kurz nach Versuchsstart

Das Ti­ming ist wich­tig – ei­ne Droh­ne war­tet nach Ver­suchs­start auf ih­ren Flug in Rich­tung Ge­fah­ren­zo­ne, um die kor­rek­te Funk­tio­na­li­tät zu va­li­die­ren.
Drohnen der beteiligten Institute und Partner
Droh­nen der be­tei­lig­ten In­sti­tu­te und Part­ner
Bild 6/8, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Drohnen der beteiligten Institute und Partner

Al­le an den Ver­su­chen be­tei­lig­ten Droh­nen der DLR-In­sti­tu­te für Op­ti­sche Sen­sor­sys­te­me, Flug­füh­rung, Flug­sys­tem­tech­nik und Kom­mu­ni­ka­ti­on und Na­vi­ga­ti­on so­wie der Fir­men NXP und Ko­pter­Kraft vor dem Na­tio­na­len Er­pro­bungs­zen­trum für un­be­mann­te Luft­fahrt­sys­te­me in Cochs­tedt.
Ein Teil der beteiligten Drohnen
Ein Teil der be­tei­lig­ten Droh­nen
Bild 7/8, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Ein Teil der beteiligten Drohnen

Ort für die Ver­su­che war ei­ne große Wie­se zwi­schen Start­bahn und Roll­weg.
Vorbereitungen der Versuchskampagne
Vor­be­rei­tun­gen der Ver­suchs­kam­pa­gne
Bild 8/8, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Vorbereitungen der Versuchskampagne

Vor je­dem Test­lauf wur­den die Droh­nen an­hand von Check­lis­ten auf ih­re rich­ti­ge Kon­fi­gu­ra­ti­on hin über­prüft.
  • Damit Drohnen, Lufttaxis und andere Luftfahrzeuge sich künftig nicht gefährden, entwickelt das DLR gemeinsam mit Partnern ein Managementkonzept.
  • Bei Versuchen in Cochstedt weichen die Luftfahrzeuge einer plötzlich auftretenden Gefahrenquelle aus.
  • Schwerpunkte: Luftfahrt, unbemanntes Fliegen

Wenn zukünftig Paketdrohnen, Lufttaxis und weitere unbemannte Luftfahrzeuge in unseren Städten fliegen, teilen sie sich den Raum mit den bemannten Luftverkehrssystemen. Um einen sicheren und effizienten Betrieb zwischen den alten und neuen „Verkehrsteilnehmern“ im urbanen Raum zu gewährleisten, müssen viele Randbedingungen beachtet und geklärt werden. Genau damit beschäftigen sich die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen im Projekt City-ATM, in dem das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit externen Partnern ein Managementkonzept für den Luftraum entwickelt.

„Mit dem Projekt City-ATM demonstrieren wir mit externen Partnern ein dichtebasiertes Luftraummanagementkonzept. Es bietet die Grundlage, um die unterschiedlichsten Luftfahrzeuge optimal im Luftraum zu nutzen“, sagt Prof. Dirk Kügler, Leiter des DLR-Instituts für Flugführung.

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Interaktion von Drohnen bei Gefahren - City-ATM Phase 2
Im Projekt City-ATM erarbeitet das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammen mit Partnern ein Luftraummanagement- und Verkehrssteuerungskonzept für die Integration von neuen Luftraumteilnehmern, wie unbemannte Luftfahrzeuge oder Lufttaxis, in den unkontrollierten Luftraum. In Phase 2...
Credit: © DLR

Gefahr erkennen und beseitigen

Im Herbst 2020 fanden nun am Nationalen Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme in Cochstedt Flugversuche mit dem City-ATM-System statt, bei denen getestet wurde, wie sich mehrere Drohnen beim Auftreten plötzlicher Gefahren sicher handhaben lassen. „Während sich drei Drohnen unserer Institute für Flugführung, Flugsystemtechnik und Kommunikation und Navigation bereits in der Luft befanden, wurde der Ausbruch eines Feuers mit Rauchbomben simuliert“, erklärt Dr. Alexander Kuenz vom DLR-Institut für Flugführung den Ablauf der Versuche. Der sich ausbreitende Rauch wurde von einer speziellen Drohne für Behörden und Organisationen mit Sicherungsaufgaben (BoS), betrieben vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme, entdeckt.

Nachdem das Feuer so erkannt wurde, erstellte der Operator der BoS-Drohne eine Flugverbotszone um das Feuer herum und lud diese Information auf einen zentralen Server der Firma FlyNex hoch. „Über diesen Server erfuhr die Bodenstation für unsere Drohnen von der Gefahrenzone“, erklärt Kuenz. „Das Gebiet wurde in die interne Datenbank eingepflegt, in der auch der lokale Flugverkehr von der DFS bereits eingespeist ist. So wurde unter anderem eine Konflikterkennung und -vermeidung mit den kontrollierten Drohnen ermöglicht.“ Zusätzlich wurde den drei bereits in der Luft befindlichen Drohnen die Gefahrenzone mitgeteilt. Sie erkannten eigenständig, ob sie sich nahe der Gefahrenzone befanden, hielten sofort ihre Position und warteten auf neue Anweisungen von der Bodenstation. Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen konnten dann die Drohnen um die Verbotszone herumführen. Die Versuche verliefen erfolgreich und vielversprechend“, freut sich Kuenz.

Flüge an der Hamburger Köhlbrandbrücke

Seit 2018 arbeiten mehrere Institute des DLR an der sicheren Integration neuer Luftraumteilnehmer. So gab es bereits im Jahr 2019 Versuche an der Köhlbrandbrücke in Hamburg. „In diesen Flugversuchen gemeinsam mit unseren Partnern haben wir zeigen können, wie die Kooperation und Kommunikation von Drohnen im komplexen Umfeld einer städtischen Brücke schon heute funktioniert“, erklärt Kuenz. „Neben der Erprobung des Gesamtsystems in mehreren Flügen konnte auch die beispielhafte Erkennung feiner Risse erfolgreich demonstriert werden. Der Schiffs- und Straßenverkehr lief dabei weiter.“

100 virtuelle Drohnen

Das Projekt City-ATM läuft noch bis Ende 2021. In der nächsten Versuchskampagne sollen dann einige physikalische, also reale, Drohnen in einem komplexen, größtenteils virtuellen, Verkehrsszenario mit etwa 100 Drohnen bewegt werden. Die Führung erfolgt sowohl vom Boden als auch bordautonom. Bis dahin rüsten die Wissenschaftler die Drohnen noch mit weiterer spezieller Technik aus. Die Versuche sollen Mitte des Jahres 2021 durchgeführt werden.

Im Projekt City-ATM arbeiten die DLR-Institute für Flugführung, für Flugsystemtechnik, für Kommunikation und Navigation, für Luft- und Raumfahrtmedizin und für Lufttransportsysteme mit zahlreichen externen Stakeholdern seit 2018 erfolgreich zusammen. Darunter sind die Firmen NXP, FlyNex, DFS, Kopterkraft und Auterion sowie das Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung und die Gesellschaft für Luftverkehrsinformatik.

Kontakt
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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Flug­füh­rung
    Lilienthalplatz 7
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