Mixed-Reality Technologien in der Luftfahrt
Mixed-Reality-Technologien schaffen neue Möglichkeiten für realistisches, flexibles und kosteneffizientes Pilotentraining und zukünftige Anwendungen im Cockpit. Am Institut für Flugsystemtechnik werden dafür Simulationslösungen und Visualisierungssysteme entwickelt – für bemannte und unbemannte Luftfahrzeuge. Ziel ist ein sicherer, nachhaltiger Luftverkehr von morgen.
Flugsimulation mit Mixed-Reality-Technologie
Zukünftige Luftverkehrskonzepte setzen im Umfeld der stadtnahen Luftmobilität auf den Einsatz hochautomatisierter Kleinflugzeuge mit innovativen Antrieben. Damit für deren Betrieb jederzeit qualifizierte Pilotinnen und Piloten zur Verfügung stehen, werden moderne, praxisnahe Ausbildungskonzepte unter Einsatz von Flugsimulatoren entwickelt.
Virtual-Reality-Technologien (VR) und Mixed-Reality-Technologien (MR) versprechen hier zukunftsweisende Lösungen. Sie ermöglichen ein sicheres und kosteneffizientes Training mit hoher Immersion – also einem realistischen Eintauchen in eine simulierte Umgebung. Damit diese neuartigen Technologien beim Pilotentraining zum Einsatz kommen können, muss es auf Geräten stattfinden, die durch die Luftfahrtbehörden zertifiziert wurden.
Das Institut für Flugsystemtechnik entwickelt zudem gemeinsam mit Akteuren aus Industrie und Ausbildung innovative Simulationssysteme für den Bereich Advanced Air Mobility (AAM). Ziel ist ein realistisches, flexibles und nachhaltiges Pilotentraining.
Die Technologien werden auch in der Luftfahrzeugentwicklung eingesetzt – etwa beim S²TOL (kurzstartfähiger Tragschrauber) und dem FGAA (viersitziges Elektroflugzeug). Ihre flugmechanischen Modelle sind in die virtuelle Umgebung integriert und ermöglichen realitätsnahe Tests im digitalen Raum.
Integration von Augmented-, Virtual- und Mixed-Reality in zukünftige militärische Luftfahrzeuge
In militärischen Konflikten steigt der Einsatz von unbemannten Systemen und Sensoren und damit auch die zu bewältigende Datenmenge für die Besatzung im Cockpit von Missionsflugzeugen. Um den Besatzungen der Luftfahrzeuge die Durchführung der Missionen mit einem optimalen Situationsbewusstsein zu ermöglichen, wird an der Gestaltung von Kampfflugzeugcockpits inklusive der Integration von Helmdisplays mit Augmented-, Virtual- und Mixed-Reality geforscht.
Die Technologien werden in Flugsimulatoren getestet, wobei professionelle Wargamingsoftware genutzt wird, um die Eignung für den Einsatz in zukünftigen Konflikten zu untersuchen. Die Forschung wird in enger Zusammenarbeit mit der Bundeswehr durchgeführt und konzentriert sich dabei nicht nur auf dem Einsatz von Helmdisplays für Pilotinnen und Piloten, sondern auch auf deren Einsatz für Waffensystemoffiziere und Ladungsmeister von Transportflugzeugen.
Entwicklung neuartiger Visualisierung und Virtual- und Mixed-Reality Softwareframeworks
Die anschauliche Darstellung von Simulationsmodellen ist entscheidend für das Verständnis komplexer technischer Systeme. In der Luftfahrt spielt die Visualisierung – etwa von Instrumentenanzeigen oder Außensichten – eine zentrale Rolle für realistische Simulationserfahrungen und eine glaubwürdige Immersion.
Am Institut für Flugsystemtechnik wurde daher mit DLR SimVis eine eigene, leistungsfähige Visualisierungssoftware entwickelt. Sie ermöglicht die direkte, echtzeitfähige Darstellung von Simulationsdaten,beispielsweise aus Simulink oder Modelica, – und kann Inhalte aus verschiedenen Quellen in einer gemeinsamen Benutzeroberfläche zusammenführen.
DLR SimVis wird in hochdynamischen Bewegungssimulatoren ebenso eingesetzt wie an Bord von Forschungsflugzeugen. Dort dient sie nicht nur der Darstellung der virtuellen Umgebung, sondern kann auch zusätzliche Informationen für die Pilotinnen und Piloten einblenden, etwa in Form eines Head-Up-Displays.
Das flexible Software-Framework wird kontinuierlich an neue Anforderungen angepasst,insbesondere im Hinblick auf Anwendungen in Virtual Reality und Mixed Reality. Es ist dabei nicht auf Luftfahrtsysteme beschränkt: DLR SimVis wird auch für Bodenfahrzeuge, Robotersysteme, Satelliten oder Trägersysteme genutzt.
Mixed-Reality-Simulation für Drehflügler
Das Institut für Flugsystemtechnik forscht an einer neuen Technologie: Mixed Reality (MR) in der Hubschraubersimulation. Um der Herausforderung der Nachfrage von Pilotinnen und Piloten und einer höheren Flugsicherheit zu begegnen, suchen das Institut für Flugsystemtechnik und seine Projektpartner nach effizienteren und kosteneffektiveren Trainingsmöglichkeiten. Die MR-Technologie hat das Potenzial, traditionelle Simulatoren zu ergänzen, indem sie eine erschwingliche, bewegliche Trainingsplattform und eine sichere Trainingsumgebung für Hubschrauberpilotinnen und -piloten bietet.
Mixed-Reality für das unbemannte Fliegen
Im Bereich des unbemannten Fliegens lassen sich durch den Einsatz von Mixed-Realityentscheidende Vorteile erzielen, an deren Umsetzung am Institut intensiv gearbeitet wird. Besonders hervorzuheben ist der Einsatz von MR in der Ausbildung von Drohnenpilotinnen und -piloten als auch im laufenden Flugbetrieb durch Sicherheitspilotinnen und -piloten.
In der Ausbildung können realitätsnahe Szenarien simuliert werden, ohne dass ein Fluggerät benötigt wird. Dies ermöglicht ein risikofreies Training unter nahezu realen Bedingungen. Während des Betriebs lassen sich Echtzeitdaten direkt im Headset der Sicherheitspilotin oder des Sicherheitspiloten visualisieren. Auf dieser Grundlage kann er bei Bedarf jederzeit die Kontrolle über das Luftfahrzeug übernehmen, um einen sicheren Flugverlauf auch außerhalb der Sichtweite (BVLOS) zu gewährleisten.
Zu den aktuellen Herausforderungen in der Forschung zählen die sichere, stabile Verbindung und Übertragung von Daten, insbesondere über große Distanzen, die Akzeptanz und Usability von MR-Systemen bei Sicherheitspilotinnen und -piloten sowie die Unterstützung bei der Einhaltung und Gestaltung regulatorischer Rahmenbedingungen.
