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USEPE (U-space Separation in Europe)

USEPE ist ein SESAR Exploratory Research Projekt zur sicheren Separation von unbemannten Luftfahrzeugen im dicht gefüllten urbanen Luftraum, sowohl untereinander als auch von anderen, bemannten Luftfahrzeugen. Um dies auch in hochanspruchsvollen Umgebungen wie Städten zu gewährleisten, müssen zusätzliche Faktoren, wie die Nähe der Drohnen zu den Gebäuden und das Auftreten von extrem turbulenten Scherwinden in Straßenschluchten, im Separationskonzept beachtet werden. Zusätzlich werden maschinelle Lernalgorithmen auf ihre Eignung zur Automation des Separationsmanagements im betrachteten Luftraum evaluiert.

Als Antwort auf die möglichen neuen Geschäftsfelder, die aus der Nutzung von Drohnen für eine Vielzahl verschiedener Dienstleistungen entstehen können, hat das SESAR Joint Undertaking im Jahre 2017 seinen sogenannten U-space Blueprint veröffentlicht. Dieser definiert eine „Reihe von Diensten und spezifischen Prozeduren zur Unterstützung des sicheren, effizienten und geschützten Zugangs zum Luftraum für eine große Anzahl Drohnen“.

Forschungsschwerpunkt

Mit diesem Blueprint als Grundlage wird dem urbanen Lufttransport und damit der Menge an möglichen Anwendungsfeldern für Drohnen ein signifikantes Wachstum in den nächsten Jahren prognostiziert. Hierdurch steigt aber auch die Anzahl der simultan in einem Gebiet tätigen Luftfahrzeuge. Um den sicheren Einsatz aller im Luftraum befindlichen Systeme (sowohl bemannt als auch unbemannt) zu gewährleisten und gleichzeitig eine maximale Anzahl an parallelen Flügen zu erlauben, ist ein System nötig, das eine automatische Separation der Luftverkehrsteilnehmer mit sicheren Abständen ermöglicht. Diese Problemstellung wird in hochanspruchsvollen Umgebungen, wie z.B. Städten, durch die Nähe der Flugrouten zu hohen Gebäuden und anderen Strukturen erschwert, die sowohl selbst eine Gefahr für die Drohnen darstellen, als auch zusätzlich noch gefährliche, turbulente Scherwinde erzeugen.

Forschungsansatz

Unter Beachtung dieser Problemfelder wird USEPE Konzepte zur Separation von Drohnen (wie zum Beispiel der dichte-basierte DLR-Ansatz zur Luftraumaufteilung) erforschen und ein operationelles Konzept (Concept of Operations) entwickeln und simulieren. Um das implementierte Konzept auch für stark gefüllte Lufträume nutzbar zu machen, wird im Rahmen von USEPE der Einsatz von Algorithmen zum maschinellen Lernen erforscht, die zur Automation der sicheren Separation und der strategischen und taktischen Konfliktvermeidung zwischen Drohnen unter Beibehaltung der Luftraumkapazität eingesetzt werden können. Dies wird das U-space Separationsmanagement mit Fähigkeiten der künstlichen Intelligenz ausstatten, die von der European ATM Masterplan Roadmap für die Integration von Drohnen in alle Klassen des Luftraums vorgesehen sind.

Validierung

Um möglichst wertvolle Resultate zu erzielen, werden mögliche, reale Szenarien im Rahmen des Projekts definiert und hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit geprüft. Die geeignetsten davon werden anschließend implementiert und mittels der sogenannten European Operational Concept Validation Methodology validiert.

This project has received funding from the SESAR Joint Undertaking under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 890378.