Forschungser­gebnisse zu Kollisionsver­meidung zwischen Drohnen und Flugzeugen im Luftraum präsentiert

Das Forschungsprojekt „Air-Take-Off“ entwickelt Ansätze zur sicheren Integration unbemannter Luftfahrtsysteme im zivilen Luftverkehr. Die Erkenntnisse sind unter anderem für den Drohneneinsatz in Katastrophenfällen wie Waldbränden relevant.

Drohnen eröffnen vielfältige neue Möglichkeiten für Mobilitäts- und Logistikkonzepte, gleichzeitig steigt mit ihrer zunehmenden Nutzung die Bedeutung einer sicheren Integration in den bestehenden zivilen Luftraum. Das Forschungsprojekt „Air-Take-Off“ hat deshalb untersucht, wie bemannte Luftfahrzeuge und unbemannte Luftfahrtsysteme (UAS) sicher miteinander interagieren und mögliche Konflikte im Luftraum vermieden werden können.

Im Mittelpunkt von Air-Take-Off stand die Entwicklung von Lösungen zur Erkennung und Lokalisierung von Drohnen sowie zur automatisierten Konfliktvermeidung. Das Projekt untersuchte verschiedene technische Ansätze, um die Position und das Flugverhalten von Luftfahrzeugen möglichst zuverlässig zu erfassen und kritische Situationen frühzeitig zu erkennen. Der vollständige Projektbericht wird mit Projektende im Oktober vorgelegt.

„Mit Air-Take-Off konnten wir verschiedene Bausteine für eine sichere Interaktion von bemannter und unbemannter Luftfahrt entwickeln und unter realen Bedingungen erproben. Mit Hilfe dieser Technologien können wir vielfältige Anwendungsszenarien adressieren und die Verkehrssicherheit im Luftraum nachhaltig verbessern“, sagt Prof. Hartmut Fricke, Inhaber der Professur für Technologie und Logistik des Luftverkehrs an der Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“ und Projektleiter.

Technologien für den sicheren Drohnenbetrieb

Ein Teil der Forschungsarbeiten beschäftigte sich mit der kooperativen Erkennung von Luftfahrzeugen und unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs), wie zum Beispiel Drohnen, anhand ausgesendeter Positionsinformationen über übliche Transponder wie Mode S oder Remote Identification. Ergänzend wurden Verfahren zur nicht-kooperativen Erkennung untersucht: Kamerasysteme können Flugobjekte wie Flugzeuge, Drohnen, Vögel oder Ballons automatisch erkennen, unterscheiden und ihre Entfernung abschätzen. Ausgehend von diesem Luftlagebild stehen einem UAV mithilfe der an der TUD entwickelten Technologie ausreichend Daten zur Verfügung, um anderen Luftraumteilnehmern auszuweichen.

Anwendungsfelder in der Katastrophenbewältigung

Ein weiterer Schwerpunkt war die Entwicklung eines flugzeuggestützten Transport- und Auslasssystems für UAV. Dabei kann ein bemanntes Flugzeug eine Drohne zu einem bestimmten Einsatzgebiet transportieren und dort aussetzen. Derartige Anwendungen könnten beispielsweise bei der Unterstützung von Einsätzen in schwer zugänglichen Katastrophengebieten aus der Luft relevant sein – beispielsweise bei Waldbränden und beim Transport von Hilfsgütern in schwer zugängliche Gebiete. Diese Anwendungsidee gab dem Projekt auch seinen Namen: Air-Take-Off.

Nahtlose Kommunikation ermöglichen

Der räumlich nahe Einsatz von bemannten Flugzeugen bzw. unbemannten Drohnen erfordert eine zuverlässige Kommunikation, welche ebenfalls Gegenstand der Forschung war. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verglichen dafür unterschiedliche drahtlose Verbindungstechnologien, darunter WLAN und Mobilfunk. Dies ist ein entscheidender Baustein insbesondere für den Anwendungsfall in Katastrophengebieten, wenn die Zuverlässigkeit des Netzes am Boden nicht mehr gewährleistet werden kann. In diesem Fall dient das bemannte Flugzeug als Access Point für die Drohne, was mithilfe des 5G Campusnetzes demonstriert wurde.

Reallabor am Verkehrslandeplatz Kamenz

Der Verkehrslandeplatz Kamenz bildet dabei einen wichtigen Erprobungsstandort für die Forschung zur autonomen Luftmobilität. Dort stehen unter anderem ein mobiles 5G-Campusnetz, ein Kompetenzzentrum für autonomes Fliegen und das Forschungsflugzeug Cessna 172 der TUD als Technologie- und Testplattform zur Verfügung.

Hintergrund: Forschungsprojekt „Air-Take-Off“

Das Forschungsprojekt „Air-Take-Off“ hat eine Laufzeit von Juni 2024 bis Oktober 2026 und wurde im Rahmen der EFRE/JTF-Forschungs- und Entwicklungsförderung 2021–2027 mit insgesamt rund 2,1 Millionen Euro gefördert. Beteiligt waren die Professur für Technologie und Logistik des Luftverkehrs als Projektleitung, die Professur für Luftfahrzeugtechnik sowie der Vodafone Chair for Mobile Communications Systems der TUD.

Weitere Impressionen der Abschlusspräsentation im Mobility Magazine