UTOPIA II: Optimierte Flugplanung mittels stochastischer Flugbahnmodellierung

Projektinformationen

Gefördert durch die DFG
Projektlaufzeit von 3 Jahren seit Juli 2017

Mit dem Großprojekt Einheitlicher Europäischer Luftraum (Single European Sky, SES) und dem zugehörigen ATM-Masterplan der EUROCONTROL wird die Grundlage für die Ausgestaltung des zukünftigen Luftverkehrsmanagement (Air Traffic Management, ATM) in Europa ab 2020 gelegt. Ein Kernelement des ATM-Masterplans ist die Einführung einer nutzerseitig optimierten Flugtrajektorie und damit verbunden das 4D-Trajektorien-Management. Um Kenntnis über Präzision als auch Robustheit dieser Flugpläne zu erlangen und somit ein pünktliches, effizientes Verkehrssystem bereitstellen zu können, scheint die Einführung stochastischer Größen in die Planungsalgorithmen wertvoll. Ziel ist, alle relevanten Störgrößen statistisch zu modellieren und deren Wirkung auf die operationellen Prozesse bord- als auch bodenseitig zu bestimmen. Hierzu werden Monte-Carlo-Simulationen mit entsprechend befähigten AMAN- und SMAN-Unterstützungssystemen durchgeführt, die in einer ATM-Bord/Boden-Simulationsumgebung eingebettet sind. Es werden zahlreiche Betriebsszenarien entwickelt, um die Wirkung aller nun stochastisch modellierten Störgrößen auf die erhofft erhöhte Planungsleistung der Systeme in Abhängigkeit des Planungshorizontes bestimmen zu können. Die Bewertung erfolgt anhand vorliegender Metriken zu Sicherheit, Ökologie und Ökonomie. Das stochastische Flugplanungsmodell wird im Rahmen von Expertenworkshops mit Lotsen und Piloten abschließend methodisch validiert.

UTOPIA II ist die Fortsetzung von UTOPIA aus dem SESAR Workpackage E, nun gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

Publikationen

Thomas Zeh, Judith Rosenow, Richard Alligier, Harmut Fricke (2020): Prediction of the Propagation of Trajectory Uncertainty for Climbing Aircraft, 39th Digitial Avionics Systems Conference (DASC 2020), San Antonio, TX
Martin Lindner, Judith. Rosenow, Thomas Zeh, Hartmut Fricke, (2020): In-flight aircraft trajectory optimization within corridors defined by ensemble weather forecasts, Aerospace 2020, 7, 144.
Thomas Zeh, Judith Rosenow, Hartmut Fricke (2019): Interdependent Uncertainty Handling in Trajectory Prediction, Aerospace 6, no. 2: 15.
Martin Lindner, Thomas Zeh, Hartmut Fricke (2018): Reoptimization of 4D-Flight Trajectories During Flight Considering Forecast Uncertainties, 67. DGLR Kongress, Friedrichshafen, in Kooperation mit dem Forschungsprojekt ProfiFuel
Thomas Zeh, Judith Rosenow, Hartmut Fricke (2018): Innovative Luftraumüberwachung mittels stochastischer Flugbahnmodellierung, Ingenieurspiegel, 03/2018

Studentische Arbeiten

Analyse der durch den Kurvenflug induzierten zeitlichen und räumlichen Unschärfe von Luftfahrzeugtrajektorien, Diplomarbeit, 2021
Analyse des Einflusses verschiedener Konfigurationen auf die zeitliche und räumliche Unschärfe von Luftfahrzeugtrajektorien, Studienarbeit, 2019