Drohnen

Bordautonom im dichten Verkehr unterwegs

8. Februar 2022, 13:47 Uhr | Kathrin Veigel

Was passiert eigentlich, wenn die Funkverbindung zur Drohne unterbrochen wird? Wie können Drohnen bordautonom auch im dichten Verkehr fliegen? Unter anderem mit diesen Fragen hat sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt im Rahmen des Projekts City-ATM beschäftigt.

In der letzten Phase des Projekts City-ATM haben sich die Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) darauf konzentriert, Verkehrsszenarien zu untersuchen, in denen eine große Anzahl unterschiedlich ausgestatteter Drohnen gemeinsam und konfliktfrei in einem Luftraum betrieben werden. Ende 2021 fanden am Nationalen Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme in Cochstedt die finalen Flugversuche mit mehreren Drohnen statt, bei denen die Forscher die entwickelten Funktionalitäten demonstrierten.

»Üblicherweise werden Drohnen vom Boden aus gesteuert und kontrolliert. Das klappt beim Hobbypiloten mit einer Funkfernbedienung und bei ständigem Sichtkontakt zur Drohne«, erklärt Dr. Alexander Kuenz vom DLR-Institut für Flugführung. Bei komplexeren Aufgaben für Drohnen kommen Bodenkontrollstationen zum Einsatz, wie sie auch im Projekt City-ATM entwickelt werden.

Aufgaben einer solchen Bodenkontrollstation sind die Planung, Steuerung und Überwachung der Flüge. So können die Forscher komplexe Missionen zusammenstellen und planen. Der daraus resultierende Flugweg wird dann zur jeweiligen Drohne geschickt. Der Pilot überwacht vom Boden aus die Durchführung der Mission. Dabei unterstützt ihn das System, indem es unter anderem Konfliktsituationen mit anderem Verkehr erkennt und vermeidet. Die betroffenen Drohnen erhalten dann modifizierte Flugwege.

Was aber passiert bei Problemen mit der Bodenkontrollstation, zum Beispiel wenn die Funkverbindung zur Drohne abreißt?

Drohnen müssen im Notfall autonom agieren können

Die Wissenschaftler statteten für solche Fälle nun exemplarisch eine Drohne mit neuen Funktionen aus, die den bordautonomen Flug im dichten Verkehr ermöglichen. Eine wichtige Voraussetzung hierfür: Die Drohne muss ihre eigene Flugbahn selbständig berechnen und im Bedarfsfall umplanen können. Außerdem erhielt sie ein weltweit einzigartiges 4D-Führungssystem. Dieses erlaubt ihr, einer Flugbahn präzise in den drei räumlichen Dimensionen und zeitlich (vierte Dimension) zu folgen.

So »weiß« die Drohne im Voraus, wann sie wo sein wird und kann zukünftige gefährliche Annäherungen mit umgebendem Flugverkehr frühzeitig erkennen und sicher und effizient vermeiden. Informationen über den gleichzeitig stattfindenden Flugverkehr, wie beispielsweise die zivile Luftfahrt, andere Drohnen oder Segelflieger, erhält die Drohne im City-ATM-System von einem Tracking-Server der Deutschen Flugsicherung DFS. Der Server sammelt den Verkehr entsprechend, wertet ihn aus und stellt ihn zur Verfügung.

»Andere Hindernisse, wie zum Beispiel Bäume, Masten oder Hügel werden von der Drohne über Lidar-Sensoren detektiert, die stetig den Raum vor der Drohne mit 3D-Laser abtasten«, erläutert Kuenz. »Ein Softwaremodul zur Konflikterkennung und -vermeidung an Bord plant den Flugweg der Drohne bei Bedarf um Hindernisse herum.«