Sichtbarkeit und Kommunikation sind die wesentlichen Pfeiler für einen sicheren Flugbetrieb. Kleine unbemannte Fluggeräte (UAV) in der Größenordnung bis 25 Kg werden vermehrt auch auf Flughäfen als kostengünstige Alternative für anfallende Wartungs- und Kalibrierungsarbeiten eingesetzt. Der gemeinsame Betrieb von unbemannten und bemannten Luftfahrzeugen in verkehrsreichen Lufträumen stellt jedoch eine große Herausforderung dar, weil das etablierte Prinzip „See and Avoid“ aufgrund des relativ kleinen UAV-Durchmessers insbesondere für den startenden und landenden Verkehr schwierig bis gar nicht umsetzbar ist. Im Rahmen des LuFo V.3 geförderten Forschungsprojekts MasterUAS hat die Universität der Bundeswehr München in Zusammenarbeit mit f.u.n.k.e. Avionics GmbH einen Multi-Mode-Transceiver (MMT) entwickelt, der neben einem zertifizierten Mode A/C/S Transponder mit ADS-B auch über einen Embedded-Rechner mit einer Mobilfunkschnittstelle verfügt. Integriert in ein UAV, kann der MMT die Sichtbarkeit des Fluggerätes sowohl im Kontext des bemannten Air Traffic Management (ATM) als auch in einem zukünftigen UAS Traffic Management (UTM) gewährleisten. Dieser multimodale Kommunikationsansatz wurde im Flugversuch mit zwei kommerziell verfügbaren UAS untersucht. Dazu wurde ein kleinräumiges LTE-Mobilfunknetz realisiert und darin ein kooperatives UTM-Netzwerk auf Basis des IoT-Protokolls MQTT (Message Queue Telemetry Transport) mit mehreren Teilnehmern (UTM-Server, UAS, Nutzer, Air Traffic Control, ADS-B Sender) abgebildet, um eine praxisnahe Testumgebung für ein mögliches zukünftiges Szenario zu schaffen. Als Anwendungsfall wurde der automatisierte Durchflug mehrerer UAV durch eine virtuelle Kontrollzone gewählt, bei dem neben der Einhaltung der Ein-/Ausflugregeln auch eine sprechfunkfreie Kommunikation mit ATC sowie ein kooperatives Kollisionsvermeidungsverfahren für bemannt/unbemannte Systeme untersucht wurde. Die Ergebnisse bestätigen den Sicherheitsgewinn des gewählten Ansatzes und zeigen die zusätzlichen Anwendungsmöglichkeiten der multimodalen Kommunikation auf. Die Anbindung des MMT an das Flight Management System ermöglicht ATC eine direkte Interaktion mit dem UAS über das UTM-Netzwerk, beispielsweise für die Schaltung der Transponder-Modi/Codes, die Übermittlung von Anflugfreigaben für Wegpunkte oder die Aktivierung von Notlandeverfahren. Gleichzeitig kann der Transponder zur Entlastung des Frequenzspektrums auf 1030/1090 MHz in Lastspitzen temporär deaktiviert werden, während die Kommunikation über die UTM-Verbindung weiterhin bestehen bleiben kann. Der gleichzeitige Betrieb beider Funktechnologien auf kleinstem Raum zeigte aber auch einige Probleme auf. So traten aufgrund der standardmäßigen hohen Sendeleistung des Transponders Verbindungsabbrüche im Mobilfunkmodul auf, was eine Reduzierung der Sendeleistung auf etwa 75W und eine Neuausrichtung der eingesetzten Antennen zueinander erforderlich machte. Zudem führten die unterschiedlich genutzten Bezugsebenen der barometrischen Höhenmessung von UAV (AGL) und Transponder (AMSL) zu Abweichungen in den übermittelten Höheninformationen. Durch Einbezug der meteorologischen Umgebungsbedingungen sowie der Umrechnung auf Standardluftdruck konnten jedoch beide Höhenmessungen harmonisiert werden. Es zeichnet sich ab, dass Mobilfunknetze eine wesentliche Komponente in zukünftigen UTM-Systemen darstellen werden. Gleichzeitig muss jedoch davon ausgegangen werden, dass auf absehbare Zeit das Transponderverfahren in Kombination mit ADS-B die primäre Technologie zur Kollisionsvermeidung in der bemannten Luftfahrt sein wird. Der vorgestellte multimodale Ansatz könnte einen sicheren UAS-Betrieb in beiden Welten ermöglichen.     «

Sichtbarkeit und Kommunikation sind die wesentlichen Pfeiler für einen sicheren Flugbetrieb. Kleine unbemannte Fluggeräte (UAV) in der Größenordnung bis 25 Kg werden vermehrt auch auf Flughäfen als kostengünstige Alternative für anfallende Wartungs- und Kalibrierungsarbeiten eingesetzt. Der gemeinsame Betrieb von unbemannten und bemannten Luftfahrzeugen in verkehrsreichen Lufträumen stellt jedoch eine große Herausforderung dar, weil das etablierte Prinzip „See and Avoid“ aufgrund des relativ kle...    »