3D-Ansichten in der Flugsicherung für schnelleres und sichereres Fliegen

Arbeitserleichterung für Fluglots*innen

Durch eine Neuorganisation der Flugrouten und des europäischen Flugverkehrsmanagements sollen langfristig mehr Flüge im dichten Luftraum möglich sein und die Sicherheit erhöht werden. Das österreichische Forschungsprojekt „VAST – Virtual Airspace and Tower“ entwickelte und testete einen Prototypen mit neuen visuellen und akustischen Darstellungsformen zur Flugverkehrskontrolle, um Fluglots*innen die Arbeit zu erleichtern und den Technologiesprung in der europäischen Luftfahrt zu unterstützen.

Der im Projekt entwickelte funktionale und interaktive Prototyp verglich eine 2D- und eine 3D-Darstellung des Flugraums in Kombination mit akustischen Signalen. Ziel war herauszufinden, wie sich die Darstellungen auf die Situationsübersicht, die Arbeitsbelastung und die Performance der Lots*innen auswirken und welche Darstellungsform ihre Arbeit am meisten erleichtert.

„Die neuartige 3D-Darstellung schnitt bei den untersuchten Kriterien in einem vorgegebenen Szenario zumindest gleich gut oder besser ab als die zweidimensionale Darstellung. Die Testpersonen beurteilten die Situationsübersicht besser und empfanden die Arbeitsbelastung als geringer“, erklärt Gernot Rottermanner, Forscher am Institut für Creative\Media/Technologies der FH St. Pölten.

Wenig Spielraum für große Innovationen

Wichtige Informationen wie z. B. die Flughöhe werden derzeit am Radarschirm nur durch eingeblendeten Text angezeigt. Für die Situationsübersicht müssen die Lots*innen die angezeigten Informationen im Kopf kombinieren. Die kognitive Belastung ist sehr hoch, das Bewahren des Überblicks anstrengend. Erschwerend kommt hinzu, dass die Flugzeugpositionsdaten nur alle ein bis vier Sekunden aktualisiert werden.

„Flugverkehrskontrolle ist ein komplexer, sicherheitskritischer Arbeitsbereich mit wenig Spielraum für große Innovationen. Fluglots*innen arbeiten seit Jahrzehnten mit einer Technologie, die den Luftraum abstrahiert und zweidimensional darstellt: dem Radar und dessen grafischen Benutzeroberflächen“, sagt Rottermanner.

Virtueller 3D-Flugraum

Gemeinsam mit Forscher*innen der Fraunhofer Austria Research GmbH, der Firma Frequentis AG Wien, Aerospace Research der Universität Salzburg und Kolleg*innen an der FH St. Pölten hat Rottermanner neue Verfahren zur Darstellung des Luftraums entwickelt, die modernste Visualisierungstechniken und -konzepte (Visual Computing) und akustische Komponenten nutzen. Dadurch kann der Flugverkehr in einem virtuellen Raum so abgebildet werden, dass Lots*innen die Situationsübersicht besser und einfacher erfassen als mit der bisherigen Technik.

Um das neue Verfahren zu erproben und den Bedarf danach zu erfragen, hat das Projektteam Interviews sowie Tests mit Fluglots*innen aus drei verschiedenen Ländern durchgeführt.

Mehr Effizienz und Sicherheit

Hintergrund für das Projekt ist der Masterplan des Single European Sky ATM Research Programme (SESAR), dessen Ziele für den europäischen Luftraum eine Verdoppelung des Luftverkehrs, eine 30-prozentige Reduktion der Verspätungen und eine vierfach höhere Sicherheit vorsehen. SESAR ist eine von der Europäischen Kommission und von EUROCONTROL ins Leben gerufene Initiative, die Dienste im Rahmen des europäischen Flugverkehrsmanagements vereinfachen, harmonisieren und synchronisieren soll.

„Flugzeuge sollen sich in Zukunft auf einer perfekten Wurflinie in Form einer Parabel von A nach B bewegen statt wie bisher in Korridoren, bei denen Flugrouten einzelner Flugzeuge je nach Aufkommen immer wieder geändert werden müssen. Das ermöglicht mehr Flugzeuge im Luftraum und reduziert den Treibstoffverbrauch, erhöht aber die Anforderungen an die Flugverkehrskontrolle“, erklärt Rottermanner.

Das Projekt VAST entwickelte eine Technik, die den Technologiesprung der europäischen Luftfahrt auf diese sogenannten „4D-Trajektorien“ unterstützt und dem österreichischen Luftfahrtindustriestandort einen Wettbewerbsvorteil sichern könnte, indem es ihn für den zukünftigen, flächendeckenden Einsatz neuer Technologien vorbereitet.

Die Proband*innen hatten auch Bedenken hinsichtlich der 3D-Darstellung gezeigt. Um beurteilen zu können, ob diese Ergebnisse auch im größeren Maßstab halten und ob durch die neue Darstellung in 3D die Flugzeuge tatsächlich effizienter durch den Luftraum bewegt werden können, seien laut Rottermanner jedoch weitere Tests nötig. Im nun abgeschlossenen Versuch testeten 11 Fluglots*innen und 6 Medientechnik-Studierende den Prototypen.

Projekt VAST – Virtual Airspace and Tower

Das Projekt wurde gefördert vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie bzw. Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) im Rahmen des österreichischen FTI-Programm TAKE OFF für die Luftfahrt. Koordiniert wird das Projekt von der Fraunhofer Austria Research GmbH in Graz.
https://research.fhstp.ac.at/projekte/vast-virtual-airspace-and-tower

Über die Fachhochschule St. Pölten

Die Fachhochschule St. Pölten ist Anbieterin praxisbezogener und leistungsorientierter Hochschulausbildung in den sechs Themengebieten Medien & Wirtschaft, Medien & Digitale Technologien, Informatik & Security, Bahntechnologie & Mobilität, Gesundheit und Soziales. 25 Studiengänge und zahlreiche Weiterbildungslehrgänge bieten ca. 3400 Studierenden eine zukunftsweisende Ausbildung. Neben der Lehre widmet sich die FH St. Pölten intensiv der Forschung. Die wissenschaftliche Arbeit erfolgt zu den oben genannten Themen sowie institutsübergreifend und interdisziplinär. Die Studiengänge stehen in stetigem Austausch mit den Instituten, die laufend praxisnahe und anwendungsorientierte Forschungsprojekte entwickeln und umsetzen.

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