Schneller und sicherer Fliegen

Der Flugverkehr in Europa nimmt zu. Durch eine Neuorganisation der Flugrouten und des Flugverkehrsmanagements sollen mehr Flüge im dichten Luftraum möglich sein und gleichzeitig die Sicherheit erhöht werden. Das österreichische Forschungsprojekt VAST – Virtual Airspace and Tower experimentiert mit neuen visuellen und akustischen Darstellungsformen zur Flugverkehrskontrolle für Fluglotsinnen und -lotsen, um den Technologiesprung in der europäischen Luftfahrt zu unterstützen.

Wenig Spielraum für große Innovationen

„Flugverkehrskontrolle ist ein komplexer, sicherheitskritischer Arbeitsbereich mit wenig Spielraum für große Innovationen. Fluglotsinnen und -lotsen arbeiten seit Jahrzehnten mit einer Technologie, die den Luftraum abstrahiert und zweidimensional darstellt: dem Radar und dessen grafischen Benutzeroberflächen“, sagt Gernot Rottermanner, Junior Researcher der Forschungsgruppe Media Computing am Institut für Creative\Media/Technologies der FH St. Pölten.

Wichtige Informationen wie Flughöhe und Zeit werden am Radarschirm nur durch eingeblendeten Text angezeigt. Dies zwinge die Lotsinnen und Lotsen die Situationsübersicht durch geistige Extraktion der angezeigten Informationen, zu erlangen und zu behalten. Erschwerend komme hinzu, dass die Interpolation der Flugzeugpositionsdaten nur alle ein bis vier Sekunden aktualisiert wird. Die kognitive Belastung der Lotsinnen und Lotsen sei dadurch sehr hoch.

Virtueller 3D-Flugraum

Gemeinsam mit Forscherinnen und Forschern der Fraunhofer Austria Research GmbH, der Firma Frequentis AG Wien und Kolleginnen und Kollegen an der FH St. Pölten hat Rottermanner daher neue Verfahren zur Darstellung des Luftraums entwickelt: Das Projekt „VAST – Virtual Airspace and Tower“ nutzt dafür modernste Visualisierungstechniken und -konzepte (Visual Computing) aus unterschiedlichen Gebieten der Medientechnik und akustische Komponenten. Dadurch soll der Flugverkehr in einem virtuellen Raum so abgebildet werden, dass die Situationsübersicht besser und einfacher zu erlangen ist als mit der bisherigen Technik.

Um das neue Verfahren zu testen und den Bedarf danach zu erfragen, hat das Projektteam Interviews mit deutschen, österreichischen und bulgarischen Fluglotsinnen und -lotsen durchgeführt, mehrere Prototypen zur zwei- und dreidimensionalen Darstellung des Luftraums entwickelt und diese mit Lotsinnen und Lotsen getestet. Das Projekt hat auch erhoben, wie die neue Technik die Effizienz im Sinne einer schnelleren Entscheidungsfindung und die Sicherheit beeinflusst.

Der Test zeigte in Bezug auf das Situationsbewusstsein und die Konflikterkennung, dass die dreidimensionale Darstellung in der subjektiven Bewertung der Lotsinnen und Lotsen schlechter abgeschnitten hat als die zweidimensionale, die objektiven Messungen aber genau umgekehrte Ergebnisse lieferten. Die Erkenntnisse daraus fließen derzeit in die Entwicklung eines voll funktionalen Prototypen ein, der im Herbst 2018 mit Fluglotsinnen und -lotsen getestet wird.

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 Verbesserung der Sicherheit um den Faktor vier vorsehen. SESAR ist eine von der Europäischen Kommission und von EUROCONTROL ins Leben gerufene Initiative zur Vereinheitlichung, Harmonisierung und Synchronisierung der Dienste im Rahmen des europäischen Flugverkehrsmanagements.

„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“, sagt Rottermanner.

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

Projekt VAST – Virtual Airspace and Tower

Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie im Rahmen des österreichischen FTI-Programm TAKE OFF für die Luftfahrt. Koordiniert wird das Projekt von der Fraunhofer Austria Research GmbH in Graz.

https://www.fhstp.ac.at/de/forschung/projekte/vast-virtual-airspace-and-tower