UAV-Technologien - ESG
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UAV-Technologien - ESG
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Unmanned Aerial Vehicle (<strong>UAV</strong>)<br />
– eine technologische Herausforderung<br />
Unmanned Aerial Vehicles (<strong>UAV</strong>s)<br />
spielen eine immer wichtigere Rolle<br />
in der militärischen Luftfahrt.<br />
Ihr Einsatzspektrum reicht von der<br />
Sensorplattform über das Relais bis<br />
hin zum Träger von Waffensystemen.<br />
<strong>UAV</strong>s bieten jedoch auch für die zivile<br />
Nutzung ein enormes Potenzial, zum<br />
Beispiel für hoheitliche, polizeiliche,<br />
umwelt- bzw. forstwirtschaftlich relevante<br />
Aufgaben. Als Beispiele hierfür<br />
sei die Überwachung von Grenzen<br />
oder ziviler Infrastrukturen, die Vermisstensuche,<br />
die Objekt-Verfolgung<br />
oder die Aufklärung von Verschmutzungen<br />
oder Brandherden genannt.<br />
Die Zulassung von <strong>UAV</strong>s und ihr<br />
operationeller Einsatz ist nur dann<br />
möglich, wenn ihr Sicherheitsniveau<br />
mindestens dem der bemannten<br />
Luftfahrt entspricht. Aufgrund der<br />
räumlichen Trennung von Fernführer<br />
und Fluggerät stellt dies hohe Anforderungen<br />
an alle Komponenten des<br />
Gesamtsystems <strong>UAV</strong>:<br />
Fluggerät mit Flight Control System<br />
Avioniksystem für ferngeführten<br />
und autonomen Betrieb<br />
Datenlink zur Führung und Datenübermittlung<br />
Bodenkontrollstation<br />
Die <strong>ESG</strong> als Technologieberater, Kompetenzcenter<br />
für Avioniksysteme und<br />
Spezialfirma für Missionsavionik und<br />
Simulation arbeitet intensiv an den<br />
dafür erforderlichen Schlüsseltechnologien.<br />
AkTiViTäTen Und<br />
kompeTenzen der eSG im<br />
<strong>UAV</strong> BereicH:<br />
Entwurf von Datenlinkkonzepten<br />
und Netzwerkmanagement<br />
Untersuchung von Sicherheitsaspekten<br />
bei der Datenübertragung<br />
Entwicklung autonomer Onboard<br />
Systemfunktionen für<br />
das Missionsmanagement<br />
Entwicklung der Mensch-Maschine-Schnittstelle<br />
für den<br />
Fernführer<br />
Untersuchung von neuartigen<br />
<strong>Technologien</strong> und operationeller<br />
Verfahren als Grundlage<br />
für Zertifizierungsrichtlinien<br />
<strong>UAV</strong>-<strong>Technologien</strong><br />
eSG-konzept<br />
Zur Bereitstellung intelligenter und<br />
autonomer Systemfunktionen hat die<br />
<strong>ESG</strong> ein Mission Management System<br />
(MMS) entwickelt. Das Konzept<br />
der <strong>ESG</strong> sieht vor, das <strong>UAV</strong> mit soviel<br />
eigener Intelligenz zu versehen, dass<br />
der steuernde Eingriff durch den<br />
Fernführer auf ein Minimum reduziert<br />
wird und das <strong>UAV</strong> im Notfall autonom<br />
agieren kann. Hierbei ist die intelligente<br />
On-board-Komponente nach<br />
dem Modell menschlichen Handelns<br />
realisiert.<br />
Dieses System ist in der Lage,<br />
die aktuelle Situation zu erfassen,<br />
Konflikte vor dem Hintergrund<br />
seiner aktuellen Aufgabe zu erkennen,<br />
Konfliktlösungen zu generieren<br />
und<br />
Konfliktlösungen durch den Operateur<br />
oder auch autonom auszuführen.
Funktionen mmS<br />
Das MMS ist als verteiltes System mit<br />
Anteilen im <strong>UAV</strong> und in der Bodenstation<br />
ausgelegt und weist folgende<br />
Funktionen auf:<br />
Situationsabhängige, autonomen<br />
Entscheidungsfindung als Schlüsselfunktion<br />
Autonome Verarbeitung aller Konfliktsituationen<br />
mit<br />
• Konflikterkennung auf Basis<br />
einer Funktionskette von Situationsdiagnose<br />
und Konfliktbewertung<br />
• Generierung von Konfliktlösungen<br />
und deren Ausführung in<br />
spezifischen Situationen (z.B.<br />
Notfall)<br />
Ausgabe von Empfehlungen zur<br />
Konfliktlösung für den Fernführer<br />
Vorhersage autonomen Systemverhaltens<br />
in der Bodenstation bei<br />
Datalink-Ausfall<br />
demonstration in Technologieprojekten<br />
Das Konzept dieses intelligenten<br />
MMS wurde in einem Demonstrator<br />
realisiert und sowohl in Simulationskampagnen<br />
als auch im Flugversuch<br />
erfolgreich erprobt.<br />
Als Schnittstelle zwischen Operateur<br />
und <strong>UAV</strong> wurde dabei die von<br />
der <strong>ESG</strong> entwickelte Bodenstation<br />
genutzt. Sie ermöglicht die Überwachung<br />
und Kontrolle des <strong>UAV</strong> sowie<br />
seiner Systeme.<br />
MMS-<br />
Bord<br />
MMS-Boden<br />
FMS<br />
Führungsdaten Zustandsdaten<br />
Datapool (Bord)<br />
FMS<br />
Versuchsergebnisse<br />
Datapool (Boden)<br />
Führungsdaten Zustandsdaten<br />
<strong>UAV</strong> Experimentalsystem<br />
Zustandsdaten<br />
AFCS<br />
ATHR<br />
Datenlink Bordsystem<br />
RMU<br />
FCU<br />
<strong>UAV</strong>s können zusammen mit zivilem<br />
Luftverkehr im kontrollierten<br />
Luftraum sicher betrieben werden.<br />
Das intelligente MMS ermöglicht<br />
die autonome Behandlung von<br />
Konfliktsituationen wie z.b. den<br />
Flug zu einem Ausweichflugplatz<br />
nach einem Datenlink Ausfall.<br />
<strong>UAV</strong><br />
Führungsdatenlink<br />
Voice<br />
Datenlink Bodensystem<br />
PFD<br />
ND<br />
CDU<br />
Führungssensorik<br />
Voice<br />
Boden Simulation<br />
<strong>UAV</strong> Bordsystem<br />
COM<br />
XPDR<br />
COM<br />
PTT<br />
Bodenkontrollstation<br />
eSG <strong>UAV</strong>-Leistungsspektrum:<br />
Durchführung von technischen<br />
und operativen Studien<br />
Untersuchung von Konzepten mit<br />
Hilfe der Simulation<br />
Realisierung von Demonstrationssystemen<br />
Erprobung von Experimentalsystemen<br />
ATc<br />
Weitere eSG <strong>UAV</strong> Aktivitäten<br />
Konzepte für abgesetzte, fliegende<br />
Sensorplattformen<br />
Untersuchungen zu kooperativen,<br />
autonomen Fähigkeiten von <strong>UAV</strong>s<br />
Untersuchung der Sense & Avoid<br />
Problematik<br />
Beteiligung in nationalen und internationalen<br />
Arbeitsgruppen zur<br />
<strong>UAV</strong> Thematik<br />
Turning system expertise into value eSG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH Telefon +49 89 92 16 - 0 aviation@esg.de www.esg.de
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