Mit dem Inkrafttreten der U-Space-Verordnung im letzten Monat wurde ein großer Schritt in der sich schnell entwickelnden Drohnenbranche gemacht. Aber ist U-Space die Allzwecklösung, die diese Branche braucht? Für mich lautet die kurzfristige Antwort "Nein". Es gibt noch viele Herausforderungen, die angegangen werden müssen, bevor wir Drohnen im großen Maßstab einsetzen und die damit verbundenen wirtschaftlichen und sozialen Vorteile ernten können. Lassen Sie mich einige hervorheben.

1. Harmonisierte Vorschriften

Mit der Einführung der Vorschriften der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA) für unbemannte Luftfahrzeugsysteme (UAS) am 31. Dezember 2020 zielte man darauf ab, die Drohnenvorschriften in der Europäischen Union zu harmonisieren und es Unternehmen zu erleichtern, Drohnen in ihre Arbeitsabläufe zu integrieren. Und obwohl ich ein großer Befürworter der EASA-Vorschriften bin, sind diese Ziele noch nicht erreicht worden.

Der EASA-Rahmen hat UAS-Operationen in die offenen, spezifischen und zertifizierten Kategorien unterteilt. Diese Einteilung bietet einen guten Ansatz, bei dem risikoarme Operationen in der offenen Kategorie mit klaren Regeln und Einschränkungen und risikoreiche Operationen in der zertifizierten Kategorie mit Vorschriften ähnlich denen für bemannte Flugzeuge und klaren Anforderungen und Einschränkungen sind. Das Problem liegt in der spezifischen Kategorie, wo UAS-Operationen mit den größten erwarteten sozialen und wirtschaftlichen Vorteilen stattfinden.

Die spezifische Operationsrisikobewertung (SORA) wurde innerhalb dieser Kategorie eingeführt, um das Risiko eines bestimmten Operationstyps zu bewerten und die Anforderungen an Piloten, Flugzeuge und Organisationen festzulegen, um sichere Operationen durchzuführen. Obwohl SORA ein großartiges Werkzeug ist, ist es für Unternehmen ohne Erfahrung in der Luftfahrtindustrie oder anderen risikoreichen Branchen kompliziert zu verwenden und noch in Entwicklung, wobei viele Standards und empfohlene Praktiken fehlen.

Das Fehlen dieser Standards und empfohlenen Praktiken führt zu einer breiten Palette von Interpretationen unter den europäischen Zivilluftfahrtbehörden (CAAs). Dies beginnt mit dem erforderlichen Inhalt des Betriebskonzepts (ConOps) und erstreckt sich bis zur Interpretation der Bodengefahrenklasse (ein Hafen in Belgien gilt als bevölkertes Gebiet, während er in den Niederlanden als dünn besiedelt gilt), der Klassifizierung der Luftraumrisikoklasse (was stellt einen atypischen Luftraum dar?), den notwendigen Minderungen zur Reduzierung der ARC für BVLOS (beyond visual line-of-sight) Operationen und den Anforderungen zur Eindämmung, um zu verhindern, dass Drohnen benachbarten Luftraum oder Bodenbereiche betreten.

Diese Grauzonen machen es schwierig für UAS-Betreiber, SORA „korrekt“ anzuwenden, und für CAAs, Operationen in einheitlicher und effizienter Weise zu genehmigen, was zu langen Bearbeitungszeiten für Betriebsgenehmigungen führt. Dieses Problem betrifft auch den Prozess der grenzüberschreitenden Genehmigungen. Das Ziel der EASA-Vorschriften war es, ein gleiches Spielfeld für Drohnenoperationen in Europa zu schaffen, damit Betreiber ihre Operationen in allen Mitgliedstaaten problemlos durchführen können. Dies ist jedoch nicht die Realität, da UAS-Betreiber, die eine grenzüberschreitende Genehmigung beantragen, auf dieselben Probleme mit Interpretationsunterschieden unter den CAAs stoßen, was zu verzögerten oder abgesagten Operationen aufgrund hoher Kosten führt (d.h. es ist günstiger, einen „örtlichen Kerl“ zu mieten).

2. Lizenzen und Zertifikate

Die Übernahme von Drohnentechnologie in verschiedenen Branchen, von Ersthelfern bis hin zu großen Unternehmen in den Bereichen Öl und Gas, Bauwesen und Versorgungsunternehmen, ist beeindruckend. Organisationen beginnen oft mit einem kleinen Proof of Concept und skalieren dann schnell ihre Drohnenteams, um die Möglichkeiten für komplexere Drohnenoperationen in städtischen Gebieten und über große Entfernungen zu erkunden. Um diese Operationen durchzuführen, benötigen Organisationen hochqualifizierte und erfahrene Drohnenpiloten. Es kann jedoch schwierig sein, sicherzustellen, dass Sie einen kompetenten Drohnenpiloten einstellen. In der bemannten Luftfahrt gibt es ein klares System mit zugelassenen Ausbildungseinrichtungen, die Piloten für verschiedene Arten von Flugoperationen ausbilden, von rekreativen Einmotorflügen bis hin zu Fluggesellschaftsoperationen. Diese Piloten durchlaufen standardisierte Prüfungen für ihre Grundlizenzen und spezifischen Flugzeug- und Betriebsbewertungen.

In der spezifischen Kategorie fehlt dieses System noch. Es ist herausfordernd für Piloten, ihre Qualifikationen und Erfahrungen zu demonstrieren, insbesondere mit der breiten Palette von spezifischen Zuversichts- und Integritätsniveaus (SAIL), Standard-Szenarien (STS) und vordefinierten Risikobewertungen (PDRA). Es ist schwierig, den Typ und den Inhalt der erforderlichen Ausbildung und Schulung, das erforderliche Fähigkeitsniveau, um Prüfungen zu bestehen (falls vorhanden), und eine europaweit anerkannte Lizenz mit den richtigen Bewertungen zu bestimmen.

Eine ähnliche Situation besteht bei den Anforderungen an die Lufttüchtigkeit für Drohnen, die in der spezifischen Kategorie betrieben werden können. Operationen in den niedrigen Risikokategorien (SAIL I und II) erfordern nur, dass der Betreiber die Lufttüchtigkeit der Drohne erklärt, während Operationen in den mittleren Risikokategorien (SAIL III und IV) einen Design Verification Report (DVR) der EASA benötigen.

Eine DVR-Anforderung ist keine schlechte Idee, insbesondere für Operationen, die innerhalb dieser SAIL-Typen durchgeführt werden könnten. Es fehlen jedoch viele Standards und akzeptable Mittel zur Einhaltung oder sind für Drohnenbetreiber nicht erreichbar. Das Erhalten eines DVR erfordert eine große Menge an Daten und Informationen über das Design und die Herstellung des Flugzeugs, die Bodenstation und die Betriebssysteme und -dienste, die oft nicht vom Hersteller verfügbar sind. Darüber hinaus ist der Prozess der Erlangung eines DVR von der EASA langwierig und teuer.

Darüber hinaus gilt ein DVR nur für eine Art von Operation (ConOps), was es insbesondere für kleine Hersteller unattraktiv macht, den Prozess des Erwerbs eines DVR für ihre Flugzeuge zu beginnen. Derzeit verfügt der größte Drohnenhersteller über keine Drohnen, für die ein DVR ausgestellt wurde, was es UAS-Betreibern unmöglich macht, die erforderlichen Daten und Informationen zu erhalten oder die erforderliche Anzahl an Flugtests durchzuführen, und sie somit daran hindert, komplexere Operationen durchzuführen.

3. Geschäftsszenario

Wie erwähnt, wird die Einführung von U-Space ein großer Schritt zur Ermöglichung der sicheren und effizienten Integration einer großen Anzahl von Drohnenflügen in unserem unteren Luftraum sein. Für die heutigen Operationen, die hauptsächlich manuell und innerhalb der Sichtlinie (VLOS) von mindestens einem Ferngedienten und oft einem oder mehreren zusätzlichen Beobachtern durchgeführt werden, wird U-Space jedoch nicht notwendig sein. Wenn wir "wollen", dass eine große Anzahl von Drohnenflügen Realität wird, muss dies aus wirtschaftlicher und sozialer Sicht Sinn machen.

Um dies zu erreichen, benötigen wir - mindestens - einige Dinge: BVLOS-Operationen, Automatisierung von Flugoperationen und Automatisierung der Datenverarbeitung. In jedem Geschäft ist Skalierung oft erforderlich, um die Effizienz zu steigern, und dasselbe gilt für die Drohnenbranche. Die heutigen Operationen werden meist innerhalb der Sichtlinie des Ferngedienten durchgeführt, da BVLOS in vielen Ländern noch nicht ohne Schließung des Luftraums, in dem die Drohne betrieben wird, erlaubt ist. Ich muss zugeben, dass dies Sinn macht, solange es keine Anforderung gibt, dass bemannte und unbemannte Flugzeuge ihre Positionen gegenseitig übertragen, und die Standards für die dafür erforderliche Technologie noch fehlen. Glücklicherweise sehen wir in diesem Bereich sowohl von regulatorischer als auch technologischer Seite viel Fortschritt, sodass dieses Problem hoffentlich in den kommenden Jahren gelöst wird.

Allerdings reicht es nicht aus, sich nur gegenseitig zu „sehen“; es muss fortschrittliche Technologie entwickelt werden, um Kollisionen taktisch zu vermeiden, insbesondere bei der Durchführung von Operationen ohne direkten Befehls- und Kontrolllink zwischen dem Flugzeug und der Bodenstation, wie über 4G/5G oder Satellitenlinks. Diese Form der Automatisierung ermöglicht es dem Piloten, eine überwachende Rolle einzunehmen, anstatt das Flugzeug aktiv zu steuern. Während der Pilot allmählich aus der Schleife herausgenommen wird, wird letztendlich ein Pilot in der Lage sein, mehrere Drohnen gleichzeitig zu bedienen. Diese Kombination aus mehr mit weniger Menschen zu erreichen und größere Entfernungen zu überwinden, wird die Chancen auf ein positives Geschäftsszenario für viele komplexe Operationen erhöhen, einschließlich der viel gepriesenen „Letzten Meile“-Lieferung durch Drohnen.

Es ist eine Sache, Drohnen hochautomatisiert und BVLOS zu fliegen, aber die gesammelten Daten schnell in handlungsfähige Daten umzuwandeln, ist eine andere. Die Verarbeitung von Drohnendaten erfordert heute oft einen hochgradig manuellen Prozess, um die Daten von der Drohne auf einen Computer zu übertragen, sie auf eine (Cloud-) Plattform hochzuladen und in ein Endprodukt zu verarbeiten. Internetverbundene Drohnen, kombiniert mit zunehmender Rechenleistung und künstlicher Intelligenz, werden diesen Prozess in den kommenden Jahren optimieren und für die meisten Organisationen von entscheidender Bedeutung sein, um ein positives Geschäftsszenario zu haben.

4. Soziale Akzeptanz

Angenommen, alle regulatorischen und technologischen Hindernisse, die Wachstum ermöglichen würden, wurden überwunden und die Geschäftsszenarien erweisen sich als positiv. In diesem Szenario würden wir einen erheblichen Anstieg der Nutzung von Drohnen im unteren Luftraum sehen, nicht nur in ländlichen Gebieten, sondern auch in Städten. Für diejenigen in der Drohnenbranche wäre dies kein großes Problem, aber die Meinung der Allgemeinheit über Drohnen ist (noch) nicht positiv, wie viele Studien zeigen.

Dies stellt eine große Herausforderung für unsere Branche dar, da wir den Wert von Drohnen nicht nur einigen wenigen, sondern der gesamten Gesellschaft demonstrieren müssen, während wir die Nachteile, wie Lärm und visuelle Verschmutzung, minimieren. Zum Beispiel wissen viele Menschen nicht, wie Drohnen von Ersthelfern, wie Feuerwehren und Polizeibehörden, genutzt werden, um bei Brandbekämpfung, Kriminalitätsverhütung, Such- und Rettungsaktionen und der Wartung von Infrastrukturen zu helfen, um nur einige zu nennen. Es liegt an uns in der Branche und den Nutzern dieser Technologie, die Öffentlichkeit über diese Vorteile aufzuklären und die negative Wahrnehmung, die Menschen von Drohnen haben, zu ändern.

Allerdings reicht es nicht aus, nur den Wert von Drohnen zu präsentieren. Wir müssen auch überlegen, wie wir Drohnen in unsere Gesellschaft integrieren können, auf eine Weise, die soziale und wirtschaftliche Vorteile in Einklang bringt. Dies könnte bedeuten, Drohnen auf bestimmte Bereiche oder Routen innerhalb von Städten zu beschränken, die Anzahl der erlaubten Drohnen zu begrenzen oder technische Anforderungen zu setzen, wie z.B. Schallpegelgrenzen. Wie bei der bemannten Luftfahrt erfordert dies eine Kombination aus technologischen Fortschritten und der Entwicklung der richtigen Verfahren.

Schlussfolgerung

Nach der Lektüre meiner obigen Gedanken könnten Sie denken, dass ich pessimistisch über die Zukunft der Drohnenbranche bin, aber es ist genau das Gegenteil der Fall. Innovation dauert immer länger als ursprünglich erwartet, insbesondere in einer stark regulierten Umgebung wie der Luftfahrt. Das Tempo, mit dem die regulatorischen Rahmen für UAS-Operationen und U-Space von der EASA (und somit den EU-Mitgliedstaaten) aufgestellt wurden, ist bemerkenswert. Natürlich fehlen noch viele Standards, und die Branche kann ihr volles Potenzial noch nicht ausschöpfen, aber dies ist nur eine Frage von wenigen Jahren. Jahre, die die Branche auch benötigt, um neue und verbesserte Technologien zu entwickeln, wie Batterietechnologie und leisere Rotordesigns, und um Geschäftsmodelle zu verfeinern, wie Drohnenlieferung und U-Space. Daher bin ich tatsächlich sehr optimistisch, dass die Zukunft der Drohnenbranche vielversprechend ist und dass wir als Gesellschaft stark von der unbemannten Luftfahrttechnologie profitieren werden.

© Luft- und Raumfahrtfertigung

Ab dem 26. Januar 2023 wird der U-Space-Regulierungsrahmen in Europa in Kraft treten. Die Ausweisung des U-Space wird jedoch nicht sofort folgen. Es ist wichtig, dass lokale Regierungen, Luftfahrt-Diensteanbieter (ANSPs) und Betreiber von unbemannten Luftfahrzeugsystemen (UAS) die Auswirkungen des U-Space-Luftraums berücksichtigen. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Beziehung zwischen U-Space und der spezifischen Operationen-Risikoanalyse (SORA).

SORA-Ansatz

Der SORA-Ansatz beinhaltet das Luft-Risikomodell, das das Risiko eines Begegnungs mit bemanntem Flugverkehr bewertet. Das Prinzip basiert auf der Definition der anfänglichen Luft-Risikoklasse (ARC) des Betriebsvolumens, wobei geeignete Minderungen die anfängliche ARC auf eine verbleibende (endgültige) ARC reduzieren können. Gemeinsam mit der Bodenrisikoklasse (GRC) wird das endgültige spezifische Assurance- und Integrity-Niveau (SAIL) bestimmt. Dieses Ergebnis stellt das Risiko der UAS-Operationen dar und die entsprechenden Anforderungen (Operative Sicherheitsziele, OSOs) für den Betrieb.

Die Europäische Agentur für Flugsicherheit (EASA) definiert die ARC als eine "qualitative Klassifizierung der Häufigkeit, mit der ein UAS ein bemanntes Flugzeug im typischen generalisierten zivilen Luftraum begegnen würde." Die ARC kann in vier Ebenen (ARC-a, -b, -c, -d) unterteilt werden, wobei das Risiko einer Kollision zwischen einem UAS und einem bemannten Flugzeug zunimmt. Sie kann anhand des Entscheidungsbaums ermittelt werden, wie er in der Verordnung EU 2019/947 (Unmanned Aircraft Systems) veröffentlicht wurde.

Die Reduzierung der anfänglichen ARC kann durch Anwendung strategischer Minderungen durch Betriebsbeschränkungen (seitens des UAS-Betreibers) oder durch gemeinsame Strukturen und Regeln (z. B. Luftraumstruktur und/oder Verkehrsverfahren) erreicht werden. Das verbleibende Risiko kann durch taktische Minderungen, die für Operationen jenseits der Sichtlinie (BVLOS) gelten, weiter gemindert werden. Für (erweiterte) Sichtflüge kann das Prinzip „sehen und vermeiden“ beibehalten werden, indem man das UAS im Auge behält.

U-Space innerhalb des SORA-Modells

Innerhalb der SORA-Methodik erlaubt das Luft-Risikomodell Minderungen, die aus den im U-Space-Luftraum bereitgestellten Diensten stammen. Da SORA 2.0 in den frühen Entwicklungsphasen des U-Space veröffentlicht wurde, behandelte das Modell die Rolle von U-Space innerhalb von SORA nicht weiter. Mit der Umsetzung der Verordnung EU 2021/664 (U-Space-Regulierung) und den entsprechenden annehmbaren Mitteln zur Einhaltung (AMC) und den Leitmaterialien (GM) gibt EASA eine Empfehlung zur verbleibenden ARC nach der Implementierung des U-Space: „Es wird empfohlen, für U-Space in kontrolliertem und unkontrolliertem Luftraum eine verbleibende 'ARC-b' anzuwenden.“ Die zuständige Behörde entscheidet, ob sie die Empfehlung annimmt.

Ohne U-Space wird ARC-b als der Luftraum unter 500 ft in unkontrolliertem Luftraum über ländlichen Gebieten definiert. Die Empfehlung von ARC-b für U-Space basiert darauf, dass strategische und taktische Mittel angewandt wurden, die die Implementierung des U-Space-Luftraums unterstützen. Daher muss nachgewiesen werden, dass das U-Space-Luftraumvolumen einschließlich der Dienste mit ARC-b-Operationen vergleichbar ist, um von der ARC-Reduzierung zu profitieren (ein ähnlicher Ansatz zur Reduzierung der ARC ohne U-Space-Dienste).

Diese Betriebsbedingung (die Reduzierung auf ARC-b) wird durch die U-Space-Luftraum-Risikoanalyse bestimmt. Die Risikoanalyse deckt sowohl Boden- als auch Luft-Risiken ab und berücksichtigt Sicherheits-, Privatsphäre-, Sicherheits- und Umweltaspekte. Das Ergebnis der Risikoanalyse, einschließlich der Ergebnisse der Stakeholder-Anhörungen, wird in einem U-Space-Entwicklungsplan an den Mitgliedstaat resultieren, der die Leistungsanforderungen des U-Space-Luftraums enthält.

Die folgenden Abschnitte werden die Beziehung zwischen U-Space und den SORA-Minderungen weiter behandeln.

Strategische U-Space-Minderungen durch gemeinsame Struktur und Regeln

Der U-Space-Flugautorisierungsdienst (der ein obligatorischer U-Space-Dienst ist) kann als strategische Minderung verwendet werden, um UAS und bemannte Flugzeuge (und andere UAS-Flüge) zu trennen. Da der UAS-Betreiber den Luftraum nicht kontrolliert, muss der Betreiber einen Flugplan einreichen, der vom U-Space-Serviceanbieter (USSP) gegen geplante und bereits in der Luft befindliche Flüge überprüft wird. Dies ist ein Beispiel einer Minderung durch gemeinsame Luftraumstruktur (U-Space). Basierend auf dem Flugautorisierungsprozess garantiert der USSP die Trennung durch prozedurale Kontrolle im Luftraum.

Taktische U-Space-Minderungen

Während U-Space als Verkehrsmanagementsystem für UAS-Operationen genutzt wird, die zunächst unter 500 ft erfolgen, können traditionelle bemannte Flugzeuge trotzdem innerhalb des U-Space operieren, sofern sie die Verordnung EU 2021/666 für E-Konspektivität einhalten. Die Verordnung 666 erfordert, dass bemannte Flugzeuge, die im U-Space-Luftraum operieren, sich dem USSP elektronisch sichtbar machen. Dieses Prinzip gilt für unkontrollierten Luftraum.

Für kontrollierten Luftraum gilt die Verordnung EU 2021/665. Da der Verkehr im U-Space-Luftraum bekannt sein wird (durch den Dienst zur Netzwerkidentifikation und Detektionssysteme), kann das Risiko von Begegnungen mit bemanntem Verkehr durch das Konzept der Dynamischen Umkonfiguration gemindert werden. Das Konzept zielt darauf ab, bemannten und unbemannten Verkehr innerhalb des U-Space-Luftraums zu trennen. Es erfordert die Zusammenarbeit zwischen dem USSP (oder mehreren USSPs, falls zutreffend) und dem ANSP.

Leistungsanforderungen der taktischen Minderung (TMPR)

Für BVLOS-Operationen (jenseits der Sichtlinie) muss der UAS-Betreiber nachweisen, dass er die TMPRs erfüllt. U-Space ändert diesen Prozess nicht, bietet jedoch zusätzliche Möglichkeiten, die Anforderungen an die Erkennung zu erfüllen. Der Betreiber kann sich auf den U-Space-Verkehrsinformationsdienst als Mittel zur Erkennung des Verkehrs im Bereich verlassen, sodass er UAS-Betreibern Unterstützung bietet, Kollisionen mit bemanntem (und unbemanntem) Verkehr zu vermeiden. Es hebt somit die Bedeutung des vom USSP bereitgestellten Verkehrsinformationsdienstes für den UAS-Betreiber hervor in Bezug auf die Luft-Risikominderung innerhalb der SORA.

Der Dienst überträgt jedoch nicht die Verantwortung für den Betrieb auf den USSP (oder ANSP). Der UAS-Betreiber bleibt für die Sicherheit des Fluges und die Einhaltung der U-Space-Betriebsbedingungen verantwortlich. U-Space ist eine Möglichkeit, das Risiko einer Kollision zu mindern, erfordert jedoch weiterhin, dass die Betreiber eine Betriebsautorisierung mit dem SORA-Ansatz beantragen.

Basierend auf dem U-Space-Entwicklungsplan (das Ergebnis der Risikoanalyse und die Ergebnisse der Stakeholder-Anhörungen) kann der Mitgliedstaat zusätzliche, anspruchsvollere Leistungsanforderungen als die TMPRs definieren. Dies bedeutet, dass UAS-Betreiber die anspruchsvollsten Anforderungen (TMPRs oder die U-Space-Leistungsanforderungen) der zuständigen Behörde (gemäß SORA-Anwendung) nachweisen müssen, um eine europäische Erlaubnis zum Fliegen zu erhalten.

Schlussfolgerung

Das SORA-Modell ermöglicht U-Space als Mittel zur Minderung der anfänglichen ARC. EASA empfiehlt, die verbleibende ARC für den U-Space-Luftraum als ARC-b zu definieren, die das Risiko einer Begegnung mit bemanntem Verkehr unter 500 ft in unkontrolliertem Luftraum über ländlichen Gebieten darstellt. Die U-Space-Dienste werden es ermöglichen, die anfängliche ARC sowohl strategisch als auch taktisch auf diese Weise zu mindern. Daher ist es wichtig, die Leistungskriterien im Zusammenhang mit der SORA und TMPRs während der U-Space-Luftraum-Risikoanalyse zu berücksichtigen und die Leistungskriterien kontinuierlich zu überwachen. Auf diese Weise können UAS-Betreiber die Vorteile der U-Space-Dienste in Bezug auf ihre SORA-Anwendung nutzen.

In nur wenigen Jahren wird die urbane Luftmobilität Realität sein und den Menschen eine bequeme Reisemöglichkeit bieten, die besser auf Städte und ihre Bewohner abgestimmt ist. Die sichere Integration dieser großen zukünftigen Drohnen in unseren städtischen Luftraum erfordert viel Koordination und umfassende Tests. In den nächsten Monaten wird das europäische Projekt AMU-LED mehrere Demonstrationsflüge in städtischen Umgebungen im Vereinigten Königreich, den Niederlanden und Spanien durchführen.

Was wäre, wenn die Zukunft Krankenwagen hätte, die Patienten und lebenswichtige Medikamente per Luft transportieren? Was wäre, wenn Feuerwehrleute Brände sicher und effizient bekämpfen könnten, ohne Menschenleben zu gefährden? Eine Zukunft, in der Menschen schneller und effizienter von Punkt zu Punkt reisen können, mit besseren und optimierten Dienstleistungen für Städte und ihre Bewohner. Diese Zukunft ist keine bloße Vision, sondern eine Realität, die in wenigen Jahren auf uns zukommen wird: Urbane Luftmobilität (UAM). UAM ist ein transformatives Mobilitätskonzept für städtische Gebiete, das verschiedene Arten von Drohnen nutzt, um jede Art von Mission durchzuführen, die darauf abzielt, das Wohl der Einzelpersonen und Organisationen zu verbessern.

U-space

Ein wesentlicher Faktor für UAM ist U-space, ein Luftverkehrsmanagementrahmen, um die sichere und zuverlässige Integration von Drohnen zu ermöglichen. Genau wie das Luftverkehrsmanagementsystem für allgemeine Flugzeuge wird U-space sicherstellen, dass Drohnenoperationen sicher und effizient durchgeführt werden. Das System wird jedoch automatisierter sein als die derzeitige Flugverkehrskontrolle, mit weniger menschlicher Interaktion und der Fähigkeit, mehr Flüge gleichzeitig zu bewältigen. U-space kann als eine Reihe spezifischer Dienstleistungen und Verfahren definiert werden, die entwickelt wurden, um sicheren und effizienten Zugang zum Luftraum für eine große Anzahl von Drohnen zu gewährleisten, die ein hohes Maß an Digitalisierung und Automatisierung verkörpern.

Szenarien in städtischen Umgebungen

Es wurde viel Arbeit in die Entwicklung von U-space und UAM durch Forschungs- und Innovationsprojekte sowie technologische Entwicklungen investiert. Eine dieser Initiativen ist das Projekt AMU-LED, ein sehr groß angelegtes Demonstrationsprojekt (Very Large-Scale Demonstration, VLD), das von der SESAR Joint Undertaking im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union finanziert wird. AMU-LED wird die sichere Integration von bemannten und unbemannten Luftfahrzeugen durch die Implementierung von U-space demonstrieren, mit dem ultimativen Ziel, zunehmend nachhaltige intelligente Städte zu realisieren. Dies wird durch die Durchführung von Flugdemonstrationen mit verschiedenen Szenarien, Situationen und Anwendungsfällen in städtischen Umgebungen erreicht.

In diesen Demos wird das Projekt große elektrische Plattformen für den vertikalen Start und die Landung (eVTOL) für den Passagier- und Frachttransport verwenden, kombiniert mit kleineren Unmanned Aerial Systems (UAS), die die Lieferung von Waren und medizinischen Versorgungsgütern, Überwachung oder Unterstützung für Notfalldienste durchführen.

Ziele von AMU-LED

Das Projekt begann vor zwei Jahren im Januar 2020 mit zwei Hauptzielen, um die sichere Interaktion von UAM mit anderen Luftraumnutzern zu demonstrieren und sichere UAM-Flüge zu demonstrieren. Nach gründlicher Vorbereitung können die Flugdemonstrationen, die im Rahmen von AMU-LED stattfinden werden, als das Endprodukt des Projekts angesehen werden, die das Betriebskonzept, die Anwendungsfälle, Szenarien, Systemarchitektur und das U-space-System, die im Projekt definiert werden, in die Praxis umsetzen.

„Nachdem wir eine beeindruckende Menge an Arbeit geleistet haben, bei der unser Konsortium innovative Operationskonzepte für UAM entwickelt und umgesetzt hat, zukunftsweisende, aber greifbare Anwendungsfälle wie den Luftpendelverkehr oder die letzte Meile der Paketzustellung vorbereitet hat und innovative unbemannte Verkehrsmanagementdienste integriert hat, sind wir nun bereit für den Start“, erklärt Pablo Menéndez-Ponte Alonso, Projektleiter UTM von NTT DATA Spain, das das europäische Konsortium mit 17 verschiedenen Einheiten koordiniert, die am AMU-LED-Projekt teilnehmen. „Cranfield ist unsere erste, aber wesentliche Demonstration, da sie uns ermöglichen wird, die Bereitschaft dieser Technologie zu verstehen, indem wir die tatsächliche Herausforderung in Angriff nehmen.“

Schließlich wird es insgesamt sieben Demonstrationen geben, die im Sommer 2022 in Cranfield (UK), Amsterdam (NL), Enschede (NL), Rotterdam (NL) und Santiago de Compostela (SP) stattfinden werden.

Austausch von Informationen

Die Vielfalt der Standorte ermöglicht es dem Projekt, mehrere relevante Aspekte auf verschiedene Weise zu testen und zu demonstrieren, zum Beispiel die effizienteste Art des Informationsaustauschs zwischen Akteuren (wie den Drohnen, ihren Piloten und dem Luftverkehrsmanagementsystem) zu bewerten. Das Projekt wird zwei unterschiedliche Konzepte für die Verteilung relevanter Daten testen: eine zentralisierte und eine dezentralisierte Architektur. Die dezentralisierte Architektur wird in Cranfield, Enschede und Rotterdam getestet, und die zentralisierte Architektur wird in Amsterdam und Santiago de Compostela getestet.

Die auszutauschenden Informationen betreffen alle Arten von Daten, z. B. strategische und taktische Informationen vor und während des Flugs, Tracking-Daten (Echtzeitinformationen über die Position der Drohne), den beratenden Taktikvermeidung Dienst (Informationen, um Konflikte vor und während des Fluges zu vermeiden) sowie Wetter- und CNS-Daten (Kommunikation, Navigation und Überwachung).

Was kann während der Demonstrationen erwartet werden?

Da U-space und UAM noch Konzepte in der Entwicklung sind, folgte AMU-LED den drei Säulen der Innovation – Machbarkeit, Umsetzbarkeit und Begehrlichkeit, um sicherzustellen, dass die Demonstrationen die Grundlagen für eine effektive Implementierung von UAM abdecken.

Im Juni starten die Demonstrationen mit dem Machbarkeitsfall in Cranfield, um die Bereitschaft der AMU-LED-Lösung, Technologien und Systeme zu beweisen. Diese Tests werden von der Cranfield University geleitet und finden am Flughafen Cranfield statt, einer einzigartigen Anlage mit eigenem Air Navigation Service Provider und Fluglotsen sowie eigenen Piloten und Flugzeugen. Diese Demonstration wird eine Voraussetzung für die nachfolgenden Demonstrationen sein und beweisen, dass die AMU-LED-Lösung bereit und sicher ist, um in komplexeren Umgebungen getestet zu werden. Ein zweiter Teil der Cranfield-Demonstration wird im September stattfinden.

Nach dem Nachweis der Machbarkeit der AMU-LED-Lösung wird das Projekt im August in Amsterdam und Enschede fortgesetzt, um die Begehrlichkeit ihrer Lösung zu testen, wobei der Fokus auf öffentlicher Akzeptanz und sozialen Auswirkungen liegt.

In Amsterdam werden die Tests von der NLR, dem Niederländischen Luft- und Raumfahrtzentrum, geleitet und finden im Herzen der Stadt, auf dem Marineterrein, statt. Mit Hilfe einer Fokusgruppe zur Datenerhebung wird das Team verschiedene Flugdemonstrationen durchführen, um verschiedene Aspekte des U-space und bestimmte Indikatoren der öffentlichen Akzeptanz wie Lärmbelästigung, wahrgenommene Sicherheit, Vertrauen in die Technologie, Datenschutzbedenken oder visuelle Beeinträchtigung zu testen. Auf Grundlage der gesammelten Daten werden Maßnahmen zur Minderung der von der Fokusgruppe geäußerten Bedenken vorgeschlagen.

Enschede wird folgen und die sozialen Auswirkungen von UAM demonstrieren. Space53, ein Test- und Innovationszentrum für unbemannte Systeme, ist für diese Demonstration verantwortlich, die zwischen dem Space53-Standort an der Technology Base und dem Flughafen Twente sowie der Stadt Enschede stattfinden wird. Dabei werden verschiedene gesellschaftlich relevante Anwendungsfälle wie medizinische Lieferungen, Brandbekämpfung oder polizeiliche Überwachung vorgestellt, um zu zeigen, welche sozialen Auswirkungen UAM bei der Implementierung haben wird.

In Rotterdam wird im August auch die wirtschaftliche Machbarkeit von UAM demonstriert. Dieser Test wird von AirHub koordiniert und findet im Hafengebiet der Stadt statt. Dies geschieht in Zusammenarbeit mit der Hafenbehörde Rotterdam, die die Machbarkeit des direkten Transports von Schiffsbesatzungen vom Schiff zum Hotel untersuchen möchte. Weitere Anwendungsfälle werden ebenfalls vorgestellt, wobei unterschiedliche UAVs und VTOL-Flugzeuge eingesetzt werden.

Die Stadt Santiago de Compostela wird die finale Demonstration von AMU-LED beherbergen, bei der alle vorherigen Aspekte – Machbarkeit, Umsetzbarkeit und Begehrlichkeit – in einer großen Endvorstellung zusammengeführt werden. Koordiniert vom Technologiezentrum ITG – Fundación Instituto Tecnológico de Galicia, wird die Demonstration den korrekten Einsatz aller Aspekte in städtischen Umgebungen als abschließende Präsentation dafür zeigen, wie U-space die urbane Luftmobilität ermöglichen kann. Dies wird im September und Oktober demonstriert.

Während dieser Demonstrationen wird das Projektteam Daten über die verschiedenen getesteten Aspekte sammeln, die anschließend analysiert werden. Dies ermöglicht es dem Projekt, Ergebnisse für die weitere Entwicklung von U-space zu erstellen und Informationen über die effizienteste Art, wie U-space UAM ermöglichen kann, bereitzustellen und eine sichere, effektive und tragfähige Lösung für intelligente Städte zu bieten.

Dieses Projekt wird von der SESAR Joint Undertaking (JU) im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 101017702 finanziert. Die JU erhält Unterstützung aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union und den SESAR JU-Mitgliedern außer der Union.