Bessere Bildverarbeitung für Flugzeuglandesysteme
Anflug und Landung sind schwierige und kritische Flugphasen. Laut IATA-Sicherheitsbericht des Jahres 2022 für den Zeitraum von 2012 bis 2022 ereigneten sich 43 % der tödlichen Unfälle im kommerziellen Flugverkehr in diesen Flugphasen. In der Regel müssen Landungen in dicht frequentiertem Luftraum, unter verschiedensten Witterungsbedingungen und dicht über dem Boden oder Hindernissen durchgeführt werden. Ermüdungserscheinungen bei den Menschen im Cockpit sind vor allem am Ende eines Fluges und oft auch Arbeitstages gravierend, sodass es häufiger zu menschlichem Versagen kommt. „Müdigkeit in Kombination mit hohem Arbeitspensum ist ein tödlicher Cocktail, durch den es zu aufeinanderfolgenden Fehlentscheidungen kommen kann, die dann zu Unfällen führen“, erklärt Heikki Deschacht, Experte für Elektronik- und Innovationsprogramme bei ScioTeq und Projektkoordinator von IMBALS. Obwohl automatisierte Prozesse dieses Risiko senken können, erfordern bisherige automatisierte Landungsunterstützungssysteme eine geeignete, aber an vielen Flughäfen fehlende Bodeninfrastruktur. Bildbasierte Landesysteme sind eine vielversprechende technologische Entwicklung, die in diesen Flugphasen das Cockpit unterstützt, indem sie den Automatisierungsgrad von Anflug und Landung erhöht und menschliche Fehlentscheidungen minimiert, ohne auf teure Bodeninfrastruktur angewiesen zu sein. Das EU-finanzierte Projekt IMBALS entwickelte, prüfte und bestätigte daher ein neues Bildverarbeitungssystem zur Unterstützung des automatisierten Landeanflugs.
Automatisierte Erkennung der Landebahn
Die von IMBALS entwickelte Bildverarbeitungsplattform IPP (Image Processing Platform) verarbeitet die Aufnahmen einer Bordkamera, sodass auf Präzisionsanflugführung durch bodengestützte Instrumentenlandesysteme oder andere Unterstützung verzichtet werden kann. Die IPP analysiert die Bilder der Bugkamera, erkennt die Landebahn und berechnet daraus die relative Position des Flugzeugs. Die Positionsdaten der IPP erscheinen dann auf der Cockpit-Anzeige, sodass die tatsächliche Flugzeugposition einsehbar ist. Anhand der IPP-Positionsdaten können Flugzeugsysteme das Flugzeug bei Anflug und Landung auch autonom steuern.
Projektfortschritte
In Zusammenarbeit mit Airbus analysierte das IMBALS-Konsortium die Anforderungen an eine bildbasierte Landefunktion für große Passagierflugzeuge der nächsten Generation und entwickelte dann den Validierungs- und Verifizierungsplan für die Technologie. Konzept und Algorithmen des bildbasierten Landesystems wurden auf einem zertifizierbaren eingebetteten System am Flugsimulator und mit vorab erstellten echten Videoaufnahmen getestet.
Machbarkeitsnachweis und künftige Forschungsmöglichkeiten
IMBALS konnte das Potenzial der Technologie erfolgreich demonstrieren. „Anhand der Daten des Kamerasensors und der Systemdaten kann die IPP die Kameraposition relativ zur Landebahn genau genug berechnen, um Anflug und Landung zu automatisieren“, ergänzt Deschacht. Bei klarer Sicht erkennt das IPP-System die Landebahn aus einer Entfernung von fast 6 km und liefert über die letzten 3 km des Anflugs genaue Positionsdaten. Wie die Validierung durch Airbus zeigte, kann der Autopilot die vom IPP-System gelieferten Führungsdaten für die automatisierte Landung nutzen. Zudem belegen die Ergebnisse von IMBALS die ordnungsgemäße Funktion des Bildverarbeitungssystems, wenn echte Kamerabilder verwendet werden. „Diese enormen Erfolge motivieren natürlich, die Technologie noch weiter zu optimieren“, so Deschacht. ScioTeq, Projektkoordinator von IMBALS, will weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeit in ein zertifizierbares offenes Avioniksystem mit Bildverarbeitungsfunktionen stecken. „Mit diesem offenen System kann unsere Kundschaft verschiedene Anwendungen für die Bildverarbeitung entwickeln und vertreiben, die durchaus auch über die bildgesteuerte Flugzeuglandung hinausgehen“, schließt Deschacht.
Schlüsselbegriffe
IMBALS, Flug, Landung, Anflug, Risiko, gefährlich, Bild, Verarbeitung, Sicht, Ziel, System, Landebahn, Sicherheit
