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Projekt-Erfolgsstorys - Magnetische Sensoren für eine intelligentere Flugplatzüberwachung

Europäische Forscher konnten mit Erfolg hochentwickelte Magnetsensorik einsetzen und einen besseren, zuverlässigeren und sogar kostengünstigeren Weg anbieten, um Fahrzeugbewegungen rund um die immer stärker überfüllten Flughäfen zu verfolgen. Die Technologie könnte der Luftfahrtindustrie helfen, die besorgniserregende Zunahme an Störungen auf Start- und Landebahnen in den Griff zu bekommen.
Projekt-Erfolgsstorys - Magnetische Sensoren für eine intelligentere Flugplatzüberwachung
Schlechtes Wetter, schlechte Flugplatzplanung, menschliches Versagen und veraltete oder ineffektive Bodenradarsysteme: All dies sind potenzielle Ursachen von Unglücken und Todesfällen. Die Anzahl der Beinaheunfälle zwischen Flugzeugen sowie zwischen Flugzeugen und Bodenfahrzeugen – die die sogenannten Störungen auf Start- und Landebahnen – ist Indikator für Probleme mit der Flughafensicherheit.

2008 erreichte die Zahl dieser Störungen auf Start- und Landebahnen auf Flughäfen unter Aufsicht der US-amerikanischen Flugsicherheitsbehörde FAA (Federal Aviation Administration) ein Rekordhoch von 1009. Im vergangenen Jahr war ein leichter Rückgang zu verzeichnen (951 Störungen), wobei dieses Jahr bereits in den ersten neun Monaten fast 900 Störungen auftraten – was eine traurige Umkehr des Trends bedeuten dürfte. Da in absehbarer Zukunft mit weiter zunehmendem Flugverkehr zu rechnen ist, muss etwas getan werden, um die Flugplatzüberwachung zu verbessern, noch bevor ein schwerer Unfall passiert.

Genau hier lag die zwingende Logik des Ismael-Forschungskonsortiums der Universität des Saarlandes in Deutschland, das sich auf die Bereitstellung intelligenter Überwachungs- und Managementfunktionen für Flugplatzanwendungen auf Grundlage kostengünstiger Magnetfelddetektoren ("Intelligent surveillance and management functions for airfield applications based on low-cost magnetic field detectors") konzentrierte.

Ismael entwickelte ein innovatives System zur Verbesserung der Flughafensicherheit, das selbst unter allerschlimmsten Wetterbedingungen und auch in Fällen funktioniert, in denen andere Überwachungssysteme ins Trudeln geraten. Basis ist die Überwachung winziger Schwankungen des Magnetfelds der Erde, die durch ein sich bewegendes Objekt wie etwa ein Flugzeug oder ein Betankungsfahrzeug verursacht werden.

Man entwarf das Ismael-Detektorsystem für den Einsatz innerhalb sogenannter hochentwickelter Rollverkehrsleit- und Bodenüberwachungssysteme (Advanced Surface Movement Guidance and Control System, A-SMGCS). Es kann durchaus zur Verbesserung vorhandener A-SMGCS-Installationen auf großen Flughäfen dienen; die simple Genialität des Systems bedeutet allerdings auch, dass es bestens für kleinere Flughäfen geeignet ist, die sich komplexe Anlagen und Systeme normalerweise nicht leisten können.

Der neuartige Ansatz, der auf drei Flughäfen in Deutschland und Griechenland getestet wurde, stützt sich auf eine Reihe kleiner, kostengünstiger Sensoren, die den sogenannten "magnetischen Fingerabdruck" der Flugzeuge überwachen – also tatsächlich den geringen Einfluss, den der Metallrumpf des Flugzeugs auf das Erdmagnetfeld hat.

Die Technologie stellt Informationen über den Typ des Fahrzeugs/Flugzeugs und dessen Position, Geschwindigkeit und Richtung bereit. Auf diese Weise entsteht ein verbessertes allgemeines "Situationsbewusstsein" in der Flugverkehrskontrolle, das die Flughafenbetreiber dabei unterstützen wird, der zukünftigen Verkehrsnachfrage nachzukommen und gleichzeitig Verzögerungen und Kosten für die Dienstleistungserbringung auf ein akzeptables Niveau zu minimieren.

Leben retten und noch viel mehr

Hauptantrieb für die von Ismael untersuchten Verbesserungen der Sicherheit ist der Schutz von Leben. Das Team weist aber natürlich auch auf die erheblichen wirtschaftlichen Vorteile des Systems hin. Dadurch, dass der genaue Standort und der Kurs eines Flugzeugs oder Fahrzeugs lokalisierbar sind, wären die Flughäfen in der Lage, auch bei schlechter Sicht den Durchsatz entsprechend der Kapazitätsgrenze einzuhalten.

Das Ismael-System hat überdies etliche technische Pluspunkte vorzuweisen. So bedeuten die geringe Größe der Sensoren und deren Modulbauweise, dass sie schnell und relativ leicht an fast jedem Ort installiert werden können. Sie verbrauchen im Betrieb weniger Energie, und sie sind einfach zu warten sowie nachzurüsten. Das Ismael-System setzt eine "passive Erkennung" ein, so sind keine irgendwo an den Fahrzeugen oder Flugzeugen angebrachten sekundären Transponder erforderlich, die überwacht werden müssen. Die Technik ist nicht auf Radiowellen angewiesen: Also gibt es auch keine Interferenzen mit anderen Systemen wie etwa Bordfunkgeräten.

Wie die Forscher außerdem betonen, sei der Sensor völlig unbeeindruckt von Gebäuden, anderen Flugzeugen, vom Straßenverkehr oder beliebigen anderen Dingen, welche die Sichtlinie der vorhandenen Technik unterbrechen könnten.

Zuverlässig, umsetzbar

Seit Ablauf der EU-Finanzierung für ihre Arbeit im Jahr 2007 betreiben die drei Ismael-Partner Teststandorte und sammeln dort wichtige Daten zur Zuverlässigkeit ihres Systems. Inzwischen hätten andere Flughäfen und Unternehmen Interesse am Ausprobieren der Ismael-Sensoren gezeigt, wie Projektkoordinator Professor Dr. Uwe Hartmann mitteilt.

"Ich hatte vor kurzem zum Beispiel zwei Besucher von der MITRE Corporation – einer öffentlichen US-Beraterfirma in Diensten der FAA – zu Gast. MITRE führt eine Studie zu 'Remote Tower'-Technologien (Kontrollzentrum ohne Turmbauwerk, d.h. ohne direkte Sicht) durch und man wird Ismael definitiv als die am besten geeignete technologische Verbesserung für kleine und mittlere Flughäfen empfehlen", freut sich Hartmann gegenüber CORDIS-Nachrichten.

Die an den Teststandorten in Frankfurt und Thessaloniki von den Ismael-Sensoreinrichtungen erzeugten Informationen wurden nun mit anderen Datenquellen wie Radar, Flugdaten und Transpondersignalen zusammengeführt. Während die technischen Fähigkeiten des Ismael-Systems inzwischen vollständig nachgewiesen worden seien, müsse man noch größere Anstrengungen unternehmen, um seine operativen Referenzen auf dem Markt zu etablieren, deutet Hartmann an.

Die Einführung neuartiger Technologien auf Flughäfen brauche Zeit und Geduld, weshalb er und seine Kollegen jede Gelegenheit nutzen werden, um bei den entsprechenden Organisationen und Behörden über Ismael zu berichten.

"Der Prozess scheint langsamer als in anderen technischen Gebieten zu sein, was vermutlich vor allem mit den ganz erheblichen sicherheitstechnischen Anforderungen zusammenhängt", betont er. "Derzeit sind wir in den USA viel näher an einer Einführung der Ismael-Technologie als in Europa."

Ismael wurde im Themenbereich "Technologien für die Informationsgesellschaft" (IST) des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) für Forschung finanziert.

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