Ein generischer Algorithmus zur Vermeidung von Kollisionen

Zusammenfassung

Mit dem kontinuierlichen Heranreifen der Technologie steigt auch stets die Anzahl unbemannter Luftfahrzeuge, die neben der bemannten Luftfahrt im Luftraum agieren. Vor diesem Hintergrund wird das Verhindern von Kollisionen zwischen allen Luftraumteilnehmern immer wichtiger. Speziell für die unbemannten Luftfahrzeuge ist es von grosser Wichtigkeit, dass auf eventuelle Gefahrensituationen mit anderen Luftfahrzeugen rechtzeitig reagiert werden kann. Diese Fähigkeit erlaubt eine sicherere Operation in anspruchsvolleren Umgebungen und eröffnet neue Möglichkeiten, wo unbemannte Luftfahrzeuge eingesetzt werden können.

Projektbeschreibung

Die am Zentrum für Aviatik durchgeführte Arbeit umfasste das Design eines neuartigen, generischen Collision-Avoidance-Algorithmus. Generisch bedeutet in diesem Fall, dass der Algorithmus unter anderem in Starrflügler-, Drehflügler-, bemannte und unbemannte Flugzeug-Szenarien angewendet werden kann. Der am Zentrum für Aviatik entwickelte Algorithmus basiert auf Studien des NASA Langley Research Centers in Bezug auf TCAS II (Traffic Collision Avoidance System II), welche als Grundlage für einen solchen Algorithmus sehr gut geeignet waren. Der entwickelte Algorithmus generiert Anweisungen für Operateure, die die Einhaltung der Separationsminima zwischen zwei Flugzeugen garantieren und so eine Kollision vermeiden können.

Um die Performance des vorgeschlagenen Algorithmus zu testen, wurde zu diesem Zweck eine Matlab Simulink-Umgebung erstellt und mehrere Millionen von Monte-Carlo-Simulationen durchgeführt. Diese zeigten, dass mit dem Algorithmus signifikante Verbesserungen bezüglich der Wahrscheinlichkeit von Beinahe-Zusammenstössen (Near Mid-Air collisions) erzielt werden kann.