Mensch-Maschine-Systeme

"Ein gelungenes Systemdesign erhält das Situationsbewusstsein, die Handlungsfreiheit und die Fertigkeiten des Benutzers. Ein allgemeingültiges Rezept für die optimale Aufgabenverteilung zwischen Mensch und Maschine gibt es jedoch nicht. Rapid Prototyping und realitätsnahe Versuche sind daher unabdingbare Entwurfsmethoden."
Forschungsgruppe
Die Forschungsgruppe befasst sich mit der Gestaltung, Analyse und Bewertung von Mensch-Maschine-Systemen. Die Gestaltung folgt der Philosophie eines „Human Centred Design“. Bei Analyse und Bewertung steht die Gebrauchstauglichkeit (Usability) der untersuchten Mensch-Maschine-Schnittstellen im Vordergrund. Für die Untersuchung der Mensch-Maschinen-Systeme verfügt die Forschungsgruppe über das Human-Factors-Engineering Labor.
Flugführung Cockpit: Der Fokus liegt auf der manuellen Regelung komplexer 4D-Flugbahnen. Mit Verabschiedung der EU-Verordnung, zur Schaffung des Einheitlichen Europäischen Luftraums (Single European Sky, SES), sind die rechtlichen Rahmenbedingungen zur Einführung von Trajectory-based Operations (TBO) in Europa geschaffen worden. Eine zeitnahe Einführung der TBO wird jedoch nur möglich sein, wenn die Flugzeugbesatzung in die Lage versetzt wird, diese neuen komplexen vierdimensionalen Flugprofile zu überwachen und ggf. von Hand zu fliegen. Dazu braucht es entsprechend angepasste Fluginstrumente und Verfahren.
Die Gruppe Human Factors Engineering beschäftigt sich seit 2019 mit dem Entwurf und der Evaluation solcher 4D Fluginstrumente und der zugehörigen Verfahren.
Flugführung Drohnen: Dieser Forschungsbereich konzentriert sich auf das Management und die manuelle Regelung komplexer 4D-Trajektorien von Drohnen. Ziel ist die Entwicklung neuer Konzepte und Methoden zur Überwachung und Steuerung der Flugbahn außerhalb der Sichtweite des Piloten. Das Situationsbewusstsein des Piloten soll verbessert und seine Beanspruchung gesenkt werden. U.a. werden hochauflösende LiDAR-Sensoren zur Detektion und Darstellung von Hindernissen eingesetzt. Die Entwicklung und Erprobung neuer Anzeigeformate erfolgt auf der eigens entwickelten mobilen Piloten-Fernstation (mRPS).
Flugsicherung: Im Bereich der Flugsicherung liegt ein besonderer Fokus auf der Nutzung von Augmented Reality im Flugverkehrskontrollturm. Korrekt eingesetzt, hat diese Technologie das Potenzial, das Situationsbewusstsein der Fluglotsen zu verbessern, was sich positiv auf die Flugsicherheit und eine effizientere Verkehrsabwicklung auswirken kann.
SORA Tool: Das SORA-Tool ist eine webbasierte Anwendung, die den Benutzer Schritt für Schritt durch den Prozess des Specific Operation Risk Assessment (SORA) für den Betrieb von zivilen Drohnen führt. Es bietet eine intuitive Benutzeroberfläche und generiert einen standardisierten SORA-Bericht, der dem Bundesamt für Zivilluftfahrt (BAZL) zur Erlangung der Betriebsbewilligung vorgelegt werden kann. Das SORA Tool wird aktiv weiterentwickelt mit dem Ziel, die Standard-SORA-Anwendung für Antragsteller und Behörden in allen EASA-Mitgliedstaaten zu werden.
Laboreinrichtungen
Human-Factors-Engineering Labor:
- Cockpit Simulator- Remote Pilot Station (RPS)
- Mobile Remote Pilot Station (mRPS) Matrice 300 RTK mit Zenmuse L2 LiDAR
Projektbeispiele
- CockpitLens: Die entwickelte AR-Anwendung für die Microsoft HoloLens 2 projiziert ein Head-Up-Display (HUD) in das Sichtfeld der Pilot:innen und unterstützt die manuelle Navigation komplexer 4D-Flugbahnen. Die auf Unity basierende Applikation visualisiert importierte Routen als holografische Wegmarken im Raum und stellt gleichzeitig die wesentlichen Fluginstrumente in Echtzeit dar. Dadurch erhalten Pilot:innen eine intuitive und dynamische Übersicht über kritische Flugdaten, was die situative Wahrnehmung und Entscheidungsfindung erheblich erleichtert. Die Anwendung zielt darauf ab, die manuelle Flugnavigation zu unterstützen und bietet eine innovative Plattform für Forschung und zukünftige Erweiterungen. Aufgrund des Auslaufens der HoloLens erfolgt derzeit eine Portierung der Applikation auf die Apple Vision Pro, um von der leistungsstarken Hardware und den erweiterten AR-Funktionalitäten dieser Plattform zu profitieren.
FlightPad: Das FlightPad ist eine innovative AR-Anwendung, die die Funktionen eines Head Up Displays (HUD) simuliert und derzeit für VFR-Piloten ausgelegt ist. Die Anwendung ermöglicht es Nutzern, komplexe 4D-Flugbahnen manuell zu navigieren, indem sie importierte Flugrouten grafisch darstellt. Zudem werden die grundlegenden sechs Instrumente des Flugs (Basic Six) in Echtzeit angezeigt, was den Piloten eine umfassende Übersicht über alle wichtigen Flugdaten bietet.
Die benutzerfreundliche Oberfläche des FlightPad verbessert die situative Wahrnehmung und Entscheidungsfindung während des Fluges, wodurch die Sicherheit und Effizienz des Flugbetriebs gesteigert werden. Zukünftige Entwicklungen sehen auch eine Erweiterung der Anwendung für IFR-Piloten vor, um ein noch breiteres Spektrum an Funktionen und Nutzern abzudecken.
- TowerLens: Live-Darstellung von Flug- und Rollverkehr in einer AR Applikation auf der HoloLens 2.
- BVLOS Fliegen mit M300 und LiDAR mRPS