Projekt „Austrian UCM“ Entwurf einer Forschungsagenda für ... · ENGINEERING LUFTFAHRT / AVIATION Projekt „Austrian UCM“ Entwurf einer Forschungsagenda für zivile UAS/RPAS

ENGINEERING

LUFTFAHRT / AVIATION

Projekt „Austrian UCM“

Entwurf einer Forschungsagenda für zivile UAS/RPAS

FH-Prof. Dr. Holger Flühr

Mag. Raoul Fortner

Prof. Horst Schmidt-Bischoffshausen

ENGINEERING



Austrian Unmanned Aerial System for Civilian Missions

• Internationale Marktbeobachtung: Hersteller, Anwender

– Organisation eines wissenschaftlichen Workshops

• Systeme/Teilsysteme

• Potenzielle Zulieferer

• Ist-Soll-Vergleich: Entwicklungs- vrs. Technologiestand

• Identifizierung und Bewertung Forschungsbedarf

• Erstellung einer Forschungsagenda

20.11.2015 Projekt "Austrian UCM" 2

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Randbedingungen bei Projektstart

• Projektstart Q1/2013: LFG 2014 noch nicht in Kraft

– „Flugmodelle“, „Luftfahrtgerät“, „Luftfahrzeuge“ sind genannt

– 2014: Erstmalig UAS in Österreich: Unterteilung Klasse 1/2

• Keine nationale Bauvorschrift für zivile UAS/RPAS < 150 kg

– LBTH 67 in Ausarbeitung

– JARUS-interne Abstimmung zu CS-LURS

• Trotzdem signifikante Anzahl RPAS-Entwickler (meist KMU)


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Internationale Marktbeobachtung

• Laufende Beobachtung des Markts

– Anwenderstudie mit 220 Befragten (MSc-Arbeit Fr. Fink)

– Analyse des Marktpotenzials

– Ableitung von Anforderungen an RPAS (Payload, Einsatzdauer)

• Laufende Beobachtung der „Scientific Community“

– Review von Publikationen

– Ca. 20 Teilnahmen bei internationalen Konferenzen und Fachveranstaltungen

– Organisation „RPAS Days“, 28./29. Mai 2013

– Co-Organisation DGLR-Workshop „UAS-Autonomie und Automatisierung“, 19.-21. März 2013

• Mitarbeit bei der Vorschriftenerstellung (Austrocontrol, LBTH 67)

• Beobachtung und Aufbereitung der rechtlichen Rahmenbedingungen national und in der EU (AAI Fact Sheet, MSc-Arbeit Hr. Ritzinger)


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• Erarbeitung einer generischen UAS-Systemlandschaft

• Erarbeitung RPAS-Taxonomie

• Erstellung RPAS-Auslegungstool

– Systemkonfigurator

– System- und Herstellerdatenbank

– Konfigurator Antriebsstrang

– Kostenkalkulator

Systeme und Teilsysteme


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Potenzielle Zulieferer

• Identifikation nationale UAS-Entwickler

• Identifikation Forschungseinrichtungen

• Vernetzung mit Regulierungsbehörden

• Vorbereitung von Interviews:

– UAS-Taxonomie (siehe oben)

– Fragebogenentwicklung

– Akzeptanztests

– Einbindung AAI-UAS-WG (www.aaig.at/uas)

• Durchführung und Auswertung von 28 Interviews

• Vorschlag für UAS-Kompetenzatlas (Veröffentlichung nach Abstimmung mit BMVIT, FFG und Befragten. Betreuung durch AAI)


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UAS-Kompetenzatlas

02.06.2015 Forschungsagenda, "Austrian UCM" 7

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UAS-Kompetenzatlas


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UAS-Kompetenzatlas


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Identifizierung und Bewertung Forschungsbedarf

• Funktechnik. Einzelne Unternehmen sind im Bereich tätig, jedoch nicht

auf RPAS-Anwendungen spezialisiert.

• Detect & Avoid. Durch Insolvenz eines KMU ging Know-How verloren.

Technologiebedarf liegt vor, es bestehen Marktchancen für Hersteller von

Sensorsystemen als auch Einrichtungen mit Bezug zu

Algorithmenentwicklungen. Aktuell laufende Forschungsarbeiten.

• Bodenkontrollstationen. Momentan keine spezialisierten Hersteller oder

Lieferanten in Österreich bekannt, jedoch Unternehmen, die eine Nähe

dazu aufweisen (etwa Simulator-Hersteller).

• Antriebe. Bereich leichter RPAS bietet Marktchancen.

• Leichtbau & Strukturen. Neuartige Materialien (Faserverbundwerkstoffe,

hybride Materialverbünde, Plastomere) erlauben Gewichtsreduktion.

• Missionssysteme (Film/Foto, Geoinformatik, Auswertung/Postprocessing).


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Forschungsagenda für zivile RPAS/UAS

• Auf Basis der 2014 vorliegenden nationalen und europäischen rechtlichen Rahmenbedingungen

• Anhand der durchgeführten technologischen Gap-Analyse

• Zielrichtung UAS-Betrieb außerhalb der direkten Sichtverbindung

Themenfelder:

1. Luftraumintegration (SESAR) & Required Navigation Performance (RNP)

2. Luft-Boden-Kommunikation (Non-Payload)

3. Detect & Avoid sowie Automatisierung

4. Bodenkontrollstation und RPAS-Pilotenausbildung

5. Flightpath 2050: „Greening“ of Air Transport

6. Begleitmaßnahmen (zum Teil bereits durch AAI-Schulungen adressiert)


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Themenfeld 1: Luftraumintegration & RNP

1.1 Integration außerhalb des internationalen Luftraums

Konflikte mit Rettungseinsätzen, Mindestausrüstung, Zertifizierung

1.2 Integration in den internationalen Luftraum

Internationale Abstimmung ACG/JARUS/EASA/ICAO

1.3 Zivil-militärische Kooperation

Organisatorische Aspekte, EUROCONTROL/EDA

1.4 Flughäfen

Procedures, Performance der Fluggeräte


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Themenfeld 2: Luft-/Bodenkommunikation (Non-Payload)

2.1 Frequenzspektrum

WRC/ITU, Interferenzstudien, Feldtests

2.2 ATC-Kommunikation

Sprechfunkrelais (Kommunikationslink)

2.3 Steuerung (C2-Link)

Command & Control, Funkschnittstelle, Bauvorschriften, Redundanz

2.4 Telemetrie

Einsatz Mode-S-Transponder?


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Themenfeld 3: Detect & Avoid, Automatisierung

3.1 Detect & Avoid: Hardware und Sensorik

Systemintegration bestehender Sensorkonzepte (Radar, Lidar, Infrarot)

3.2 Detect & Avoid: Algorithmen

Möglicherweise Implementierung TCAS-Regelwerk in Flugsteuerung

3.3 Automatisierung

Autonomie vrs. Automatisierung, Untersztützungsysteme, PIC

3.4 Avionik

Miniaturisierung, Modularisierung, Standardisierung


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Themenfeld 4: Bodenkontrollstation und RPAS-Pilotenausbildung

4.1 Design der Bodenkontrollstation (GCS)

Human-Computer-Interaction, Situational Awareness, Systemintegration

4.2 Interoperabilität der GCS

Standards militärisch/zivil, Hand-over, Multi-UAS-Betrieb

4.3 RPAS-Pilotenausbildung

Z.B. auf Basis NATO-Vorschriften


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Themenfeld 5: Flightpath 2015: Greening of Air Transport

5.1 Lärmreduktion

Betrachtung Antriebsstrang, Aerodynamik LFZ

5.2 Emissionsreduktion

Betrachtung Antriebsstrang, Optimierung Wirkungsgrad

5.3 „Greening“ inkl. Werkstoffe und Struktur/Bauweisen

Brennstoffzellentechnologien, Hybridsysteme (More/All Electric Aircraft),

Bauweisen, Werkstoffe


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Themenfeld 6: Begleitmaßnahmen

6.1 UAS-Testfluggebiet

Permanente(s) Testgebiet, VLOS/VLL/VFR/Nacht-VFR/IFR, Operator

6.2 Standardisierung

Querschnittsthema, vgl. IMA, harmonisierte Bauvorschriften

6.3 Qualifizierung

Schulungen, aufbauend auf existierenden Angeboten (DOA, POA, HW/SW, Umweltqualifizierung)


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Projekt „Austrian UCM“ Forschungsagenda für zivile UAS/RPAS

Konsortialführer: FH JOANNEUM, Institut Luftfahrt

FH-Prof. Dr. Holger Flühr ([email protected])

Prof. Horst Schmidt-Bischoffshausen ([email protected])

Projektpartner: Austrian Aeronautics Industries Group

Mag. Raoul Fortner ([email protected])

Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen des Projekts “Austrian UCM” (Austrian Unmanned Aerial System for Civilian

Missions) durchgeführt. Das Projekt wurde im Rahmen des FTI – Programms „Take Off“ vom Bundesministerium für Verkehr,

Innovation und Technologie gefördert und von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft abgewickelt.

mailto:[email protected]









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