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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
LUFTFAHRT / AVIATION
Projekt „Austrian UCM“
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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Projekt „Austrian UCM“
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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02.06.2015 Forschungsagenda, "Austrian UCM" 8
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UAS-Kompetenzatlas
02.06.2015 Forschungsagenda, "Austrian UCM" 9
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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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Forschungsagenda für zivile RPAS/UAS
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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Forschungsagenda für zivile RPAS/UAS
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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Forschungsagenda für zivile RPAS/UAS
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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Forschungsagenda für zivile RPAS/UAS
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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Forschungsagenda für zivile RPAS/UAS
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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Forschungsagenda für zivile RPAS/UAS
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.