Zweite Flugkampagne des Projekts SONORA der Europäischen Kommission

Vom 20.-22. November erfolgten die zweiten Flugerprobungen von SONORA (Support to Standardisation Actions for EGNOS and Galileo in the U-Space), einem Projekt der Europäischen Kommission, das von einem Konsortium unter der Federführung von VVA Brüssel unter Beteiligung von GMV, CATEC, MCI und RP Legal & Tax ausgeführt wird.

Ziel des von der Europäischen Kommission finanzierten Vorhabens SONORA ist die Entwicklung der zukünftigen U-Space-Branche und unbemannter Flugsysteme. U-Space umfasst sämtliche Dienstleistungen und Verfahren, die entwickelt werden, um eine große Anzahl von Operationen mit unbemannten Luftfahrzeugen geordnet, flüssig und sicher zu ermöglichen. Die Europäische Kommission hat einen Regulierungsrahmen festgelegt, der ein automatisiertes und mit der bemannten Luftfahrt integriertes Management des Drohnenverkehrs ermöglichen wird. Um diese europäische Regelung zu erfüllen, hat das spanische Ministerium für Verkehr, Mobilität und die städtische Agenda einen nationalen Maßnahmenplan für die Einführung des U-Space festgelegt (PANDU).

Daten der Europäischen Kommission zufolge könnte der Markt für Dienstleistungen mit Drohnen in Europa 2030 einen Wert von 14.500 Millionen Euro erreichen und 145.000 Arbeitsplätze schaffen.

Das Projekt SONORA strebt an, diese Branche durch Einbeziehung der Dienstleistungen des Globalen Satellitennavigationssystems (EGNSS) seine Normen und Vorschriften zu revolutionieren und gleichzeitig die Einführung auf dem EGNSS basierender Lösungen im U-Space-Umfeld zu fördern. EGNSS ist ein Satellitennavigationssystem, das in Europa Dienste zur Positionierung, Navigation und Zeitsynchronisierung anbietet. Es besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem System Galileo und dem System EGNOS. Galileo ist ein globales Satellitennavigationssystem mit 30 Satelliten in der Umlaufbahn, während EGNOS ein regionales System darstellt, das die Präzision und Integrität der in Europa vorhandenen Satellitennavigationssysteme verbessert.

Im Rahmen von SONORA waren zwei Flugkampagnen vorgesehen, eine in einem offenen und eine in einem städtischen Umfeld. Erstere fand im November 2022 im Zentrum ATLAS statt (taktisches Zentrum des Luftverkehrslabors für fortgeschrittene unbemannte Systeme), das sich in Jaén befindet. Ihr Ziel war, GNSS-Daten zu sammeln und auszuwerten, die mit verschiedenen Geräten und Technologien erfasst wurden, um die Entwicklung und Verifizierung von Normen zu unterstützen und verschiedene neue EGNSS-Dienste wie Galileo HAS (High Accuracy Service) und OS‑NMA (Open Service – Navigation Message Authentication) in einer hindernisfreien Umgebung zu bewerten.

Dazu wurden verschiedene Missionen mit unbemannten Flugsystemen (UAS) in echten Situationen wie zum Beispiel bei der Überwachung von Autobahnen, der Verfolgung von Fahrzeugen und der Erkennung von Eindringlingen durchgeführt.

Aus einer ersten Analyse der bei diesen Erprobungen erfassten Ergebnisse ließen sich interessante Schlussfolgerungen im Hinblick auf die verwendeten GNSS-Konfigurationen und -Frequenzen sowie den Einfluss der verschiedenen beteiligten Systeme auf die Steuerung des Luftfahrzeugs bezüglich des Gesamtpositionierungsfehlers ziehen. Unter geometrischen Bedingungen, die sich in Hinblick auf Satellitenverteilung und Verfügbarkeit gleichen, ist die Präzision von Galileo größer als mit GPS und erhöht sich bei Doppelfrequenzlösungen mit geringerer Fehlermarge signifikant gegenüber einfacher Frequenz.

Zweite Flugkampagne in Benidorm

Die zweiten Flugerprobungen mit Drohnen des Projekts SONORA wurden vom 20.-22 November in Benidorm (Alicante, Spanien) veranstaltet. Innerhalb von drei Tagen wurden die Ergebnisse einer ähnlichen Studie wie bei der ersten Erprobung, nun aber in einem städtischen Szenario, das unter dem Gesichtspunkt der Navigation anspruchsvoller ist, ausgewertet. Dies beinhaltete den Einsatz von GNSS-Empfängern, die hybrid mit anderen Technologien kombiniert wurden wie zum Beispiel der Trägheitsmessung (IMU) zum Messen der Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung von Objekten, sodass eine tiefgründige Bewegungsanalyse möglich wird.

Hauptziel dieser zweiten und letzten Erprobung war die Sammlung relevanter Daten zur urbanen Luftmobilität unbemannter Flugsysteme. Dazu wurden die Kapazitäten und die Leistung hybrider GNSS-Lösungen in städtischen Umgebungen bewertet. Hybride GNSS-Lösungen sind Navigationssysteme, welche die GNSS-Technologie (Globales Satellitennavigationssystem) mit anderen Sensoren wie Kameras, Lidar-Technologie zur Erkennung und Lokalisierung durch Licht zum Messen von Entfernungen und präzisen Bewegungen in Echtzeit, IMU (Trägheitsmesseinheit) und Kilometerzähler kombinieren. Mit diesen Systemen wird die Präzision und Zuverlässigkeit der Navigation in städtischen Umgebungen und Innenräumen verbessert, in denen das GNSS-Signal eventuell schwach oder unterbrochen ist. Hybride GNSS-Lösungen gelangen bei einer großen Bandbreite von Anwendungen wie der Navigation autonomer Fahrzeuge, der mobilen Kartographie, der Präzisionslandwirtschaft und der Robotik zum Einsatz.

Zu diesem Zweck hat das für die Ausführung des Projekts verantwortlich zeichnende Konsortium mit großer Sorgfalt eine umfassende Reihe von Flugplänen erstellt, um damit die Präzision, Verfügbarkeit, Kontinuität und Integrität der mit IMU bzw. anderen komplementären Technologien integrierten GNSS-Empfänger bewerten zu können.

Außerdem tragen die Erprobungen dazu bei, die Leistungsfähigkeit verschiedener Technologien für GNSS-Geräte und Systeme zu bewerten (zum Beispiel GPS, Galileo, EGNOS, zukünftiges DFMC von EGNOS, RTK-PPP usw.) sowie das Verständnis für den Betrieb unbemannter Flugsysteme in städtischen Umgebungen durch Emulation von Operationen der Kategorie spezifisch auf der Risikostufe SAIL III zu verbessern.

Bei der Risikostufe SAIL III handelt es sich um einen Kennwert zur Einschätzung der Sicherheitsrisiken beim Betrieb von Drohnen. Ermittelt wird er durch eine SORA-Bewertung (Specific Operations Risk Assessment), die das Risiko am Boden und in der Luft mit entsprechend angewandten Maßnahmen zur Minderung des Risikos verknüpft. Je nach dem ermittelten SAIL-Index wird der Betrieb als mehr oder weniger riskant betrachtet. Die Risikostufe SAIL III gilt als ein mittleres Risiko. Auf dieser Stufe ist verglichen mit den Stufen SAIL I und II ein robusteres Luftfahrzeug erforderlich.

Anhand der nachfolgenden Auswertung der Ergebnisse aus den Erprobungen wird das Konsortium gegenüber den Regulierungsbehörden Hinweise abgeben, mit denen die Prozesse zur Genehmigung von Operationen mittleren Risikos (SAIL III-IV) im Rahmen der Kategorie beschleunigt werden sollen.

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