Luftgestütztes Laserscanning zur Integritätsverbesserung automatischer Landesysteme
Christian Tonhäuser
Kurzfassung der Dissertation
Ein moderner Ansatz zur Navigation in Lufträumen basiert auf Anforderungen an systemweite Leistungen anstatt auf spezifischen Sensorkonfigurationen. Dieser ermöglicht eine umfangreichere Verwendung unterschiedlicher Sensoren für Flugverfahren als vor dessen Einführung. Besonders in kritischen Phasen, wie Landungen, müssen zusätzliche Technologien zur Kombination von GNSS/INS eingeführt werden, um die Sicherheit der Operation zu gewährleisten. GNSS-Ergänzungssysteme können dafür verwendet werden, sind jedoch entweder abhängig von lokaler Flughafeninfrastruktur, oder ermöglichen keine Ortungssicherheit bis zum Aufsetzen.
Die Weiterentwicklungen von Algorithmen und Computer-Rechenleistung in den vergangenen Dekaden hat die Verwendung von optischen Sensoren in Echtzeitsystemen ermöglicht. Montiert an Flugzeugen können sie eine Ortungslösung relativ zur Umgebung bereitstellen, und – angewendet auf den leistungsbasierten Navigationsansatz – auf ihre Eignung in automatischen Landesystemen untersucht werden. Am Institut für Flugführung wurde im Rahmen des Projekts C2Land ein entsprechender Ansatz für verschiedene optische Sensoren verfolgt.
Eine besondere Anforderung an automatische Landesysteme ist die Integrität der Ortungslösung, welche das Vertrauen in deren Informationsfehlerfreiheit charakterisiert. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, wie Informationen aus einem am Flugzeug befindlichen Laserscanner die vertikalen Integritätsanforderungen für Landeanflüge erfüllt und dabei sensorspezifische Verarbeitungsfehler detektiert und ausschließt. Dazu wird zunächst das Verarbeitungskonzept der Laserscannerdaten für eine Höhenstützung im Endanflugbereich entwickelt. Nachfolgend wird ein angepasstes Integritätskonzept aus den Luftfahrtanforderungen hergeleitet. Eine abschließende Auswertung von Flugversuchsdaten validiert die Konzepte und legt deren Gültigkeitsgrenzen dar. Es wird gezeigt, dass das Navigationssystem mit Unterstützung durch Laserscannerdatenverarbeitung und Fehlerausschluss die zentralen Integritätsanforderungen im Vertikalkanal für Landeanflüge erfüllt.
