Der Himmel über Karlsruhe

Comsoft Solutions und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam im Einsatz für die internationale Flugsicherheit

Im internationalen Luftraum herrscht reger Betrieb. Etwa 24.000 Flugzeuge befinden sich derzeit im Einsatz und befördern Passagiere und Güter in Windeseile an ihre weltweiten Bestimmungsorte. Am größten deutschen Flughafen in Frankfurt am Main werden pro Stunde bis zu 100 Starts und Landungen registriert und die Tendenz ist steigend. Dennoch ist Fliegen die sicherste Art zu Reisen. Damit das auch so bleibt, müssen Flugsicherungsbehörden auf der ganzen Welt auf die genauesten und verlässlichsten Technologien zugreifen können. Dafür sorgt die Comsoft Solutions GmbH und setzt dabei auf Impulse aus Wissenschaft und Forschung.

 

Die klassische Ortung von Flugzeugen basiert auf der Radarüberwachung. Überquert ein Flugzeug Ozeane, großflächige Gebiete ohne Infrastruktur oder die Pole, ist es über Radarstationen am Boden allerdings nicht mehr zu erfassen. In Gegenden mit geringerer Radar-Abdeckung wird daher das noch recht neue "Automatic Dependent Surveillance - Broadcast", kurz ADS-B, eingesetzt. Über diese Technik werden vom Flugzeug selbst gemessene Daten wie Flugzeugkennung, Geschwindigkeit oder Flughöhe und auch eine aktuelle GPS-Position übermittelt. Hierzu muss der Flieger einen speziellen Transponder mit sich führen, was bei den meisten Verkehrsflugzeugen bereits der Fall ist. Im Vergleich zur Radarüberwachung senden diese Transponder viel öfter – bis zu fünf Mal pro Sekunde – ein Signal zur Erde. Auch bekannte Webdienste wie Flightradar24 basieren auf dieser Technik. Sicherheitsbedenken und mangelnde Genauigkeit bei Höheninformationen macht ADS-B für die Flugsicherungsbehörden heute allerdings noch nicht zu einer verlässlichen Alternative zum Radar.

Comsoft Solutions beliefert Flugsicherungsbehörden weltweit

Als mittelständisches IT-Unternehmen mit Sitz in Karlsruhe entwickelt Comsoft Solutions individuelle Lösungen für Flugsicherungsbehörden, die in Flugkontrollzentren und Flughäfen in mehr als 80 Ländern im Einsatz sind. Das Unternehmen, das zur österreichischen Frequentis Firmengruppe gehört, hat unter dem Namen Quadrant ein Ortungssystem entwickelt, das neben ADS-B auch Multilateration (MLAT) als Überwachungstechnologie nutzt. Diese Technik wird beispielsweise an geografisch isolierten oder topologisch schwierigen Flughäfen eingesetzt oder in Form von „Wide Area Multilateration“ implementiert, um weitflächige Regionen abzudecken. MLAT kehrt das Prinzip der Laufzeitmessung von GPS um. Anstelle der beweglichen Satelliten werden mehrere ortsfeste Bodenempfänger eingesetzt, welche die Signale der Flugzeugtransponder verarbeiten. Dabei kommen die Signalantworten zu geringfügig unterschiedlichen Zeitpunkten dort an. Als Hardware werden Empfangssensoren und Interrogationsantennen eingesetzt. Herzstück dieser Lösung ist jedoch eine Software, die anhand komplexer Algorithmen aus den zeitlichen Unterschieden die Positionen der Flugzeuge genau berechnet. An dieser Stelle kommt der Lehrstuhl für intelligente Sensor-Aktor-Systeme (ISAS) des KIT ins Spiel, mit dem Comsoft Solutions schon seit einigen Jahren kooperiert.

 

Wichtige Impulse aus Wissenschaft und Forschung

Bei der Multilateration mit Quadrant können Flugzeuge auf zehn Meter genau lokalisiert werden. Um dies zu erreichen, muss die Empfangszeit an einem Sensor so genau sein, dass in diesem Zeitraum das Licht gerade einmal 50 Zentimeter weit kommt. Und genau hier lag jahrelang die Herausforderung für die Entwickler. „Die Empfänger am Boden waren selbst nicht hundert Prozent exakt aufeinander abgestimmt. Die Stationen hatten also keine absolute gemeinsame Zeit, sondern unterschieden sich im Bereich von Nanosekunden. Diese winzig scheinende Zeitunsicherheit kann aber zu Ungenauigkeiten bei der Lokalisierung der Flugzeuge führen“, weiß Informatikprofessor Uwe Hanebeck. Der technologische Durchbruch gelang, als mithilfe eines komplexen Algorithmus die Flugzeuge selbst als Bezugspunkt zur Zeitkalibrierung festgelegt wurden. Die Zeitsynchronisation und Positionsbestimmung kann so in einem Rutsch durchgeführt werden. Diese mathematische Meisterleistung war für Comsoft Solutions ein wichtiger Meilenstein und wurde sogar zum Patent angemeldet. „Im Bereich des Flugverkehrsmanagements ist es allein aus sicherheitskritischen Gründen unerlässlich, technologisch ganz vorne mit dabei zu sein. Universitäre Einrichtungen sind der Industrie in einigen Bereichen überlegen, sind näher an gewissen Trends dran und können ohne den Druck des Tagesgeschäfts im Unternehmen forschen. Die Impulse des KIT sind daher eine besonders wertvolle Ergänzung und haben unsere Quadrant-Lösung entscheidend vorangebracht“, betont Gerald Enzinger, Geschäftsführer der Comsoft Solutions GmbH.

Neues Forschungsprojekt mit dem KIT

Es ist zu erwarten, dass die Überwachung des Luftraums in der näheren Zukunft auf einer sinnvollen Kombination aus Radar, ADS-B und Multilateration basieren wird. Die Themen für gemeinsame Entwicklungsprojekte reißen demnach nicht ab, was auch ein neuer Forschungsauftrag zeigt. „Die Forschungstätigkeiten, so komplex sie auch sind, behandeln Themen zum Anfassen. Fast jeder von uns steigt hin und wieder in ein Flugzeug und es ist eine tolle Sache, mit den Entwicklungen unseres Instituts zu mehr Sicherheit im Luftraum beitragen zu können“, betont der Professor. Ein neuer Forschungsbestandteil wird sein, Leichtflugzeuge besser voneinander unterscheiden zu können. Wenn man dazu noch die wachsende Anzahl an unbemannten Luftfahrzeugen wie Drohnen zählt, kann man sich vorstellen, dass dies die Luftraumüberwachung ganz schön auf den Kopf stellen wird. „Es sind ja nicht nur die Flugzeuge, deren Anzahl am Himmel weiter zunehmen wird. ADS-B und MLAT eignen sich jedoch ideal, um kleine Flugobjekte lokalisieren und separieren zu können. Dadurch wird diese Technologie in Zukunft definitiv noch an Bedeutung gewinnen. Gemeinsam mit dem KIT haben wir daher noch viel vor“, sagt Gerald Enzinger.

 

Haben Sie einen Fehler entdeckt?
Unsere Sonderthemen
Das wird gerade bei ka-news heiß diskutiert
Die besten Themen
Kommentare (0)
Hinweis: Kommentare geben nicht die Meinung von ka-news wieder.
Bitte beachten Sie die Kommentarregeln und unsere Netiquette!
Dieser Artikel kann nicht mehr kommentiert werden.