Radarnetzwerk für Vertiports Mit dem Taxi durch die Luft bei den Olympischen Spielen 2024

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Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR

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Bei den Olympischen Spielen 2024 in Paris sollen sich Menschen erstmals per Flugtaxi von A nach B bringen lassen. Damit das möglich wird, haben Forschende am Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR ein komplexes und volldigitales Radar- und Sensornetzwerk entworfen, das den Flugverkehr am Vertiport überwacht.

Die Olympischen Spiele 2024 finden vom 26. Juli bis zum 11. August in Paris, Frankreich, statt. Traditionell wird eine solche Veranstaltung von der ausrichtenden Nation als Weltbühne genutzt, und zwar nicht nur für die Präsentation herausragender sportlicher Leistungen, sondern auch für den technischen Innovationseifer vieler Unternehmen. Die Veranstalter nutzen die Spiele als Plattform, um neue Technologien und innovative Lösungen im Bereich Transport, Sicherheit, Kommunikation, Umweltschutz und mehr zu präsentieren. Gleichzeitig bietet sich Unternehmen die Gelegenheit, die Effizienz und den Komfort für Athleten, Zuschauer und Organisatoren gleichermaßen zu verbessern.

Die Luftfahrtbranche setzt mittlerweile auf elektrische Senkrechtstarter als nächsten innovativen Schritt für mehr städtische Mobilität. Diese Technologie autonome Drohnen für Lieferdienste, aber auch Flugtaxis für den Kurzstreckentransport. Die Hersteller sehen in den eVTOLs (electric vertical take-off and landing) eine Lösung für urbane Mobilitätsprobleme wie Staus und Luftverschmutzung. Der Branche stehen noch viele Herausforderungen bevor, insbesondere in den Bereichen Sicherheit, Zulassung, Akzeptanz und Infrastruktur. Wie das mit den Flugtaxis in vielleicht gar nicht so ferner Zukunft aussehen könnte, möchte die Stadt Paris bei den Olympischen Spielen 2024 zeigen.

Mit dem Flugtaxi zu den Spielen

Im Rahmen der Sommerspiele werden die dafür geplanten Drohnensysteme noch von einem menschlichen Piloten gesteuert, der pro Taxi einen Passagier transportiert. In Zukunft aber sollen diese Taxis autonom fliegen. Sofern die Technologie von der Bevölkerung angenommen wird, steht unter anderem die Sicherheit an den Flug- und Landeplätzen im Fokus. Diese sogenannten Vertiports, die auf Dächern, in Bahnhöfen, Parkplätzen oder anderen urbanen Strukturen errichtet werden sollen, müssen die höchsten Sicherheitsanforderungen erfüllen.

An dieser Stelle kommen die Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR ins Spiel. Mit einem modularen, volldigitalen Sensornetzwerk inklusive Radarsensor möchten die Forschenden einen Beitrag zur Sicherheit der Vertiports beitragen. Dabei kommen passive wie aktive Sensoren zum Einsatz, über die sich das Netzwerk selbst organisiert.

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In den Worten der Forschenden vom FHR klingt das so: „Die Knoten sind volldigital, und jeder Sensor im Netzwerk funktioniert vollständig autonom. Die Sensoren werden nicht über eine zentrale Rechnereinheit koordiniert, sie vernetzen sich selbst miteinander. Sie können sich eigenständig untereinander lokalisieren und organisieren. Jeder Sensor verfügt im Sinne von Edge Computing über eine eigene Recheneinheit und kennt den Standort des anderen im Netzverbund“, erklärt Oliver Biallawons, Wissenschaftler der interdisziplinären Kompetenzgruppe Civil Drone Systems am Fraunhofer FHR in Wachtberg.

Die Sende- und Empfangsaufgaben werden von den einzelnen Sensoren übernommen, die miteinander interagieren. Aktive und passive Sensoren am Boden scannen gemeinsam den Start- und Landeplatz sowie den Luftraum darüber. Je nach Bedarf entscheidet das Netzwerk, welcher Sensor aktiv sendet und empfängt und welcher lediglich empfängt. Die Anzahl der Sensoren bestimmt den überwachten Bereich und aufgrund seiner Modularität bleibt das Netzwerk auch beim Hinzufügen oder Entfernen von Sensoren intakt. Die drahtlose Kommunikation zwischen den Knoten ermöglicht die Selbstorganisation und dezentrale Verarbeitung des Netzwerks.

Diese Kommunikation wird nahtlos in die zukünftige Telekommunikationsinfrastruktur integriert. Das bietet einen großen Vorteil, denn im Gegensatz zu Test-Überwachungssystemen, die auf Mobilfunk basieren, kann das System eVTOLs erkennen, die kein entsprechendes Kommunikationsgerät wie einen Chip oder Tag an Bord haben. „Darüber hinaus kann die Sicherheitslösung durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz nicht nur Hindernisse, die die Ein- und Ausflugsschneise blockieren, detektieren, sondern diese auch klassifizieren. Das heißt, sie ist in der Lage, Objekte wie etwa Bäume, Vögel oder Drohnen zu klassifizieren. Das Radarnetzwerk erkennt sogar die Größe einzelner Drohnen und mit wie vielen Rotoren diese jeweils ausgestattet sind“, wird mitgeteilt.

Zukunftsmusik oder bereits Wirklichkeit?

Die Radarsensorik liegt laut dem FHR bereits als Demonstrator vor, muss jedoch noch miniaturisiert werden. Sofern das gelingt und auf den Markt gebracht wird, kann mit dem System übrigens nicht nur ein Vertiport selbst überwacht werden, sondern auch für Luftkorridore eingesetzt werden, die von Transportdrohnen genutzt werden.

Sofern das Flugtaxis-Netzwerk in Paris bis zu den Olympischen Spielen und darüber hinaus funktioniert und angenommen wird, stellt es sicherlich einen spannenden Schritt in die Zukunft der vertikalen Mobilität in Städten dar. Radarnetzwerke wie das des FHR stellen dann die Sicherheit solcher autonomen Transportnetzwerke sicher. (sb)

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