Risiko-minimale Bahnplanung für tieffliegenden unbemannten Frachttransport

Kurzfassung

Aktuelle, kommerziell getriebene Forschungsprojekte im Bereich autonom gesteuerter Luftfahrzeuge zeigen, dass solche Fluggeräte zukünftig, für den alltäglichen Transport von Waren, in der Nähe besiedelter Gebiete eingesetzt werden sollen. Um die Menschen und Infrastrukturen in diesen Gebieten zu schützen, müssen Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, wenn es zum Kontrollverlust des unbemannten Luftfahrzeuges kommt und ein Absturz des Systems droht. Diese Art der Gefährdung soll im Rahmen dieser Abschlussarbeit planerisch, durch die automatisierte Wahl eines risiko-minimalen Flugpfades, erreicht werden. Dazu wird ein Risiko-Kostenfunktional aufgestellt, das ein Risiko für vorgeplante Flugpfade abschätzt. Das Kostenfunktional kann anschließend in einen Planungsalgorithmus integriert und von diesem minimiert werden. Zur Schaffung des Kostenfunktionals werden verschiedene Einflussfaktoren auf das Risiko identifiziert. Dazu gehört die Vorhersage möglicher Flugverläufe nach dem Kontrollverlust des Fluggerätes, für die verschiedene Methoden diskutiert werden und schließlich eine normalverteilte zeitdiskrete Zustandsprädiktion erarbeitet wird. Der damit ausgestattete Pfadplaner ist in der Lage, mit verschiedenen Windverhältnissen und Spezifikationen des betrachteten Luftfahrzeuges zu rechnen. Das Risiko wird für den konkreten Fall, in dem ein außer Kontrolle geratenes, unbemanntes Fluggerät mit Hilfe eines Rettungsfallschirms zu Boden gebracht werden soll, bestimmt. Zum Abschluss der Arbeit wird die Kostenfunktion im Planungsframework des Instituts für Flugsystemtechnik des DLR in Braunschweig eingesetzt und in einem realen Planungsszenario demonstriert.