Luftverkehr & Informatik

Es ist Zeit für neue Werkzeuge

Über uns

Auf die Flugsicherungen kommen schnell wachsende und neuartige Anforderungen zu. Die Informatik als Wissenschaft spielt eine entscheidende Rolle bei deren Bewältigung. Als Innovationsträger auf diesem Gebiet entwickelt die GLVI neuartige Verfahren und effiziente Algorithmen für zukünftige Generationen von ATM-Systemen.

Luftfahrt und IT sind Schlüsseltechnologien einer globalen Gesellschaft. Doch während die Erkenntnisse der Informatik in Form von verwertbaren Technologien inzwischen unser gesamtes Alltagsleben durchdringen und verändern, trifft dies auf den Bereich der Luftfahrt nicht in gleichem Maße zu. Dabei sehen wir gerade hier ein ungeheures Potential.









  • Software Engineering Software Engineering Wir entwickeln hochperformante Algorithmen für sicherheitskritische Systeme.
  • High performance computing High performance computing Wir entwerfen Expertensysteme für den Einsatz in Echtzeitumgebungen. Dabei setzen wir handelsübliche, hochleistungsfähige Hardwarekomponenten ein.
  • Beratung Beratung Wir beraten bei Konzeption, Modellierung und Entwicklung sicherheitskritischer Anwendungen.

Intelligente Assistenz

Sicherheitskritische Entscheidungen müssen von Fluglotsen getroffen werden, die ein sich ständig vergrößerndes Luftverkehrsaufkommen zu überwachen haben. Um dieses ohne Abstriche bei der Sicherheit bewältigen zu können, müssen den Fluglotsen Systeme zur Verfügung stehen, die sich wie intelligente Assistenten verhalten.

Das heißt, dass diese Systeme in der Lage sein müssen, die gegebene Luftlage zu analysieren und den Lotsen nützliche Informationen zu geben. Nützliche Informationen sind dabei die Informationen, die gerade in der gegebenen Situation benötigt werden, die genau zur rechten Zeit und so präsentiert werden, dass sie mühelos und ohne Suchaufwand wahrgenommen werden können.

Es ist unser Ziel, diese intelligente Assistenz in Software zu realisieren. Dazu betrachten wir die drängenden Problemstellungen des Luftverkehrsmanagements aus der Sicht der Informatik. Wir erforschen und entwickeln Berechnungsverfahren und Möglichkeiten der Datenrepräsentation, die besonders geeignet sind, die geometrischen Aspekte und die dynamische Natur des Luftverkehrs nahezu in Echtzeit abzubilden.

Effiziente Konflikterkennung

Zentrales Element eines Expertensystems, das die beschriebenen Eigenschaften hat, ist die Fähigkeit, eine gegebene Luftlage extrem schnell auf Konflikte untersuchen zu können. Unser Konzept ist nicht nur in der Lage, in wenigen Milisekunden taktische Konflikterkennung für mehrere hundert Luftfahrzeuge der tatsächlichen Luftlage zu ermöglichen. Es ist derart leistungsfähig, dass es zusätzlich die Prüfung mehrerer hundert möglicher Alternativen pro Luftfahrzeug erlaubt - bei einer durchschnittlichen Leistung von mehr als 10.000 Konfliktüberprüfungen pro Sekunde.

...das hier.

Und das ist längst nicht alles, was wir können.

In dieser Zeit

machen wir daraus...

20ms

von der Netzhaut ins Gehirn.

Atmex

Das Air Traffic Management Expertensystem, das der Zukunft voraus ist.

ATMEX ist unser Konzept eines Luftverkehrsmanagementsystems, das den aktuellen Stand der Informatikwissenschaft nutzt, um mit bisher nicht erreichter Effizienz Flugwegüberwachung und -vorhersage, Konflikterkennung und Problemlösungen für erkannte Konflikte zur Verfügung zu stellen.

Eine Implementierung der ATMEX-Kernkomponenten wurde für die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH im Rahmen des Innovationsprojekts CATo - Controller Assistance Tools In Lower Airspace - mit großem Erfolg durchgeführt:

 » Die Tatsache,dass durchschnittlich 140% der heutigen Kapazitätseckwerte (in der Spitze deutlich darüber hinaus) im Simulationsumfeld sicher bearbeitet werden konnten, deuten auf eine Kapazitätssteigerung im Bereich von 30% hin «

(aus dem Forschungsbericht "SESAR P4.7.2: Konflikterkennung und –lösung für Radar- und Planungslotsen", TE im Fokus Heft 1 2013, S. 31)

 Unsere Expertise versetzt Komponentenentwickler und -anbieter in die Lage, einzelne Komponenten des ATMEX-Konzepts bis hin zum vollständigen Expertensystem erfolgreich zu implementieren.

 

 

  • Flugwegüberwachung Flugwegüberwachung Die Flugwegüberwachung stellt fest, ob ein Luftfahrzeug sich an die erteilten Freigaben hält. Ein Luftfahrzeug kann z.B. von seiner Höhenfreigabe abweichen, seitlich von der Route abweichen, zu schnell oder zu langsam fliegen. Stellt die Flugwegüberwachung eine Abweichung fest, wird der Grad der Abweichung gemessen und gemeldet.
  • Flugwegvorhersage Flugwegvorhersage Für ein effizientes Luftverkehrsmanagement ist es notwendig zu wissen, welchen Kurs ein Luftfahrzeug voraussichtlich steuern wird, um Verkehrsballungen zu vermeiden. Die Flugwegvorhersage ist in der Lage, für ein Luftfahrzeug verschiedene Flugweghypothesen zu formulieren und nach Plausibilität zu bewerten.
  • Konflikterkennung Konflikterkennung Die Konflikterkennung ist das Herzstück von ATMEX. Sie ermittelt durch geometrische Verfahren, ob Luftfahrzeuge die Mindestabstände zu anderen Luftfahrzeugen oder besonderen Lufträumen unterschreiten.
  • Problemlösung Problemlösung Bei Vorliegen von Meldungen der Flugwegüberwachung oder der Konflikterkennung schlägt diese Komponente Manöver vor, welche die Situation bereinigen, ohne dabei Folgeprobleme zu verursachen. Wie bei der Flugwegvorhersage können die vorgeschlagenen Manöver nach verschiedenen Gesichtspunkten bewertet werden.
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So funktioniert ATMEX

Aufgabe des Expertensystems ist es, Assistenzdienste für die Flugverkehrskontrolle bereitzustellen. ATMEX soll Flugfreigabeanforderungen für den Fluglotsen als unbedenklich kennzeichnen, sofern

  • die Luftlage sicher ist,
  • der Verkehr ordnungsgemäß fließt und
  • die angefragte Freigabe die Sicherheit der Luftlage und den ordnungsgemäßen Verkehrsfluss nicht gefährdet.

Um mehr über die Architektur von ATMEX und seine Funktionsweise zu erfahren, klicken Sie auf eine seiner Komponenten im nebenstehenden Bild.

Kommunikation

ATMEX kann mittels Spracherkennung passiv am Sprechfunkverkehr teilnehmen. Der so gewonnene Kontext ermöglicht es dem System, bereits während des Funkdialogs Informationen situationsbezogen aufzubereiten und zu präsentieren. Eine integrierte Spracherzeugung erlaubt es, Mitteilungen an Piloten per Sprechfunk zu übermitteln.

Darüber hinaus versteht ATMEX die gängigen gesetzlich vorgeschriebenen Standards hinsichtlich Austausch von Flugplannachrichten und Meldungen der Luftraumüberwachung. Daneben können proprietäre Kommunikationsprotokolle als Plug-Ins eingebunden werden.

Luftlagebild

ATMEX verknüpft alle eingehenden Informationen in Echtzeit zu einer umfassenden Repräsentation der aktuellen Luftlage.

Wissensbasis

Die Wissensbasis enthält die Gesamtheit des Luftverkehrsregelwerks (ICAO, BADA, LuftVO, BA-FVK, BA-FDB).

Anders als in branchenüblichen Systemen ist dieses Wissen nicht implizit in der Software hinterlegt, sondern existiert in Form einer Ontologie, die es erlaubt, die Wissensbasis flexibel zu halten und die benötigten Regeln bei Bedarf in den Kode hineinzugenerieren.

Inferenzsysteme

Die Inferenzsysteme reichern unter Zuhilfenahme der Wissensbasis das Luftlagebild um weitere Informationen an. Dazu zählen die Ergebnisse der Flugwegüberwachung, Flugwegvorhersage und Konflikterkennung.

Die so entstehende Entwicklungsprognose kann dann an eine geeignete Instanz weitergereicht werden; z.B. an die Problemlösung.

ATMEX: Komponenten Inferenzsysteme Luftlagebild Wissensbasis Kommunikation

Kontakt

Wenn Sie Rückfragen haben oder weitere Informationen wünschen, stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

GLVI Gesellschaft für Luftverkehrsinformatik mbH
Beim Farenland 40 a
22159 Hamburg

Fon:     040 6068 5979
E-Mail: info(at)glvi.de
Web:   www.glvi.de, www.atmcomputing.org