Forschen für die Zukunft

Wie sieht morgen die Welt der Flugsicherung aus? Damit befasst sich die DFS schon heute: In unserem Forschungszentrum arbeiten wir an neuen Technologien, die unsere Arbeit effizienter, moderner und noch sicherer machen sollen. Dazu haben wir viele Ideen – und einige davon sind bereits ganz schön weit.

Personen an einem Tablet


Heute für die Technik von morgen 

Die DFS treibt Forschung und Entwicklung in einer eigenen Abteilung voran. Hier arbeiten Ingenieure, Naturwissenschaftler, Softwareentwickler, Psychologen und weitere Spezialisten gemeinsam an der Zukunft: Sie machen technologische Trends für die Flugsicherung verfügbar und entlasten die Fluglotsen mit neuen Verfahren, Daten und Assistenzsystemen bei ihrer Arbeit. Außerdem beschäftigen sie sich mit der Frage, wie Fliegen klimaschonender gestaltet werden kann.

Um zu bewerten, welchen Effekt die Innovationen in der Flugsicherungs-Praxis haben, nutzen wir hochspezialisierte Werkzeuge, zum Beispiel Simulationssysteme. Bei unseren Forschungs- und Entwicklungsvorhaben setzen wir auch auf starke nationale und internationale Kooperationen. Dazu gehören das deutsche Luftfahrtforschungsprogramm und das europäische Programm Single European Sky ATM Research (SESAR), aber auch die bilaterale Zusammenarbeit mit anderen Flugsicherungen, verschiedenen Forschungseinrichtungen und Hochschulen.

So vielfältig die verschiedenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auch sind, eines haben sie gemeinsam: Sie dienen dazu, die DFS noch besser und noch leistungsfähiger zu machen.



Assistenzsysteme für Fluglotsen 

Bei der DFS gibt es verschiedene Assistenzsysteme, die Fluglotsen in ihrer Arbeit unterstützen. Sie werden nicht nur stetig verbessert und erweitert: Die DFS arbeitet in mehreren Projekten an neuen technischen Tools. Aktuell entsteht ein System, das den Fluglotsen in den Kontrollzentralen hilft, noch früher und verlässlicher auf mögliche Annäherungen von Flugzeugen hinzuweisen und Konfliktlösungen vorzuschlagen. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz verspricht hier einen zusätzlichen Nutzen.

Eine andere Entwicklung zielt darauf ab, die optimalen Abstände von Flugzeugen beim Anflug auf Flughäfen jederzeit sicherzustellen. Unter normalen Witterungsbedingungen funktioniert das jetzt schon, künftig soll eine präzise Planung auch bei stürmischem Wetter gewährleistet sein. Auch andere flugmeteorologische Vorhersagen werden vermehrt für die Verbesserung von Lotsenassistenzsystemen genutzt.

Auch beim Management von ganzen Flugverkehrsströmen im deutschen Luftraum können sich die Fluglotsen neuerdings auf eine Entwicklung verlassen, die immer weiter optimiert wird: Auf Basis von Schnellzeitsimulationen der erwarteten Flugbewegungen erkennen die Kollegen in den Kontrollzentralen frühzeitig, wann und wo welche Verkehrsmengen zu erwarten sind und wie die Komplexität des Verkehrs einzuschätzen ist. So können sie den Personaleinsatz kurzfristig anpassen.






Schnell- und Echtzeitsimulationen

Welche Auswirkungen haben neue Verfahren, neue Luftraumstrukturen und neue technische Lösungen in der Praxis? Simulationen versetzen die DFS in die Lage, Veränderungen vor der Einführung zunächst einmal ausführlich zu testen. Dabei nutzen wir zwei unterschiedliche Arten von Simulationen. Zum einen finden Simulationen zusammen mit Fluglotsen statt, wie im realen Flugsicherungsalltag auch. Diese werden als Echtzeitsimulationen bezeichnet. Zum anderen setzen wir computerbasierte Simulationen ein, die so genannten Schnellzeitsimulationen. Dabei werden die Veränderungen auf Basis aufgezeichneter Flugplandaten oder auf Grundlage von Prognoseflugplänen simuliert, die individuell angepasst werden können. Das macht die Vor- und Nachteile schnell sichtbar — sozusagen im Zeitraffer.  

In der Forschung und Entwicklung helfen uns Simulationen dabei, den Fortschritt zu beurteilen und die Entwicklung in die richtige Richtung zu lenken. Mit ihrer Hilfe können wir Umweltauswirkungen ebenso sicher beurteilen wie potenzielle Effizienz-, Produktivitäts- und Kapazitätssteigerungen. Die Ergebnisse von Simulationen bilden somit eine gute und verlässliche Grundlage für unsere Entscheidungen zum weiteren Vorgehen. So haben alle Beteiligten ein realitätsnahes und belastbares Bild von der Zukunft der Flugsicherung.



Bau und Betrieb von Simulatoren

Simulatoren spielen in der DFS eine wichtige Rolle. Mit ihrer Hilfe schaffen wir ein reales Abbild der Arbeitsplätze unserer Fluglotsen. Ob im 360-Grad-Towersimulator, bei dem ein rundum projiziertes Bild den Blick aus einem Kontrollturm perfekt imitiert, oder an Radarsimulatoren, die den Arbeitsplätzen in unseren Kontrollzentralen entsprechen: In den simulierten Umgebungen können je nach Anwendungsfall verschiedene operative Systeme eingesetzt werden.

Neue Konzepte, Lotsentools oder Verfahren werden zunächst als Prototypen an den Simulatoren entwickelt. Erst, wenn sie sich dort bewährt haben, werden sie implementiert. Die Simulatoren werden auch für die Ausbildung der Lotsenschüler und zum Training der Lotsen eingesetzt. Um die Ausbildung noch flexibler gestalten zu können, verlagern wir die Simulatoren zunehmend in die Cloud. Damit können Simulationen ortsunabhängig durchgeführt werden.

Ein wichtiges Hilfsmittel bei der Interaktion der Lotsen mit dem Simulator ist der Einsatz von Spracherkennung. Sie wird bereits in Training und Ausbildung eingesetzt. Auch im täglichen Betrieb könnte Spracherkennung zur Unterstützung der Lotsen sinnvoll sein. Hier ist aber noch Forschungs- und Entwicklungsarbeit notwendig.




Systeme der Zukunft

Systeme für Kommunikation, Navigation und Ortung sind das Fundament der Flugverkehrskontrolle. Hier beobachtet die DFS den technischen Fortschritt und treibt die Weiterentwicklung voran. So haben neue Ortungstechnologien wie das Passivradar das Potential, bei deutlich geringerem Energie- und Raumbedarf den ökologischen Fußabdruck zu reduzieren. Bis diese Entwicklung zuverlässig nutzbar ist, ist allerdings noch viel Forschungsarbeit zu leisten. Im Rahmen nationaler und internationaler Kooperationen tragen wir dazu bei.  

Mit unserer Eigenentwicklung Mode N haben wir ein bodengestütztes Navigationssystem erarbeitet. Es basiert auf bestehender Infrastruktur und könnte in Zukunft ein Alternativsystem zur satellitengestützten Navigation darstellen. Mode N wäre dann für alle Luftfahrtteilnehmer nutzbar – für den zivilen und militärischen Flugverkehr, von Großflugzeugen bis hin zu Lufttaxis und Drohnen.

Die Verfügbarkeit von Funkfrequenzen ist für eine sichere Erkennung von Flugzeugen von zentraler Bedeutung. Die DFS entwickelt für diese begrenzte Ressource ein engmaschiges Monitorsystem, um fehlerhafte Nutzung oder Überlastung der Funkkanäle frühzeitig erkennen und zielgerichtet reagieren zu können. Die Entwicklung umfasst neben einem bodengestützten System auch mobile und drohnengestützte Messungen. Sobald neue CNS-Systeme bereit für den Einsatz im Luftverkehr sind, arbeiten wir zudem an deren weltweiter Standardisierung mit.



Mehr Informationen 

Sie möchten mehr über Forschung und Entwicklung bei der DFS erfahren? Dann werfen Sie doch einen Blick in unser Forschungsmagazin „Innovation im Fokus“? Sie finden die Zeitschrift in unserer Mediendatenbank.