Um nicht riesige Antennen an jedes Flugobjekt zu verbauen, wurde das SAR entwickelt. Diese Erfindung kommt besonders kleineren UAS zu Gute.

Was ist das genau?

Das Radar mit synthetischer Apertur (SAR) ist eine Bildgebungstechnik, die aus Radarreflexionen vom Boden 2D- und 3D-Bilder erzeugt. Die SAR hat erhebliche Vorteile, da sie auf Funk anstatt auf sichtbares Licht setzt. Dadurch kann das Radar auch bei schwierigen Bedingungen, wie zum Beispiel durch Dunst, Wolken und dichte Waldkronen hindurchsehen.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt beschreibt die Funktionsweise des SAR bei einem Satelliten wie folgt. Eine Einzelantenne sendet in regelmäßigen Abständen Impulse aus, deren Echos wieder empfangen werden. Nach der vollständigen Digitalisierung und Speicherung der Echos, folgt die Übertragung der Daten an die Bodenstation. Diese werden wiederum mit aufwendigen Rechenprozess namens „Apertursynthese“ behandelt. Dabei werden die virtuellen Einzelantennen geordnet und zu einer großen Antenne zusammengeführt. So erzeugt das SAR denselben Effekt den man mit einer langen Antenne erreichen würde.

Es gibt drei verschiedene Betriebsmodi für Sensoren, welche mit X-Band arbeiten. Der Modus „Spotlight“ ist für eine 10 Kilometer mal 10 Kilometer große Fläche mit einer Auflösung von 1 bis 2 Metern geeignet. „Stripmap“ ist hingegen für ein 30 Kilometer breiten Streifen mit einem Zoom von 3 bis 6 Metern angemessen. Der „ScanSAR“ kann einen 100 Kilometer breiten Streifen mit einer Auflösung von 16 Metern erfassen.

Wer benutzt das SAR?

Aufgrund der besonderen Technik gehört sie mittlerweile für Erdbeobachtungen und Fernerkundungen zum Standard. Sie wird aber vor allem im Militär verwendet. Die über Satelliten ferngesteuerten Kampfdrohnen werden unter anderem durch diese Technik auf den Monitoren sichtbar gemacht.

Das SAR kann aber nicht nur für militärische Operationen mit großen Kampfdrohnen benutzt werden, sondern auch für zivile Drohnenarten. Aufgrund der kleinen Größe und des geringen Gewichts kann sie für viele Drohnenarten genutzt werden.

Da Drohnenoperationen auch für Einsatzkräfte in Frage kommen, sollte die SAR in manchen Situationen besonders interessant und hilfreich sein. Auch wenn Deutschland in diesem Bereich noch relativ unerfahren ist, sollte man dennoch einen Blick auf diese Operationen werfen.

Was ist die SAR?

Die Search and Rescue (SAR) ist eine Sicherheitsmaßnahme, die das Suchen und Retten für Einsatzkräfte erleichtert. Es sind mit Kameras ausgestattete Drohne, welche das entsprechende Terrain abfliegen und so Informationen an die Einsatzkräfte weitergeben.

Durch die Pandemie 2020 hat sich die Einführung dieser Drohnen für die öffentliche Sicherheit beschleunigt. Deutschland hängt mit dieser helfenden Maßnahme noch hinterher. Andere Länder wie etwa Indien oder die USA nutzen diese in ihren Behörden.

Search and Rescue Operationen als Vorteil

Aufgrund ihrer enormen Schnelligkeit und Beweglichkeit sind die Drohnen vielseitig einsetzbar und sind in schwierigsten Situationen nutzbar. Dadurch können die verletzten und vermissten Personen schneller auswendig gemacht werden. Das wiederum spart den Einsatzkräften Zeit und Kraft ein, die dann später für die Behandlung der Personen nutzbar ist.

Darüber hinaus kann die Ausstattung der verschiedenen Drohnenarten die Suche erleichtern. Durch Sensoren oder Wärmebildkameras ist eine schnellere Identifikation von Bodenobjekten möglich. Zusätzlich kann der Pilot oder der Einsatzleiter über Lautsprecher an der Drohne den Teams am Boden zielführende Anweisungen geben. Durch die Kamera sorgt sie auch für eine genaue Dokumentation der Operation.

Was genau macht die SAR?

In den USA gibt es neben den öffentlichen SAR-Teams auch private, die Such- und Rettungsaktionen durchführen. Die Drohnenoperationen verwendet man meistens in für den Menschen schwer zugänglichen Territorien oder in dringenden Situationen. Bei Suchaktionen auf den Bergen oder in den riesigen Wäldern der USA kommen diese Drohnen zum Einsatz. Sie können aber auch als fliegende Lichtquelle für die Einsatzkräfte bei Nacht sein und sie zu den verletzten Personen führen. Auf diese Weise werden jährlich Tausende von Leben weltweit gerettet.

Weitere Informationen zu solchen Drohnenoperationen finden Sie auf flytnow.de.

Seit dem 05.12.2014 gilt eine neue Verordnung für den europäischen Luftraum: die SERA. Sie schafft einheitliche Regeln für die Piloten. Diese gelten auch für UAS und UAVs.

Grober Inhalt der SERA (2014)

In Deutschland verschwindet der Luftraum F (Foxtrott) ab sofort und wird von der Funkpflichtzone (RMZ) ersetzt. Die RMZ schreibt das Mitführen und den Betrieb einer Funkkommunikationsausrüstung für alle Flüge in diesem Luftraum vor. Laut der Deutschen Flugsicherung (DFS) kann die RMZ auch in den Lufträumen E, F und G angewendet werden.

Außerdem ändert sich die Definition von Tag und Nacht. Die Nacht geht von den Stunden zwischen dem Ende der bürgerlichen Abenddämmerung und dem Beginn der bürgerlichen Morgendämmerung. Die bürgerliche Dämmerung endet demnach am Abend und beginnt am Morgen, wenn sich die Mitte der Sonnenscheibe 6° unter dem Horizont befindet. Diese Regel ist auch im Hinblick auf die Transponder und Erkennungspflicht im Luftraum nicht zu vernachlässigen. Da aber bei diesem Punkt das nationale und europäische Recht kollidiert, wird es Unterschiede bei den Ländern geben. Die bürgerliche Dämmerung dauert in Deutschland dennoch ca. 40 Minuten. Jedoch ist davon auszugehen, dass Deutschland bei den alten Regelungen bleibt, da bereits eine Regelung von Tag und Nacht in Paragraph 2 im Entwurf der neuen Luftverordnung steht.

Weitere detailreiche Informationen bietet die Internetseite aerokurier.de.

Jüngsten Änderungen (März 2022)

Die Überarbeitung der Easy Access Rules (EAR) für die SERA von 2022 entstand durch die Entscheidung der EASA. Sie beinhaltet die Einführung von akzeptierten Nachweisverfahren (AMC) und Leitfäden (GM) zu den Sprechfunkphrasen für die Bereitstellung von Flugplatz-Fluginformationsdiensten (AFIS).

Zusätzlich wird die EAR in einem „leicht lesbaren“ Format mit erweiterten Navigationsfunktionen mithilfe von Links und Lesezeichen angezeigt. Darüber hinaus sind diese auch als dynamische Online-Publikationen mit Filtern, Suchfunktionen und Navigation für Computer, Tablets und Handys erhältlich.

Weitere Informationen finden Sie auf der Webseite der EASA.

Um den Flugverkehr der UAS und UAVs sicherer und fortgeschrittener zu gestalten, gibt es viele Initiativen wie die Joint Authorities for Rulemaking on Unmanned Systems (JARUS). Diese kümmert sich um die Regulierung von UAS.

Was ist die JARUS?

JARUS ist eine Expertengruppe von der National Aviation Authorities (NAAs) und der regionalen Flugsicherheitsorganisationen. Die Gruppe schlägt technische, betriebliche und sicherheitsrelevante Anforderungen der unbemannten Flugsysteme (UAS) vor, um diese besser in den Luftverkehr einzubinden.

Wer gehört zur Initiative?

Zu den Mitgliedern der JARUS gehören 65 Organisationen, 63 Länder, sowie die EASA und EUROCONTROL.

Momentan bilden Di Antonio und Stewart-Smith die Führungsposition. Das Sekretariat wird von dem Secretary General Liu Hao geleitet und von China, Canada sowie Portugal unterstützt. Seit Ende 2015 gibt es zusätzlich ein Beratungsgremium für Interessenvertreter (SCB), welches die Interessen aller Interessensgemeinschaften der Branche spiegelt und ihnen ermöglicht, die JARUS-Aktivitäten zu unterstützen.

Zu den SCB-Mitgliedern gehören Flugzeugproduzenten, die UAS-Industrie, Flugsicherheitsorganisationen (ANSPs), Normungsgremien, Fluggesellschaften und Luftfahrtverbände. Die Aktivitäten hat die Initiative JARUS geordnet und mit Arbeitsgruppen (WG) versehen.

Was macht sie?

Die erste Arbeitsgruppe „Flight Crew Licencing“ beschäftigt sich mit der Lizensierung des Personals an Board. Während die zweite WG für die „Operationen“ zuständig ist, behandelt die dritte die „Lufttüchtigkeit“. Als nächstes folgt die Gruppe für die „Erkennung und Vermeidung“ und die Gruppe für „Führung und Kontrolle“. Die sechste Arbeitsgruppe setzt sich mit dem „Sicherheits- und Risikomanagement“ auseinander. Die letztes folgt die Gruppe über „Betriebskonzepte“.

Darüber hinaus können die Arbeitsgruppen auch externe Berater für weiteres Fachwissen in Anspruch nehmen. Der Berater muss allerdings zunächst vom SCB dazu benannt werden.

Eine genaue Übersicht über die Aufgaben der einzelnen WGs sind auf der JARUS-Webseite zu finden.

Nach der Deutschen Flugsicherung (DFS) gelten gewisse Regeln bei der Transponderpflicht und Erkennungspflicht im Luftraum. Beide Pflichten sollen den Luftraum sicherer machen, indem durch sie Zusammenstöße vermieden werden.

Transponderpflicht und Erkennungspflicht

Ein Luftfahrttransponder ist ein elektronisches Gerät, welches per Funkfrequenzabfrage kommuniziert. Er liefert wichtige Informationen für die Flugsicherung (ATC) und die Kollisionsvermeidungssysteme (ACAS) von anderen Flugzeugen.

Ein sekundäres Überwachungsradar und ein ACAS-System fragt die Informationen des Transponders ab und macht so den Luftraum übersichtlicher. Die Transponderübertragung sorgt also für die Erkennung von anderen Flugobjekten.

Für welche Lufträume gilt die Transponder- und Erkennungspflicht?

Alle Luftfahrzeuge, egal ob Segelflugzeuge, Freiballons oder sogar Drachen, müssen mit einem Transponder in den folgenden Lufträumen ausgestattet sein.

Die Lufträume der Klasse C und D, ausgenommen von den Kontrollzonen, sind davon betroffen. Es gilt also von 2.500 ft bis 10.000 ft, welches ungefähr 762m bis 3.048m entspricht.

Des Weiteren gilt diese Pflicht in der Transponder Mandatory Zone (TMZ), welche das Verwenden eines Transponders mit automatischer Höhenübermittlung vorschreibt.

Außerdem gilt die Transponderpflicht bei unkontrollierten Lufträumen bei Nacht. Sie gilt darüber hinaus für motorgetriebene Luftfahrzeuge, ohne Segelflug, oberhalb 5.000 ft über NN (normal Null), also an der 1524m Grenze.

Kennzeichnung bei Nacht

Damit Lufthindernisse in der Nacht für die Piloten gut erkennbar sind, müssen diese entsprechend erkennbar gemacht werden. Windenergieanlagen (WEA) oder andere hohe Gebäude wie Türme oder Schornsteine müssen der Vorschrift entsprechend sichtbar sein. Dafür hat die Bundesrepublik Deutschland sich an internationale Empfehlungen gehalten und eine Allgemeine Verwaltungsvorschrift zur Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen (AVV) umgesetzt. Darin wird genau festgehalten, wie die Objekte, die in die Lufträume ragen, zu sichern sind.

Die bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung (BNK) von Windkraftanlagen ist derzeit nur möglich, wenn die technische Ausstattung der Luftfahrtzeuge unabhängig ist. Eine BNK-Transponder Lösung ist nach aktuellem Stand der AVV grundsätzlich ausgeschlossen.

Die Experten Strauß und M.Rossol des IT-Dienstleisters b.r.m. stehen Ihnen bei Fragen sehr gerne zur Verfügung.

Die EASA (Europäische Agentur für Flugsicherheit) hat am 23 Februar 2022 einen Onlineworkshop für die Vorstellung der iConspicuity organisiert. Dort hat man auch die iConspicuity Roadmap, also das weitere integrative Vorgehen mit dem bemannten und unbemannten Flugverkehr, definiert.

Was genau ist die iConspicuity?

iConspicuity steht für increased conspicuity, was, ins Deutsche übersetzt, soviel wie erhöhte Auffälligkeit heißt. Damit ist der Zustand, klar erkennbar und informiert zu sein, gemeint.

Die iConspicuity umfasst die wichtigsten Informationen für den Piloten der verschiedenen Drohnen. Dies beschreibt, neben allgemeinen Fluginformationen und Informationen zum Wetter, explizit die Position anderer Flugobjekte in der Nähe. Somit wird der Fernpilot durch diese Informationen besonders gut vor und während des Fluges unterstützt.

Wieso wird die iConspicuity eingeführt?

In den vergangenen 10 Jahren hat es viele Kollisionen und Unfälle im unkontrollierten Luftverkehr aufgetreten. Es waren vor allem kleine Flugobjekte, es sind dabei tragische 137 Todesfälle (im Erfassungszeitraum 2009-2019) zustande gekommen. Darüber hinaus endeten weitere 60 Kollisionen tödlich.

Damit diese Zahlen verringert werden, sollen die Piloten in Zukunft besser informiert werden. Die iConspicuity soll dabei helfen, indem andere Flugteilnehmer klarer erkannt werden können. Der Pilot wird so optimal auf den Flug und mögliche Gefahrensituationen in der Nähe vorbereitet. Dies ermöglicht einen deutlich sicheren Flugverkehr.

Wen betrifft das neue Vorgehen?

Die EASA sieht den generellen Flugverkehr (GA Community), den Helikopterverkehr (Rotorcraft Community) und andere Nutzer, welche im bisher unkontrollierten Verkehr teilnehmen, für die Maßnahmen unter der Idee der “iConspicuity” vor. Des Weiteren sollen ab Januar 2023 alle unbemannten Luftfahrzeuge, die im U-Space operieren, elektronisch sichtbar gemacht und von einem U-Space Service Provider (USSP) unterstützt werden.

Der Bremer IT-Dienstleister b.r.m. bereitet sich als USSP vor. Dafür nutzt das Unternehmen ihr DSGVO konformes Green-IT Rechenzentrum. Außerdem haben sich die Mitarbeiter Markus Rossol und Maximilian Strauß auf den Bereich des aktuellen und zukünftigen Drohnenverkehrs spezialisiert. Sie stehen bei Fragen sehr gerne zur Verfügung.

Das Land Bremen gehört mit ihren Vereinen und Unternehmen wie der AVIASPACE BREMEN e.V. zur Weltspitze in sachen Luft- und Raumfahrt. Dafür sorgen unter anderem die führenden Industrieunternehmen und deren Zulieferer.

AVIASPACE BREMEN e.V. – ein Aviationcluster

Das Unternehmen AVIASPACE BREMEN e.V. ist ein Netzwerk und Vertreter für Hersteller von Luft- und Raumfahrtkomponenten. Es ist für die Umsetzung der Luft- und Raumfahrt-Strategien im Bundesland Bremen von der Senatorin für Wirtschaft, Arbeit und Europa beauftragt worden. Die Herausforderung des Vereins liegt darin, dass die Luft- und Raumfahrtindustrie mit weiteren wichtigen Branchen wie beispielsweise die der Automobilindustrie und der Windenergie gestärkt und weiterentwickelt werden sollen.

Themenschwerpunkte AVIASPACE BREMEN e.V.

Der Bremer Cluster hat sich aber auch mit essentiellen Themen wie die Bildung von Netzwerken, dem Technologietransfer sowie dem Wirtschaftswachstum auseinandergesetzt. Zusätzlich fördert der Verein Jungunternehmer und Start-Ups, indem er die organisatorische und technische Vernetzung von den Endproduzenten, dem Zulieferern oder den Dienstleistungen klarstellt. Des Weiteren stellt er Zugang und Kontakte zu wissenschaftliche Einrichtungen der verschiedenen Stationen im Produktzyklus zur Verfügung. So auch bei den Kompetenzbereichen Materialentwicklung, dem Hochauftrieb, die Konstruktion, die Fertigungstechnologie, die Erdbeobachtung und Robotik.

Was hat b.r.m. damit zu tun?

Durch das neue Fluggelände für unbemannte Luftfahrtsysteme “Hatten-UAS” auf dem Flugplatz Oldenburg-Hatten EDWH hat sich b.r.m. schon auf den zukünftigen Flugverkehr eingestellt. Im Zuge dessen haben sich die Mitarbeiter Markus Rossol und Maximilian Strauß als UAS-Consultant und Senior Aerotechnical Consultant darauf spezialisiert.

Der Bremer IT-Dienstleister b.r.m. ist neues Mitglied in dem Verein und steigt in die Cluster-Strategie ein. Bei der Erschließung neuer Aufgaben und Innovationen ist Vernetzung ein wichtiges Element.

Bei den verschiedenen Drohnenarten kann man schnell den Überblick verlieren. Hier die drei Hauptkategorien.

Mit dem 20. März beginnt der Frühling im meteorologischen Sinne. Alsbald werden nun auch die Vögel, Bienen und anderen Insekten beginnen unsere Luft zu durchstreifen, aber nicht nur diese. Drohnen oder UAVs (unmanned aerial vehicle) sind schon ein Teil des Luftraumes geworden und das nicht nur als Hobby begeisterter RC-Enthusiasten, sondern auch für den U-Space Service Provider b.r.m. .

Die EASA arbeitet seit geraumer Zeit an den Grundpfeilern um EU-weit die zivilie Drohnenluftfahrt in koordinierte Bahnen zu lenken. Dafür wird die Einrichtung eines neuen Luftraumes, dem sogenannten U-Space vorbereitet. Neben anderen Lufträumen (wie z.B. Golf) soll der U-Space eine Koexistenz zwischen bemannter und unbemannter Luftfahrt ermöglichen.

U-Space – Raum für Drohnen

Ein eigener Luftraum nur für Drohnen ist ein schwieriges Unterfangen. Alle Luftfahrzeuge müssen schließlich landen und starten und gerade über Ballungsgebieten muss natürlich jedwede Kollisionsgefahr frühzeitig vermieden werden. Daher ist der U-Space in der aktuellen Konzeption darauf ausgelegt die anderen bemannten Luftfahrtteilnehmer so wenig wie möglich zu belasten. Die Drohnen sollen im eingerichteten U-Space sich bei einem entsprechenden U-Space Service Provider (USSP) anmelden und erhalten dadurch Angaben, zu Verkehrsinformationen und weiteren Diensten die für einen sicheren Betrieb notwendig sind. Um auch die transponderfreien Flugteilnehmer zu erfassen befindet sich die EASA gerade in der Findungsphase. Unter dem Begriff iConspicuity sollen bestehende Technologien, wie ADS oder Mobile, genutzt werden um jeden Flugteilnehmer zu einer Auffälligkeit (=conspicuity) zu machen. Mit diesen Informationen kann dann eine gefährliche Annäherung im Vorhinein vermieden werden.

Was ist ein U-Space Service Provider?

An der Schnittstelle zwischen unbemannter und bemannter Raumfahrt kommt der USSP (U-Space Service Provider) zum Einsatz. Dieser wird verschiedene Dienste zur Verfügung stellen um es Drohnenoperatoren zu ermöglichen sicher durch den U-Space zu navigieren. Die Kernaufgaben werden dabei die Bearbeitung der „Flight Authorisation“ sein, sowie „strategic de-confliction“. Die “strategic de-confliction” stellt sicher, dass der eingereichte Flugplan auf Konflikte im Luftraum geprüft wird.

Hierfür wird es natürlich einen Dienst zum Registrieren der Drohnen geben, sodass sowohl der USSP und auch Behörden auf den Status des UAV zugreifen können. Neben den relevanten Verkehrsinformationen wird auch überlegt welche weiteren Dienste und etwaige Dienstleistungen für die Drohnen-Operatoren sinnvoll sind.

Ausblick 2022 – Was uns erwartet

Noch in diesem Halbjahr will die EASA Regelungen treffen, wie die Sichtbarmachung „iConspicuity“ der bemannten Luftfahrzeuge sinnvoll durchgeführt werden kann, ohne zusätzliches Equipment oder gar eine Transponderpflicht einzuführen. Der dauerhaften Einrichtung des U-Space wären wir dann schon ein gutes Stück näher und der zivile Drohnenverkehr schon greifbarer.

In der Zwischenzeit wird auf dem Flugplatz Oldenburg-Hatten das Testzentrum UAS/ UAV weiter ausgebaut. Schauen Sie sich unser aktuelles Projekt VTOL EGM an und besuchen Sie auch die Seite unseres Projektpartners Optoprecision.