Im Projekt C2Land der Technischen Universität Braunschweig wurde ein bodenbasiertes optisches Referenzsystem etabliert, das VIS- und Infrarot-Kameras kombiniert. Eine eigens entwickelte Bildverarbeitungssoftware integriert RGB- und Thermografie-Daten, um die Position von eVTOLs und Flächenflugzeugen exakt relativ zur Landebahn zu bestimmen. Durch den Verzicht auf ein Instrumentenlandesystem entstehen geringere Installationskosten und höhere Flexibilität an kleinen Flughäfen. Selbst bei Dunst, Dämmerung oder Gegenlicht lassen sich autonome Landemanöver präzise durchführen, zuverlässig mit hoher Betriebssicherheit.
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TU Braunschweig entwickelt innovatives optisches Landenavigationssystem als kostengünstige Alternative
Im Rahmen des C2Land-Projekts, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, entwickelt die TU Braunschweig ein bodengestütztes optisches Referenzsystem als Alternative zum Instrumentenlandesystem. Es kombiniert eine hochauflösende VIS-Kamera und eine Infrarotkamera mit spezialisierter Bildverarbeitungssoftware. Diese Technologie ermöglicht dank präziser Erkennung charakteristischer Landebahnmerkmale die exakte Bestimmung der dreidimensionalen Position von Flugzeugen relativ zur Pistenachse, um autonome und sichere Anflüge auch unter schwierigen Sichtbedingungen zu realisieren und Leistungsoptimierung durch kontinuierliche strategische Datenanalyse.
RGB und Thermografie ermöglichen autonome Landung bei schlechten Sichtbedingungen
Der herkömmliche Autopilot stützt sich primär auf GPS-Daten, die durch atmosphärische Störungen oder Multipfadreaktionen beeinträchtigt werden können. Bei Sichtweiten unter 60 Metern sind Piloten bislang gezwungen, das Fluggerät manuell zu steuern und den Anflug eigenständig durchzuführen. Mittels paralleler Auswertung optischer Kamerabilder im sichtbaren Spektrum und thermografischer Aufnahmen werden charakteristische Landebahnmarkierungen auch bei widrigen Lichtverhältnissen analysiert und zuverlässig identifiziert. Dies ermöglicht einen sicheren, präzisen Landeanflug, selbst bei Dunst, Dämmerung oder Gegenlicht.
InfraTec VarioCAM R HD 620 liefert hochauflösende IR-Bilder zuverlässig
Das Team setzt als Infrarotkomponente die widerstandsfähige VarioCAM R HD head 620 von InfraTec mit fest installiertem 15-Millimeter-Objektiv ein. Dieses Gerät erreicht eine geometrische Auflösung von 640 × 480 IR-Pixeln und erzeugt dank seiner feinen thermischen Auflösung detaillierte Temperaturkontraste. Mittels PPS-Triggerung werden die Messwerte exakt zeitgestempelt, während die integrierte GigE-Schnittstelle eine verlustfreie Kompression und schnelle Datenübertragung zum zentralen Prozessorsystem sicherstellt und gewährleistet somit präzise Echtzeit-Analysen auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen permanent.
Bildverarbeitung kombiniert Kameradaten und GPS zu präzisem virtuellem Anflug-Leitstrahl
Die von den Wissenschaftlern entwickelte Bildverarbeitungssoftware kombiniert die Daten der sichtbaren Kamera und der Wärmebildkamera mit präzisen GPS-Koordinaten, um eine exakte räumliche Positionierung des Luftfahrzeugs zu ermitteln. Anschließend generiert das System einen virtuellen Leitstrahl, der den Anflugwinkel und die Flugbahn definiert. Darüber hinaus übernimmt die Software in mehreren Anflugphasen die automatische Steuerung der Regeloberflächen und erlaubt so sowohl eVTOLs als auch konventionellen Flugzeugen einen autonomen Landevorgang mithilfe eines robusten Algorithmus.
Optisches Referenzsystem bewährt sich unter dynamischen Flugbedingungen trotz Herausforderungen
Die Validierung des optischen Referenzsystems erfolgte durch Testflüge unter realen, dynamischen Bedingungen, bei denen sich Messdistanzen signifikant änderten und das Fluggerät hohen Beschleunigungen unterlag. Darüber hinaus variierten Umwelteinflüsse wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Wind mit wechselnder Intensität. Trotz dieser Herausforderungen lieferte die in Echtzeit Arbeiter Bildverarbeitungssoftware in Kombination aus sichtbarer und thermischer Kamera konstant präzise Positionsdaten und bewies damit die Robustheit des Systems selbst unter extrem wechselnden Betriebsbedingungen und eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet.
Erfolgreicher Abschluss von C2Land: VarioCAM Head 920 bald marktreif
Das Projekt C2Land, unter Leitung des DLR-Raumfahrtmanagements, wurde planmäßig beendet. Im Fokus stand der Einsatz ungekühlter Wärmebildkameras mit deutlich gesteigerter geometrischer und thermischer Auflösung. Besonders die VarioCAM R HD head 920 bietet nun 1.024 × 768 IR-Pixel und liefert präzise Temperaturverteilungen. Diese technischen Fortschritte bringen optische Landesysteme an Flughäfen ohne ILS entscheidend voran. Die erhöhte Bildqualität ermöglicht zuverlässige Positionsbestimmungen und fördert die Integration autonomer Landeverfahren. Sie ermöglichen zudem effizientere Abläufe.
TU Braunschweig entwickelt preiswerte optische Landesystemlösung für autonome Anflüge
Die optische Landesystemlösung der Technischen Universität Braunschweig ersetzt kostspielige ILS-Anlagen durch ein kombiniertes VIS- und Infrarotkamerasystem, das präzise Positionsdaten liefert und autonome Landungen bei geringer Sicht ermöglicht. Die Integration von RGB- und Thermografie-Daten erhöht die Verfügbarkeit der Landebahnerkennung unabhängig von Tageszeit oder Witterungsbedingungen. Kleine Flughäfen profitieren von reduzierten Installations- und Wartungskosten, während moderne Wärmebildkameras mit verbesserter IR-Auflösung künftig einen zuverlässigen automatisierten Anflug für eVTOLs und konventionelle Flugzeuge realisieren könnten effektiv.
