MASTER 360 - Konzept für eine automatisierte Flugführung im ersten und letzten Flugsegment von Hubschraubern

Abstract

Airbus Helicopters konzentrierte sich im Rahmen des Projekts auf die Automatisierung des Starts und der Landung (ATOL) eines Hubschraubers. Dies umfasste die Automatisierung des ersten und letzten Flugsegments, die üblicherweise nach Sichtflugregeln (VFR) durchgeführt werden: beim Landen vom Übergabepunkt des Instrumentenflugs (IFR) bis zum Bodenkontakt, und beim Start vom Boden bis zur Übergabe an den Piloten im Vorwärtsflug. Das entwickelte Konzept umfasste die Erkennung des Landepunktes, die Erstellung eines Sicherheitskorridors zwischen detektierten Hindernissen, die Berechnung eines optimierten Flugpfads und dessen automatisches Abfliegen durch den Autopiloten. Zur Hinderniserkennung wurde ein Kamerasystem eingesetzt, dessen Video- und Bilddaten mittels Computer Vision Algorithmen ausgewertet wurden. Diese Algorithmen basierten auf Deep Learning mit Convolutional Neural Networks (CNNs) zur Klassifizierung von Objekten. Zusätzlich lieferte ein Simultaneous Localization and Mapping (SLAM)-Algorithmus gleichzeitig die Position des Hubschraubers und definierte zu vermeidende Flugbereichszonen, die Hindernisse enthielten. Diese Informationen wurden in einer Datenfusion zusammengeführt, wobei eine hochauflösende Gelände- und Hindernisdatenbank zur Steigerung der Integrität der Positionsbestimmung im Vergleich zur reinen Satellitennavigation hinzugezogen wurde. Die daraus resultierenden Positions-, Hindernis- und Objektdaten flossen mithilfe weiterer KI-Algorithmen in die Flugpfadberechnung ein. Der Autopilot des Hubschraubers flog diesen Pfad anschließend vollautomatisch und unter Berücksichtigung operationeller Randbedingungen ab. Der Pilot wurde im Cockpit zu jedem Zeitpunkt über eine HMI-Schnittstelle (Mensch-Maschine-Schnittstelle) über den Flugverlauf informiert. Im Rahmen des Projekts wurde zudem ein Terrain-Radar zur weiteren Datengewinnung in den Hubschrauber integriert.