An kleinen Flugplätzen unterstützt ein optisches Referenzsystem die Automatisierung von Landeanflügen, indem es VIS- und Infrarotaufnahmen kombiniert. Die integrierte Software synchronisiert die Bilder mit GPS-Daten und extrahiert Landebahnkanten sowie Oberflächenmerkmale. Dank thermischer und visueller Sensorfusion passt sich das System dynamischen Wetter- und Lichtbedingungen an. Piloten können Landemanöver vollständig an das System delegieren, wodurch die Flugsicherheit steigt und Investitionen in konventionelle ILS-Infrastruktur entfallen. Die Lösung eignet sich besonders für regionale Flugverkehrsnetze.
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C2Land Projekt erforscht bodenbasierte Alternative zum teuren, herkömmlichen ILS
Im Rahmen von C2Land nutzt die TU Braunschweig eine hochpräzise VarioCAM R HD head Infrarotkamera in Kombination mit einer RGB-VIS-Einheit. Über PPS-Signale werden thermische und visuelle Aufnahmen exakt zeitgestempelt und über GigE-Schnittstelle verlustfrei zum Verarbeitungsrechner übertragen. Spezifische Algorithmen korrelieren beide Datensätze und ordnen sie GPS-Koordinaten zu. So entsteht ein virtuelles Anflugprofil, das eVTOLs sowie konventionellen Flugzeugen bei allen Wetterlagen einen autonomen Landeanflug ermöglicht mit erhöhter Messgenauigkeit und Reduktion von Navigationsfehlern.
Autonomer Landeanflug trotz Dunst und Dämmerung dank kombinierter Sensordaten
Standardmäßig nutzen Luftfahrzeuge GPS-Navigationsdaten, die aufgrund ionosphärischer Effekte, Signalabschattung und Mehrwegeausbreitung störanfällig sind. Fällt die horizontale Sicht auf unter 60 Meter ab, greifen Piloten gemäß Sicherheitsprotokoll auf manuelle Steuerung zurück. Eine ergänzende Sensorfusion aus hochauflösenden RGB-Kameras und Thermografie erfasst Landebahnkonturen zuverlässig, selbst bei Dämmerung, Nebel oder Gegenlicht. Die daraus abgeleiteten Positionsdaten ermöglichen eine durchgängige, autonome Anflugführung und präzise Landung ohne Sichtbezug zum Boden. Es synchronisiert Kameradaten zeitgenau und liefert präzise Anflugdaten.
PPS-getriggerte VarioCAM HD 620 versieht IR-Daten mit präzisen Zeitstempeln
Im Systemdesign bildet die VarioCAM R HD head 620 von InfraTec mit ihrem 15-Millimeter-Objektiv die zentrale Infrarotkomponente. Sie liefert eine geometrische IR-Auflösung von 640 × 480 Pixeln und zeichnet sich durch eine hohe thermische Auflösung aus, die feine Temperaturunterschiede darstellt. Über die präzise PPS-Triggerung werden sämtliche Bilder mit Zeitstempeln versehen. Die GigE-Schnittstelle ermöglicht daraufhin eine verlustfreie, schnelle Übertragung der Daten zur Bildverarbeitungsplattform und gewährleistet einen robusten, nahtlosen Datenstream für Echtzeitanwendungen.
Virtueller Leitstrahl ermöglicht eVTOL und Flugzeug präzisen autonomen Landeanflug
Die Software verarbeitet in Echtzeit Videobilder aus der RGB-Kamera und thermografische Aufnahmen synchron zu GPS-Daten. Auf dieser Grundlage wird ein präziser Anflugkorridor generiert, der als virtuelle Führungslinie dient und den korrekten Winkel sowie die Höhe vorgibt. Während verschiedener Phasen des Landeanflugs übernimmt das System automatisch die Anpassung von Querrudern, Höhen- und Seitenrudern und erlaubt eVTOL und Flächenflugzeugen einen autonomen Landevorgang ohne Piloteneingriff auch bei schlechten Sichtbedingungen innerhalb definierter Sicherheitsparameter.
Systemrobustheit in realen Tests trotz schwankender Messdistanzen endgültig bestätigt
Die Flugerprobung umfasste Manöver in turbulenten Luftschichten, bei denen der Abstand zwischen System und Referenzpunkten stark variierte. Zusätzlich beeinträchtigten extreme Beschleunigungsphasen und wechselnde Klimabedingungen die Sensorstabilität. Durch die parallele Nutzung von visuellen Kameradaten und hochauflösender Thermografie konnte jedoch eine lückenlose Datenfusion realisiert werden. Dadurch entstand eine redundante Positionsüberwachung, die auch unter rauesten Einsatzbedingungen durchgehende Präzision gewährleistete und die Verlässlichkeit des optischen Landesystems nachhaltig belegte. Diese robuste Multisensor-Fusion reduzierte Ausfälle und Steigerte die Gesamtsystemzuverlässigkeit.
C2Land Projekt beendet: Höhere IR-Auflösung treibt autonome Landung voran
Im Rahmen des erfolgreich abgeschlossenen C2Land-Projekts unter Administration des DLR-Raumfahrtmanagements wurde der Einsatz ungekühlter Wärmebildkameras mit außergewöhnlicher Auflösung etabliert. Insbesondere die VarioCAM R HD head 920 erzeugt mit 1.024 × 768 IR-Pixeln hochpräzise Temperaturkarten. Dieser Fortschritt senkt die Abhängigkeit von teuren ILS-Anlagen und ermöglicht kosteneffiziente optische Landesysteme. Die verbesserte thermische und geometrische Detailtreue gewährleistet robuste Positionsbestimmungen selbst bei ungünstigen Wetter- und Lichtverhältnissen. Sie ermöglicht greifbare Anwendung optischer Landesysteme im Flughafenbetrieb.
Kosteneffiziente optische Landesysteme ersetzen teure ILS für kleinen Flughäfen
Mit Hilfe eines dualen Sensorsystems aus sichtbaren und infraroten Kameras ermöglicht die optische Landesystemlösung der TU Braunschweig vollautomatische Landemanöver auch bei eingeschränkter Sichtweite. Ein eigens entwickelter Bildverarbeitungsalgorithmus gleicht die Kamerabilder mit präzisen GPS-Daten ab und generiert einen Anflugleitstrahl für eVTOLs sowie konventionelle Flugzeuge. Die Bodenausrüstung ist kostengünstiger und wartungsärmer als herkömmliche ILS-Türme, wodurch kleine Flugplätze ihre Betriebskosten reduzieren und zugleich die Landeverlässlichkeit steigern können. Die Technologie ist skalierbar und zukunftsorientiert.
