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Generierung von 4D Ausweichtrajektorien

Artem Leichter, Leibniz Universität Hannover, DLR Braunschweig, bachelor thesis
09/2012

Bei den aktuellen Planungsverfahren f√ľr den Luftverkehr entstehen regelm√§√üig Situationen, in denen die Flugzeuge die gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsabst√§nde nicht einhalten k√∂nnen.

Diese Unterschreitungen werden als Kollisionen bezeichnet. Es gibt verschiedene Verfahren zur Erkennung von Kollisionen und zur Aul√∂sung von Kollisionssituationen. Diese Verfahren sind wenig integriert und nutzen nicht die Vorteile der modernen Navigationstechnologie (z.B. DG-PS). Die Ausweichtrajektorien werden nicht optimiert. Am DLR (Deutsches Zentrum f√ľr Luft- und Raumfahrt) werden die Trajektorien als Teil des 4D-Raumes abgebildet. Der 4D-Raum setzt sich aus den drei Raumdimensionen und der vierten Zeitdimension zusammen.

In dieser Arbeit wurde ein Programm entwickelt, das aus einer Menge von √ľbergebenen Trajektorien eine Trajektorie so anpasst, dass keine Konflikte mehr vorhanden sind. Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein mit Konflikten behafteter Bereich mit einer generierten Trajektorie √ľberbr√ľckt. Die Generierung der Ausweichtrajektorie geschieht in konsistenter 4D-Planung. Das automatisierte Generieren der Ausweichtrajektorien auf Basis des 4D-Raums erlaubt das Modellieren des Lateral- und Vertikal-Ausweichens. Zus√§tzlich kann mit Hilfe der Zeitdimension auch das Variieren der Geschwindigkeit zur Vermeidung der Kollision abgebildet werden. Bei der automatischen Generation er√∂ffnet sich die M√∂glichkeit, die Trajektorie zu optimieren: Zum Beispiel nach solchen Aspekten wie Treibstoffeffizienz oder Flugkomfort f√ľr Passagiere.

Das entwickelte Programm generiert keine fliegbare Trajektorie, sondern diskretisiert lediglich den Suchraum um den Konfliktbereich und sucht nach einer m√∂glichen √úberbr√ľckung f√ľr den Konfliktbereich. Als Ergebnis wird eine Liste mit Punkten im 4D-Raum ausgegeben.

Diese Liste wird von der DLR-eigenen TrafficSim in eine fliegbare Trajektorie umgewandelt. Bei der Generierung der Ausweichtrajektorie ist zu beachten, dass TrafficSim mit geringerer Anzahl von Punkten bessere fliegbare Trajektorien generiert als bei h√∂herer.

Kontakt: Philipp Blanke

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