Generierung von 4D Ausweichtrajektorien

Bei den aktuellen Planungsverfahren für den Luftverkehr entstehen regelmäßig Situationen, in denen die Flugzeuge die gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsabstände nicht einhalten können.

Diese Unterschreitungen werden als Kollisionen bezeichnet. Es gibt verschiedene Verfahren zur Erkennung von Kollisionen und zur Aulösung 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 für 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 übergebenen 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 überbrückt. 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. Zusätzlich kann mit Hilfe der Zeitdimension auch das Variieren der Geschwindigkeit zur Vermeidung der Kollision abgebildet werden. Bei der automatischen Generation eröffnet sich die Möglichkeit, die Trajektorie zu optimieren: Zum Beispiel nach solchen Aspekten wie Treibstoffeffizienz oder Flugkomfort für Passagiere.

Das entwickelte Programm generiert keine fliegbare Trajektorie, sondern diskretisiert lediglich den Suchraum um den Konfliktbereich und sucht nach einer möglichen Überbrückung für 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 höherer.