Onderzoek, ontwikkeling en innovatie

Met vliegende taxi naar de Olympische Spelen in Parijs

Voor het eerst kunnen bezoekers van de Olympische Spelen van 2024 met luchttaxi’s naar locaties vliegen. Vliegtuigen met verticale start, zoals drones, multirotors en luchttaxi’s, zullen opstijgen en landen op platvormen die bekend staan ​​als vertiports. Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques (FHR) ontwikkelen een volledig digitaal sensornetwerk, inclusief een radarsensor. Hiermee is men in staat het luchtverkeer op een vertiport nauwlettend te volgen en veilige vliegoperaties te garanderen.

Afbeelding: Fraunhofer FHR/Andreas Schoeps

Drones en multirotors worden al gebruikt bij de civiele bescherming, bij de brandweer en bij bruginspecties. In de toekomst zullen deze onbemande luchtvaartuigen (UAV’s) ook voor andere taken worden gebruikt, bijvoorbeeld in de logistiek voor het bezorgen van pakketten. Bij de Olympische Spelen van 2024 in Parijs zullen de eerste passagiers in Europa per luchttaxi worden vervoerd. Luchtvaartbedrijven zijn van plan Olympische locaties uit te rusten met elektrische verticale start- en landingssystemen, ook wel eVTOL’s genoemd, om bezoekers van de luchthaven naar evenementen te vervoeren.

In eerste instantie zullen de dronesystemen worden bestuurd door een mens – met één passagier per taxi. De komende jaren moeten ze dan autonoom worden bestuurd, op voorwaarde dat de samenleving dit accepteert. Een belangrijk aspect van dit concept is de veiligheid van de vertiports die worden gebruikt voor het lanceren en landen van eVTOL’s. Doel is om deze te integreren in daken, treinstations, parkeerterreinen en andere stedelijke structuren. Vertiports moeten voldoen aan de strengste veiligheidseisen. Onderzoekers van Fraunhofer FHR willen een belangrijk deel van de veiligheid van de nieuwe dronestops aanpakken door ze uit te rusten met een modulair, volledig digitaal sensornetwerk, waaronder een radarsensor. Het netwerk is aan te passen aan de grootte van elke vertipoort. Het maakt daarbij gebruik van zowel actieve als passieve sensoren.

Het radarnetwerk maakt gebruik van actieve en passieve sensoren om zichzelf te reguleren
“De knooppunten zijn volledig digitaal en elke sensor in het netwerk functioneert volledig autonoom. De sensoren vormen zelf een netwerk. Ze kunnen zichzelf onafhankelijk lokaliseren en organiseren. Op basis van het principe van edge computing heeft elke sensor zijn eigen computerunit. Hij kan de locatie van andere sensoren in het netwerk detecteren,” legt Oliver Biallawons uit. Hij is wetenschapper en lid van de interdisciplinaire expertisegroep “Civil Drone Systems” bij Fraunhofer FHR in Wachtberg. De taak van het zenden en ontvangen wordt verdeeld tussen de individuele sensoren. Deze werken onderling samen. Installatie van de gedecentraliseerde actieve en passieve sensoren gebeurt op de grond. Ze werken samen om het hele start- en landingsplatform en het luchtruim erboven waar te nemen. Het netwerk beslist welke sensor naar behoefte in actieve (zenden en ontvangen) en passieve (alleen ontvangen) modus werkt. Hoe meer sensoren in het netwerk, hoe groter het gebied dat men kan bewaken. Zelfs bij het toevoegen of verwijderen van een sensor of radarknooppunt kan het radarnetwerk feilloos blijven functioneren.

De sleutel tot de autonome organisatie en gedecentraliseerde verwerking van het netwerk is de verbinding tussen de afzonderlijke knooppunten via draadloze communicatiekanalen. Deze zijn geïntegreerd in het radarsignaal. Door de netwerkcommunicatie te integreren in het radarsignaal kan het signaal naadloos worden geïntegreerd in toekomstige telecommunicatie-infrastructuren. Dit is een belangrijke mijlpaal op weg naar het samenvoegen van volwaardige radar en telecommunicatie. “We integreren het communicatiesignaal in de radargolven in plaats van aparte kanalen te gebruiken voor radar en communicatie,” aldus de ingenieur.

Obstakels classificeren
Het belangrijkste kenmerk van het radarnetwerk, dat de onderzoekers het Civil Drone Systems (CDS) Network hebben genoemd, is dat het systeem, in tegenstelling tot testbewakingssystemen op basis van mobiele radio, eVTOL’s kan detecteren die geen communicatieapparaat zoals een chip of tag hebben. Met de toevoeging van AI kan de veiligheidsoplossing niet alleen obstakels detecteren die inkomende of uitgaande vliegroutes blokkeren, maar deze ook classificeren. Dit betekent dat het objecten als bomen, vogels en drones kan classificeren. Het radarnetwerk kan zelfs de grootte van een drone en het aantal rotors herkennen.

Het sensorsysteem bestaat al als demonstratiemodel, maar is nog niet geminiaturiseerd. “Naarmate de verstedelijking voortschrijdt, verwachten we dat er op een gegeven moment ook transportsystemen de lucht in zullen gaan. Dit kan alleen worden bereikt met behulp van geavanceerde veiligheidssystemen,  zoals ons modulaire, veerkrachtige netwerk van stralingsarme, communicerende radarknooppunten. Daarmee is foutloos starten en landen mogelijk,” aldus de onderzoeker. Het systeem wordt niet alleen overwogen voor gebruik in vertiports. In de toekomst zou het ook corridors door steden kunnen bewaken die door transportdrones worden gebruikt.


Meer nieuws over Onderzoek, ontwikkeling en innovatie