TROUT GmbH

3DAM Civil

F&E-Projekt in einer nationalen Kooperation (TROUT, UNI Darmstadt, Deutsche Flugsicherung DFS) für die Realisierung eines Air-Traffic-Control-Systems (ATC-System) des „Virtuellen Towers“; die komplette 2D- und 3D-Visualisierung für die Flugverkehrskontrolle im Nahbereich mit integriertem Verkehrsmanagement und vielen funktionalen Features (auch Real-Time-Visualisierung von Schadstoff- und Lärm-Emissionen) nach anspruchsvollsten Qualitäts- und Sicherheitsstandards.

Derzeitige ATC-Systeme (ATC = Air Traffic Control) basieren auf RADAR-Signalen, die mit manuell und automatisch zugewiesenen Daten als auch über vom System generierte Daten es dem Controller erlauben, mit Hilfe der Ansicht z.B. eines digitalisierten RADAR-Bildschirmes, den Luftverkehr zu überwachen und zu kontrollieren.

"Virtueller Tower" macht Luftverkehrskontrolle flexibel

Nachteile dieser Systeme sind vielfältig, unter anderem die Anzeige des Luftverkehrs und Luftraumes in einem vordefinierten, nicht änderbaren Format, die geringe Verfügbarkeit der angezeigten Informationen für deren Weiterverarbeitung, die nicht vorhandene Anpassung an spezielle Nutzerforderungen und Funktionalitäten, aufwändige Erweiterbarkeit als auch die nicht optimale Erfüllung ergonomischer Anforderungen. Überwiegend werden proprietäre Subsysteme als „Stand-Alone-System“ konzipiert und entwickelt, mit geringer Ausbaufähigkeit und Einbindungsfähigkeit in Netzwerke und mit entsprechend hohen Kosten. Weiterhin entspricht die Darstellung nicht der räumlichen Vorstellung.

Die zukünftige Luftverkehrskontrolle wird sich gemäß neuester Studien und Konzepte in Richtung eines „Virtuellen Towers“ orientieren. Dies bedeutet, dass zur Bewertung der „Luftlage“ vermehrt Datenverarbeitungssysteme hinzugezogen werden, die eine Darstellung ähnlich dem Sichtkontakt eines Fluglotsen bei allen Wetter- und Sichtbedingungen zulassen.

Fotorealistische 3D-Luftraumbilder - von überall

Die zukünftige Luftverkehrskontrolle im Nahbereich benötigt keinen Tower mehr und erlaubt es, flexible Kontrollbezirke zu definieren die dann, je nach Auslastung, zur Kontrolle zu- oder abgeschaltet werden. Eine mögliche  Visualisierung der Verkehrslage im Cockpit z.B. über einen Datenlink, wäre ebenfalls möglich.

Auf Basis von Vorgenanntem und mit Nutzung des schon entwickelten Software-Systems „3D-Viewer“ (wird bei der Luftwaffe der Bundeswehr und bei weiteren NATO-Partnern zur fotorealistischen 3D-Visualisierung des Luftraumes und aller darin befindlichen fliegenden Objekte in einer weltweiten 3D-Topographie genutzt) – soll ein System (Hard- und Software) ent-wickelt werden, welches auf Basis von RADAR- und/oder Transponder-signalen den Luftraum für die Nahverkehrskontrolle von Flughäfen mit den sich darin befindlichen Objekten in 2D, fotorealistisch in 3D und in einer 3D-Topographie, darstellt.  

Für das zivile 3DAM-System sollen die folgenden Ausprägungen (Funktionsmodule = Clients) umgesetzt werden:

3DAMF Flugführung3DAMT Training3DAMI Infotainment3DAMP Planung3DAMA Analyse3DAME Emission

Das zivile 3DAM-System besteht aus einer Client/Server-Architektur, wobei der Server für die Aufbereitung des Dateneingangs dienen soll und die Clients dem Betrieb der verschiedenen Ausprägungen. Über die Datenschnittstelle im Server werden die Daten aus den verschiedenen Formaten in ein internes 3DAM-Format übertragen und an die verschiedenen Clients verteilt bzw. von dort angefordert.

Die Flugdaten werden sowohl im Originalformat als auch im 3DAM-Format unter Anwendung einer Logging-Funktion als Datei auf eine Festplatte geschrieben. Auf diese Weise kann auf diese Daten in Form einer Replay Funktion wieder zugegriffen werden.

 

3DAMF Flugführung: Die Ausprägung 3DAMF Flugführung des 3DAM-Systems umfasst die Anwendung für die Lotsen. Es sind Funktionen von Flugführung und Kontrolle gemäß „Stand der Technik“ enthalten, sowie weitere 3D-Funktionalitäten (z.B. Pilotensicht, virtuelles Fernglas etc.). Hier sind 2D- und 3D-Objekte in einer einfachen Art und Weise dargestellt, um nicht von der wesentlichen Informa­tion abzulenken.

Anwendung finden soll die 3DAMF-Ausprägung bei denen mit der Flugführung / Flugsicherung betrauten Personen, die eine Ausbildung bzgl. aktuell eingesetzter, konventioneller Luftraumüberwachungssysteme haben, wobei das Ausbildungssystem zur Schulung eingesetzt werden soll (siehe auch 3DAMT):

  • Kontrolle des Luftverkehrs im Nahbereich eines Flughafens
  • Visuelle Dokumentation des Luftverkehrs
  • Sicht auf den gesamten Anflugbereich ohne Beeinflussung durch Wetter etc.
3DAMT Training: Die Ausprägung 3DAMT Training des 3DAM-Systems umfasst die Schulung von Lotsen für das 3DAM-System. Definierte bzw. aufgezeichnete Flugbewegungen können in das System eingespielt werden, um so den richtigen Umgang mit dem 3DAM-System zu erlernen.

Die Nutzer für diese Anwendung sind Personen, die am 3DAMF System zu schulen sind.

  • Training / Ausbildung von Fluglotsen

3DAMI Infotainment: Die Ausprägung 3DAMI Infotainment des 3DAM-Systems beinhaltet eine Anwendung, die im Be­sucherbereich eines Flughafens aufgestellt werden kann. Zeitversetzt wird die aktuelle Luftlage in 3D in zufällig wechselnden Sichten für die Besucher eines Flughafens dargestellt. Die Besucher des Flughafens können sich auf diese Weise über ankommende Flüge informieren und einen Anflug aus dem Cockpit heraus miterleben. Optional lassen sich Informationen zu den Flügen oder Werbung einblenden.

Potentielle Nutzer der Infotainment-Anwendung des 3DAM-Systems sind Fluggäste bzw. Besucher im Besuchsbereich eines Flughafens

  • 3D-Visualisierung des Luftverkehrs für Besucher im Flughafenbereich.
3DAMP Planung: Die Planungsanwendung 3DAMP ermöglicht es Planern über simulierte Flüge, An- und Abflugverfahren im Voraus zu erstellen. Die Ausprägung 3DAMP enthält des demnach Funktionalitäten für die manuelle Generierung von Flugspuren. Es dient als Unterstützungswerkzeug für die Ausprägungen Training 3DAMT und Emissionen 3DAME.

Alle Personen oder Institutionen, wie z.B. öffentliche Einrichtungen (u.a. bei der Beurteilung von An- und Abflugverfahren) , aber auch die mit der Ausbildung von Fluglotsen verantwortlichen Personen (Erstellen von z.B. Anflugszenarien) sind mögliche Nutzer der Planungsanwendung des 3DAM-Systems.

  • Manuelles Erstellen von Flugspuren
3DAMA Analyse: Die Ausprägung 3DAMA Analyse des 3DAM-Systems enthält die Möglichkeit, in der Vergangenheit stattgefundene Flüge zu analysieren. Als Anwendung ist die Aufarbeitung von Unfällen, aber auch die Analyse von Flügen durch Flugsschulen gedacht.

Die Nutzer des 3DAM-Analysesystems sind Personengruppen, die ein Interesse an der Analyse eines Fluges haben, z.B. Personen, die sich mit der Analyse von Flugunfällen beschäftigen sowie Fluglehrer und/oder Flugschüler.

  • Visualisierung von Verkehrssituationen (z.B. zur Unfallanalyse).
  • Visualisierung von Schulungsflügen
3DAME Emissionen: Der Prototyp für die Ausprägung 3DAM_E Emission des 3DAM-Systems ist die Ausprägung für die Berechnung von Lärm- und Schadstoff-Emissionen für den Offline Betrieb für die Planungsanwendung. Die Tools dieser Ausprägung umfassen weiterhin Funktionalitäten für die Ausbreitungsrechnung von Schadstoffen und Lärmemissionen auf der Basis konkreter Triebwerksdaten, Wind und der Topographie. Die Darstellung der Emissionen erfolgt sowohl in 2D als auch in 3D. Diese Tools lassen sich z.B. dazu nutzen, bereits im Rahmen der Planung,  d.h. schon vor der Umsetzung einer An- oder Abflugstrecke, die voraussichtlichen Belastungen abschätzen zu können. Zu diesem Zweck lassen sich auch die mit dem Tool 3DAMP manuell erstellten Flugstrecken hier einbinden.

Wie bei der Ausprägung für die Planung 3DAMP sind die potentiellen Nutzer auch hier die Personen bzw. Institutionen die mit der Beurteilung von An- und Abflugverfahren befasst sind.

  • 3D-Visualisierung von Schadstoff- und Lärm-Emissionen
3D-Modellierung

Neben dem Zukauf von 3D-Modellen von Luftfahrzeugen werden von der TROUT GmbH auch eigene 3D-Modelle erstellt. Diese Modelle werden in einem ersten Schritt über das 3D-Graphik-Tool Cinema4D erstellt und im zweiten Schritt entsprechend den Anforderungen der 3DAM-Software konvertiert. Die Abbildungen zeigen Beispiele der von der TROUT GmbH generierten Modelle.

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