Digitalisierung der Luftfahrtindustrie

COVID-19 hatte einen erheblichen Einfluss auf die Luftfahrtindustrie. Das mögliche Wiederaufflammen der Pandemie zwingt die Branche dazu, sich noch stärker auf Sicherheit, effiziente Arbeitsabläufe, Nachhaltigkeit und Flexibilität zu konzentrieren. Obwohl der derzeitige Flugverkehr gering ist, gehen Experten davon aus, dass das Flugaufkommen mittelfristig zunehmen wird. Um zukünftige Schwankungen zu überstehen, müssen Flughäfen jetzt die weitere Digitalisierung und Automatisierung der Arbeitsplätze vorantreiben. Die gegenwärtige Situation macht die kommenden Jahre zum richtigen Zeitpunkt, um die Infrastruktur und die betriebliche Effizienz zu verbessern. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) können viele bestehende Optimierungs-Potenziale für alle Beteiligten ausgeschöpft werden. Ein wichtiger Teil der Branche ist das Flugverkehrsmanagement (ATM). Ziel des ATMs ist es, die Sicherheitsrisiken zu kontrollieren und einen nahtlosen und effizienten Ablauf des Flugverkehrs zu ermöglichen.

Fluglotsen (ATC) sind die Augen und Ohren am Boden, ihr Verantwortungsbereich fällt in drei allgemeine operationelle Disziplinen: Die Luftkontrolle, die Bodenkontrolle und die Lieferung von Flugdaten oder Flugfreigaben. Die primäre Methode zur Kontrolle der unmittelbaren Flughafenumgebung ist derzeit die eigenständige Beobachtung vom Kontrollturm des Flughafens aus. Nach intensiver Aktivität neigen die Fluglotsen dazu, sich zu entspannen und mögliche Risiken zu übersehen. Dies kann Fehler verursachen und gilt als Sicherheitsrisiko. Der Einsatz neuronaler Netze wird die Qualität der Flugsicherung verbessern, da Fluglotsen so mehr Zeit haben, sich auf Aufgaben zu konzentrieren, die ihre unmittelbare Aufmerksamkeit erfordern, und schnelle Entscheidungen zu treffen.

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Der Remote Tower

Mit der Remote Tower-Software ist es möglich, die Aufgaben eines Fluglotsen aus der Ferne wahrzunehmen. Dies gibt der Luftfahrtindustrie die Hilfsmittel an die Hand, um das Personal zu optimieren und die Qualität des Tower-Betriebs zu erhöhen.

Die Anzeige für die Fluglotsen ist ein Live-Video, das von zwei mit Analyseservern verbundenen Videobildschirmen bereitgestellt wird. Um einen Flughafen herum sind Kameras aufgestellt, die einen Panoramablick auf die Flughafenumgebung bieten. Die lückenlose Übersicht simuliert dabei den Blick aus den Fenstern des tatsächlichen Towers.

Für das aktuelle Projekt haben wir 16 Panoramakameras und 2 PTZ-Kameras aufgestellt, die jeweils 30 FPS in HD mit einer Datenverarbeitungsgeschwindigkeit von 3,4 GB pro Sekunde liefern.

Optimierungspotenzial für Fluglotsen

Fluglotsen verbringen viel Zeit damit, Daten zu suchen und diese zu analysieren. Zeit, die ihnen dadurch für das Überwachen des Flughafen-Geländes fehlt. Der Remote Tower ermöglicht es, diese Daten effizienter zu sammeln und analysieren. Dadurch erhalten sie zusätzliche Daten, die sonst aus Zeit- oder Komplexitätsgründen ungenutzt bleiben würden. Diese Daten können in Zukunft zu fundierteren Entscheidungen führen.

Ein weiterer Teil des Remote Towers ist die Objektverfolgungssoftware, die eine Vielzahl von Objektklassen in weniger als 200 Millisekunden erkennt. Die Software lokalisiert, klassifiziert, markiert und verfolgt diese Objekte.

Durch den Einsatz von Daten-Augmentation und die Simulation von Störungen im Lernprozess der KI haben wir die Fähigkeit, das neuronale Netzwerk zur Sichtverbesserung zu optimieren. Selbst bei schlechter Sicht durch Dunkelheit oder extreme Wetterbedingungen liefert die Software einen klaren Videofeed und erhöht so letztendlich die allgemeine Sicherheit der Flughafenumgebung.

Datenanalyse

Unterstützung der ATC bei Empfang und Auswertung von zusätzlichen, vorher ungenutzten Informationen.

Objekterkennung

Kameras erkennen Objektklassen, die sich auf dem Flughafengelände bewegen. Bei Erscheinen eines unerwarteten Objekts wird automatisch ein Alarm ausgelöst.

Datenerweiterung

Nachtsicht- und Wärmebildkameras verbessern die Sicht. Das neuronale Netz wird durch Daten-Augmentation speziell für schlechte Sichtverhältnisse trainiert.

Flugbahnvorhersage

Die Flugbahnvorhersage trägt dazu bei, eine besser informierte Flugverkehrs-  kontrolle zu gewährleisten und die Sicherheit der Flughafenumgebung zu erhöhen.

Produktdetails und Vorteile

  • Daten-Augmentation und intelligentes Datensammeln
  • Verbesserungen in der Berechnungseffizienz
  • Individuelles Datenpaket mit mehr als 4,5 Mio. Fotos
  • 16 Panoramakameras und 2 PTZ Kameras, die jeweils 30 FPS in HD mit einer Datenverarbeitung von 3,4 GB pro Sekunde liefern
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Wir stellen dem Kunden eine individuelle Trainingsumgebung zur Verfügung, um weitere Objektklassen oder Videos von anderen Flughäfen hinzuzufügen. Die Software kann von allen Flughäfen genutzt werden, auch von Flughäfen mit niedrigem bis mittlerem Verkehrsaufkommen.

Die nächsten Schritte

Das derzeit implementierte Produkt ist für eine spezialisierte Aufgabe konzipiert und wird von einer kleinen Gruppe von Personen benutzt. Das Prinzip, das dem Projekt zugrunde liegt, kann jedoch flexibel skaliert werden, um einem sehr breiten Spektrum von Anwendungsfällen gerecht zu werden.

Die Fähigkeit, Objekte automatisch und in Echtzeit zu erkennen und zu verfolgen, eröffnet neue Möglichkeiten für alle Industriezweige, in denen die Lokalisierung, die Klassifizierung und die Bewegung von Objekten wichtig ist.

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