DLR zkouší autonomní drony v letovém provozu v Hamburku

Autonomní drony přepravující balíky, letecká taxi či bezpilotní létající prostředky s inspekčními úkoly budou v budoucnu létat a vykonávat služby také ve městech. Za účelem zachování nezbytné úrovně bezpečnosti letového provozu se tato zařízení musí umět navzájem rozpoznat a dokázat se vyhnout případně hrozící vzájemné kolizi, a to ve všech fázích letu – při vzletu, vlastním letu i přistání. 

Při úspěšných letových demonstracích u hamburského mostu Köhlbrandbrücke koncem dubna 2019 odborníci Německého střediska pro letectví a kosmonautiku (DLR) společně s partnery spolupracujícími s DLR na projektu City-ATM (City Air Traffic Management) ukázali, jak již v současné době funguje kooperace dronů např. při oblétávání konkrétního mostu za běžného lodního a pouličního provozu (obr. 1).

Obr. 1. Při demonstraci svých schopností oblétávají autonomní drony most po různých letových trajektoriích (foto: DLR)

„Za velmi realistických podmínek jsme při použití propojených letových plánů a databází registračních a identifikačních údajů, online sledování letu dronů a také algoritmů pro predikci konfliktů letových trajektorií a jejich zabránění demonstrovali, že autonomně létající drony, v daném případě vybavené snímacími kamerami, mohou společně bezpečně působit v městském vzdušném prostoru,“ vysvětluje vedoucí projektu Stefan Kern z institutu DLR pro řízení letů (DLR-Institut für Flugführung/Flight Guidance). „Úloha oblétávání mostu představovala ideál­ní zkušební scénář, protože při ní drony musely spolupracovat velmi těsně v dynamických podmínkách.“ 

Důležité je naprosto spolehlivé spojení

Obr. 2. Tři upravené autonomní drony s kamerami připravené ke zkušebním letům (foto: DLR)

Po povolení letů vzlétly 24. dubna 2019 krátce po sobě do vzduchu první dva drony. Při své letové misi letěl každý z nich po jemu stanovené dráze vedle hamburského mostu Köhlbrandbrücke a pod ním, a to při úplném respektování lodního a pouličního provozu na mostě a pod mostem. Během demonstrací byly současně ve vzduchu vždy dva z celkem tří zúčastněných autonomních dronů (obr. 2, obr. 3), přináležejících každý jinému útvaru střediska DLR, konkrétně již zmíněnému Ústavu pro řízení letů a dále Ústavu pro letové systémy (Flugsystemtechnik/Flight Systems) a Ústavu pro komunikaci a navigaci (Kommunikation und Navi­gation/Communications and Naviga­tion). Drony byly vybaveny speciální technikou umožňující přesně určovat stav dronu a místo, kde se právě nachází, a také pojítkem typu HyraCom, zajišťujícím několikanásobně zálohovanou, a tudíž proti poruchám zabezpečenou komunikaci mezi drony a řídicí stanicí. Spolupracující organizace Deutsche Flugsicherung (DFS) poskytla experimentátorům online přístup ke všem údajům o pozicích dronů, čímž umožnila kompletně zobrazovat situaci ve vzdušném prostoru. Díky neustálému obnovování údajů o pozicích dronů mohli jejich „piloti“ sledovat na řídicí stanici zobrazení situace v adekvátním vzdušném prostoru se všemi potenciálními konflikty. Vedle celkového ověření systému navzájem spolupracujících autonomních dronů v několika zkušebních letech byla také úspěšně předvedena funkce zjišťování jemných trhlin v mostní konstrukci. 

Obr. 3. Mezi jednotlivými zkušebními lety je třeba autonomní drony důkladně prověřit (foto: DLR)

Velmi důležité je podrobné plánování letů

Uvedené letové experimenty se konaly ve spolupráci se správním orgánem Hamburg Port Authority (HPA) a partnerskými subjekty NXP Semiconductors, KopterKraft, FlyNex, Deutsche Flugsicherung, Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) a Auterion jako součást řešení projektu City-ATM, v jehož rámci výzkumní pracovníci a partneři z praxe pracují na koncepci a vývoji nových metod, které umožní drony – jako nyní nové účastníky leteckého provozu – bezpečně zakomponovat do městského vzdušného prostoru. Metoda řízení letového provozu s drony vyvinutá pro projekt City-ATM staví na několika postupných krocích. Na začátku se piloti a drony se zájmem o povolení vzletu elektronicky registrují a jsou autentizovány při použití nástrojů od firem NXP Semiconductors a FlyNex. Paralelně probíhá plánování letových misí s respektováním daného vymezení letového prostoru a jsou definovány letové trajektorie. Systém řízení letů přitom respektuje letovou výkonnost strojů i místní a časové rámcové podmínky. Tak lze již před vzletem odhalit možné konflikty. Zejména při letech na velké vzdálenosti – tj. v případě dronů při letech v režimu mimo přímý dohled řídícího pracovníka (Beyond the Visual Line of Sight – BVLOS) – je důležité včas rozpoznat ostatní uživatele vzdušného prostoru a vhodným manévrem se jim vyhnout. Při ověřovacích letech v Hamburku byla k tomuto účelu využita pozemní řídicí stanice pro drony (tzv. U-Fly) Ústavu pro řízení letů střediska DLR. 

Závěr

Výzkumný projekt City-ATM byl zahájen 1. ledna 2018 s plánovanou dobou trvání tři roky. Financován je mimo jiné z prostředků programu pro výzkum v oboru letectví střediska DLR. V dalších fázích projektu v období do konce roku 2020 budou do systému City-ATM přidány další služby i obory použití, což vše bude ověřeno následujícími experimenty. V plánu je např. zmapování a prověření efektivity procesů probíhající při pozornost poutajícím použití dronů k podpoře složek záchranného systému při katastrofických událostech. Podrobnější informace o projektu City-ATM lze nalézt na webové stránce https://www.dlr.de/fl/desktopdefault.aspx/tabid-1149/1737_read-50670.

[DLR erprobt City-ATM System an der Köhlbrandbrücke in Hamburg. Pressemitteilung DLR, 15. 5. 2019.] 

Ing. Karel Kabeš