Analyse von Entfernungsmessungen zur Überwachung des Landeanfluges
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Beschreibung
Landeanflüge in Instrumentenflugbedingungen, die gegebenenfalls bis zum Aufsetzen
und Ausrollen des Luftfahrzeugs ohne Sichtreferenz nach außen durchgeführt werden
müssen, stellen eine Herausforderung für Luftfahrzeugbesatzungen dar. Genutzt wird
für diese Anflüge u.A. das Instrumentenlandesystem (ILS), welches in der Funktions
weise unverändert seit mehreren Jahrzehnten im Einsatz ist. Neben den operationell
genutzten Signalen des Gleitpfadsenders, die im Regelfall einen Anflugwinkel von 3 zur
selektierten Landebahn markieren, existieren falsche und fehlerhafte Signale bei einem
vielfachen des intendierten Anflugwinkels. Trotz eines im Allgemeinen hohen Sicher
heitsniveaus und zahlreicher Vorschriften und Verfahren, welche sicherstellen sollen, dass
Luftfahrzeuge während eines Landeanfluges korrekte im Raum positioniert sind, sind in
der Vergangenheit einzelne Fälle von Unfällen oder Beinaheunfällen, bei denen die Luft
fahrzeugbesatzung einen Landeanflug aufgrund eines solchen falschen Signals begonnen
hat, bekannt geworden.
In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob die Genauigkeit von DME-Entfer
nungsmessungen ausreicht, um anhand dieser Daten bordseitig erkennen zu können, ob
ein Anflug auf Basis eines dieser fehlerhaften Signale begonnen wurde und somit eine
Überwachung des Anflugpfades möglich ist. Der Vorteil des gewählten Ansatzes ist, dass
entsprechende Infrastruktur sowohl bodenseitig an Flughäfen als auch in Luftfahrzeugen
bereits installiert ist und somit eine zusätzliche Überwachung des Anflugpfades realisiert
werden kann.
Zu diesem Zweck wurde eine Simulation entwickelt, die anhand von Positionsdaten der
verwendeten Navigationshilfen, Flughäfen und Landebahnen ein realistisches Abbild der
geometrischen Verhältnisse an verschiedenen deutschen Flughäfen darstellen und gleich
zeitig ein als Massenpunkt vereinfachtes Luftfahrzeug einen idealisierten Anflug absol
vieren lassen kann. Damit kann die durch ein DME ermittelte Schrägentfernung und
die anschließende Übertragung in der Avionik anhand des großflächig im Einsatz befind
lichen Datenübertragungsstandards ARINC 429 simuliert werden. Zusätzlich können
Messfehler der DME-Entfernungsmessung in unterschiedlichen, aus der Literatur abge
leiteten, Größenordnungen simuliert werden. Ein Kalman-Filter wurde implementiert,
um aus der beobachtbaren Schrägentfernung den Systemzustand, bestehend aus Positi
on und Geschwindigkeit, zu schätzen und so eine robuste Annäherungsgeschwindigkeit
zu erhalten.
Verschiedene Geometriekonfigurationen bestehender Anflugverfahren und Szenarien
wurden auf Änderungen der Annäherungsgeschwindigkeit und abgeleitete Beschleuni
gungen untersucht und miteinander Verglichen, um den Einfluss von Messfehlern unter
schiedlicher Größenordnung, der Übertragung der Informationen über den Datenbus und
von seitlichen und vertikalen Ablagen auf die ermittelte Annäherungsgeschwindigkeit zu
untersuchen. Im Ergebnis zeigt sich, dass die Genauigkeit der DME-Entfernungsmessung
nicht ausreicht, um kleine Abweichungen zu erkennen, Anflüge auf Basis der falschen An
f
lugwinkel jedoch bei bestimmten Geometriekonfigurationen erkannt werden können.
Autor*in
Björn Blom
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