Klare Kommunikation über den Wolken

Ende März 2019 hebt das Forschungsflugzeug Falcon des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR mit einer Weltpremiere für die Luftfahrt ab. Erstmals wird ein Prototyp für den neuen digitalen Flug­funkstandard LDACS – L-band Digital Aeronautical Commu­nications System – erprobt. Dieser soll zukünftig einen sicheren und effizienten Datenaustausch zwischen Flugsicherung und Cockpit bis hin zur 4D-Flugroute ermöglichen. Zusätzlich realisiert die Technik ein alternatives Navigations­system für die Luftfahrt, das aus den LDACS-Signalen der Boden­stationen die Flugzeug­position bestimmt. Vier Teststationen werden im Laufe der Forschungs­flüge in Oberbayern überflogen. Mit diesen Tests rückt die weltweite Einführung in greifbare Nähe.

„Im Prinzip funktioniert LDACS für die Luftfahrt ähnlich wie der Mobilfunk am Boden“, erklärt Michael Schnell vom DLR-Institut für Kommunikation und Navigation in Oberpfaffen­hofen, wo seit 2007 die neue Technik gemeinsam mit Partnern entwickelt wird. „Die Bodenstation entspricht der Mobilfunk­-Basisstation und das Funkgerät im Flugzeug dem Smartphone.“ Die neue Technologie, mit der sich Piloten und Lotsen besser verständigen können, ermöglicht sowohl Sprach­kommunikation in CD-Qualität als auch schnellen Datenaustausch. „Die besondere Heraus­forderung bestand darin, dass keine neuen Frequenzen für diesen digitalen Dienst zur Verfügung gestellt werden konnten“, erklärt Christoph Günther, Leiter des DLR-Instituts für Kommunikation und Navigation. „Deshalb mussten Verfahren entwickelt werden, die es erlauben den Dienst parallel zu anderen Diensten im selben Frequenzband zu betreiben.“ Aktuell wird die Technik im Forschungs­projekt MICONAV (Migration towards Integrated COM/NAV Avionics) zur Flugreife gebracht.

Wenn Fluglotsen heute Piloten anweisen, ihren Kurs oder Ihre Flughöhe zu ändern, geschieht dies mittels analogen Sprechfunks. Dieses Vorgehen wird seit den 1930er Jahren angewandt. „Es ist zwar immer noch sicher und robust, aber umständlich zu bedienen“, erklärt Schnell. „Die Piloten müssen sich noch immer mündlich an- und abmelden und die Funk­frequenzen von Hand eingeben.“ Die Techno­logie benötigt zudem ein breites Frequenz­spektrum. Das ist problematisch, weil nur begrenzt Frequenzen verfügbar sind und die Anzahl der Flugbewegungen weiter steigt.

Mit LDACS können Piloten und Fluglotsen künftig nicht nur schneller und effizienter kommunizieren, sondern auch komplexe Informationen austauschen, die mit analogem Sprechfunk gar nicht über­mittelbar sind. In Zukunft werden Lotsen den Flugzeugen digital vier­dimensionale Trajektorien vorgeben können, also Flugpfade mit Zeitstempeln. Zudem kann das System ergänzend zu Satelliten­navigations­systemen, präzise Orts­bestimmungen des Flugzeugs über die Abstands­ermittlung zu mindestens vier Bodenstationen liefern. „Sollten die Signale der GPS oder Galileo Satelliten gestört werden, stünde den Piloten über LDACS immer noch eine präzise Ortsbestimmung zur Verfügung“, so Schnell. „Das schafft zusätzliche Sicherheit.“

"Für die jetzigen Testflüge steuern wir neu eingerichtete LDACS-Boden­stationen in Oberpfaffen­hofen, Schwabmünchen, Peiting und Königsdorf an", sagt DLR-Flugversuchs­pilot Michael Gross­rubatscher. Dabei testen die Forscher die neue Technik auf ausreichende Daten­übertragungs­geschwindigkeit, reibungslosen Wechsel zwischen den Boden­stationen, Reichweite und Genauigkeit der Navigations­funktion. „Bisher haben wir all das nur modellhaft im Labor getestet und es ist ein großer Moment, die Technik nun endlich voll im Einsatz in der Luft zu sehen“, freut sich Michael Schnell.

Bis zur tatsächlichen Einführung an sämtlichen Kontroll­stationen und Flughäfen weltweit dürften noch einige Jahre vergehen. Seit 2016 gibt es bereits eine DLR-geführte Arbeitsgruppe bei der Internationalen Zivilluft­fahrtorgani­sation ICAO (International Civil Aviation Organization) für die Stan­dardisierung. Sobald der Standard endgültig festgeschrieben ist, sind Hersteller und Flug­gesellschaften aufgefordert, ihn zu übernehmen“, erklärt Michael Schnell. „Bis 2022 soll es so weit sein.“

DLR / JOL

Weitere Infos

• Institut für Kommunikation und Navigation, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR, Oberpfaffenhofen
• EU-Projekt MICONAV – Migration towards Integrated COM/NAV Avionics