Arbeitspakete

Im Folgenden werden die einzelnen Hauptarbeitspakete (HAP) und Unterarbeitspakete (UAP) genauer beschrieben:

HAP 1: Grundkonzept

Zunächst wird eine Anforderungsanalyse, basierend auf Nutzungsszenarien sowie der bestehenden Rechtslage und des künftig für ein UTM zugrunde zu legenden Rechtsrahmens durchgeführt. Hierauf basierend werden Grundentscheidungen für ein UTM als Element eines rechtlich-technischen Gesamtkonzepts für Planung, Überwachung und Sicherstellung eines sicheren und effizienten UAS-Flugverkehrs formuliert. Es folgt ein konzeptioneller Entwurf des Gesamtsystems aus den Anwendungsperspektiven „Stadt“ und „Drohnenbetreiber“.

UAP 1.1Anforderungsanalyse, inkl. Stakeholderanalyse und Nutzungsszenarien (Standardfälle und Sonderfälle) und differenzierte Analyse des Gefahrenpotentials von Drohnen
UAP 1.2Analyse der bestehenden Rechtslage und des künftig für ein UTM zugrunde zu legenden Rechtsrahmens sowie eine Analyse der IST-Prozesse für Fluggenehmigungen und Freigaben bei der Hamburger Luftfahrtverwaltung und der DFS
UAP 1.3Beschreibung der Funktionen und Zielsetzungen eines Gesamtkonzepts, insbesondere Sicherheit des Luftverkehrs, Schutz von Daten, Privatsphäre und Umwelt
UAP 1.4Fortlaufende Begleitung und Kommunikation neuer rechtlicher Entwicklungen, insbesondere auf Ebene der EU
UAP 1.5Konzeptioneller Entwurf des Gesamtsystems aus Anwendungsperspektive (mit Hilfe von Anwendungsfalldiagrammen), Rollendefinition
UAP 1.6Konzeptioneller Entwurf des Gesamtsystems aus funktionaler Perspektive / Funktions-Architektur
UAP 1.7Validierung des konzeptionellen Entwurfs aus UAP 1.5 und UAP 1.6 gegen die Anforderungen aus UAP 1.1, 1.2 und 1.3

HAP 2: Detailkonzeption der Verfahren

Konzeption rechtlicher und technischer Verfahren für eine künftige sichere und effiziente Identifikation, Registrierung, Zulassung, Flugfreigabe und Überwachung von Drohnen und Drohnenflügen in einem Ballungsraum. Dies umfasst auch die Konzeption sicherer Ortung und sicherer Kommunikation zwischen Drohnen und Leitstelle.

UAP 2.1Konzeption des Verfahrens zur sicheren (krypto-)elektronischen Identifikation von Drohnen für Zwecke der Zulassung/Registrierung, Flugfreigabe und Überwachung während des Flugs (dabei wird von kooperativem Verhalten ausgegangen)
UAP 2.2Konzeption der Verfahren zur sicheren Kommunikation mit Drohnen am Boden (z.B. während der Flugfreigabe) und in der Luft
UAP 2.3Detaillierte Konzeption der Verfahren für eine möglichst einfache und automatisierte Registrierung von Halter und Drohne
UAP 2.4Detaillierte Konzeption der Verfahren für eine möglichst automatisierte Fluggenehmigung und Freigabe, mit der Möglichkeit des menschlichen Eingriffs seitens der Leitstelle in schwer automatisierbaren Fällen, auch unter Berücksichtigung von Risikoanalysen auf Basis der SORA-Richtlinien (Specific Operations Risk Assessment)
UAP 2.5Detaillierte Konzeption der Verfahren für eine sichere Ortung, mit der eine Leitstelle jederzeit über die Position und Flugrichtung von Drohnen informiert wird

HAP 3: Luftraumzuweisung

Konzeption eines Verfahrens zur Luftraumdefinition (Flugverkehrsstrecken vs. Flugkorridore) und zur individuellen Zuweisung von Luftbereichen für die Abwicklung von Drohnenflügen im begrenzten Luftraum (in räumlicher und zeitlicher Dimension) unter Berücksichtigung von unterschiedlich priorisierten Betreibern und Anfragen sowie von UAS-freien Gefahrenbereichen (Geofencing).

UAP 3.1Analyse der Nutzerszenarien (z.B. medizinisch, gewerblich, privat, Unterscheidung von Flügen zu Transportzwecken (von A nach B, möglichst kurz/schnell/energiesparend) und Flügen mit längerem Aufenthalt in einem Bereich (z.B. zur Überwachung von Unfallstellen aus der Luft, zu Fotoaufnahmen, …) hinsichtlich des typischen Bedarfs an Luftraum
UAP 3.2Erarbeitung von alternativen Ansätzen für die Organisation und Strukturierung des Luftraumes (Flugverkehrsstrecken vs. Flugkorridore), insbesondere auch unter dem Gesichtspunkt einer möglichst hohen Automatisierbarkeit
UAP 3.3Entwicklung einer Funktionalität für die Planung einzelner 4D-Drohnentrajektorien unter Berücksichtigung von UAS-freien Gefahrenbereichen (Geofencing)
UAP 3.4Untersuchung einer konfliktfreien Routenzuweisung auf Grundlage eines zentralen Verkehrsflusssteuerungsansatzes unter Berücksichtigung von unterschiedlich priorisierten Betreibern und Anfragen
UAP 3.5Untersuchung einer konfliktfreien Routenzuweisung auf Grundlage eines dezentralen Verkehrsflusssteuerungsansatzes unter Berücksichtigung von unterschiedlich priorisierten Betreibern und Anfragen
UAP 3.6Analyse der Eignung dieser Ansätze für eine Umsetzung für das Hamburger Stadtgebiet, unter Zugrundelegung unterschiedlicher Szenarien hinsichtlich der Zunahme des UAS-Verkehrs auf Grundlage möglicher Marktentwicklungen im Hamburger Stadtgebiet

HAP 4: Flugmanagement

Konzeption einer effizienten Anpassung von Flugrouten an aktuelle Gegebenheiten. Ergänzend wird eine Schnittstelle des UTM mit dem ATM der DFS für die bemannte Luftfahrt konzipiert.

UAP 4.1Entwicklung einer Simulationsumgebung (virtueller Leitstand) zur Abbildung der zu untersuchenden Funktionalitäten
UAP 4.2Untersuchung einer Routenanpassung auf Grundlage eines zentralen Verkehrsflusssteuerungsansatzes unter Berücksichtigung von unterschiedlich priorisierten Betreibern und Anfragen
UAP 4.3Untersuchung einer Routenanpassung auf Grundlage eines dezentralen Verkehrsflusssteuerungsansatzes unter Berücksichtigung von unterschiedlich priorisierten Betreibern und Anfragen
UAP 4.4Analyse der Eignung dieser Ansätze für eine Umsetzung für das Hamburger Stadtgebiet, unter Zugrundelegung unterschiedlicher Szenarien hinsichtlich der Zunahme des UAS-Verkehrs auf Grundlage möglicher Marktentwicklungen im Hamburger Stadtgebiet
UAP 4.5Konzeption einer Schnittstelle des UTM mit dem ATM der DFS für die bemannte Luftfahrt

HAP 5: Leitsystem

Entwurf und prototypische Implementierung eines Leitsystems. Die erarbeiteten rechtlichen und technischen Anforderungen und Lösungskonzepte werden umgesetzt in ein Softwaresystem zur Identifikation, Zulassung und Flugfreigabe von Drohnensystemen im Hamburger Luftraum (HAP 2) sowie zur Planung (HAP 3) und zur
Überwachung und Umplanung (HAP 4) von Flugrouten. Dazu wird in diesem HAP ein Leitstandsystem entwickelt und aufgebaut, das es Nutzern und dem Betreiber der Leitstelle erlaubt, Abläufe für Identifikation, Zulassung, Flugplanung, Flugfreigabe, Flugüberwachung und Umplanung interaktiv und dezentral ergonomisch durchzuführen. Der Leitstand wird auch Schnittstellen haben zu

  • Übergeordneter Flugführung für bemannte Flugzeuge (DFS)
  • Einsatzkräften für das „Enforcement“, welches aus dem Leitstand heraus angefordert wird.
UAP 5.1Entwurf und Implementierung der in HAP 1 und HAP 2 erarbeiteten Verfahren für eine effiziente Organisation zur Registrierung und Zulassung und Flugfreigabe
UAP 5.2Entwurf und Implementierung der Missionsplanung entsprechend der in HAP 3 erarbeiteten Verfahren, inkl. Implementierung einer Kollisionsprüfung für Missionen
UAP 5.3Entwurf und Implementierung der Kontrolle fliegender Drohnen im Leitstand
UAP 5.4Drohnen bei Sonderereignissen notlanden
UAP 5.5Strategien für Umgang mit temporären Flugverbotszonen auf Drohne entwickeln
UAP 5.6Resilience-Konzepte für Drohnen-Leitstand-Kommunikation erarbeiten
UAP 5.7Implementierung einer Schnittstelle des UTM mit dem ATM der DFS für die bemannte Luftfahrt
UAP 5.8Implementierung einer Möglichkeit zur statistischen Auswertung der Drohnenflüge

HAP 6: Test / Demonstration

Umfangreiche Tests aller Verfahren und des Leitsystems. Praktische Durchführung und Demonstration aller o.g. Verfahren und der Leitsystemfunktionalitäten im Realversuch anhand eines UAS mit kooperativem Sensorsystem sowie konfliktärer Anforderungen gleichzeitig stattfindender Flüge.

UAP 6.1Durchführung und Demonstration der Verfahren zur Anmeldung eines Drohnenhalters, zur Anmeldung einer Drohne, zur Anmeldung eines einzelnen Flugs, zur Anmeldung regelmäßig wiederkehrender Flüge, sowie zur nachträglichen Änderung von Angaben
UAP 6.2Systematischer Integrationstest
UAP 6.3Bei dem Show Case bzw. den Live-Flügen werden alle Missionen nach erfolgtem Planungs- und Freigabeprozess durchgeführt. Zu diesen Demonstrationen werden weitere Stakeholder (z.B. aus dem BMVI) geladen

HAP 7: Auswertung

Abschätzung von Wirkungen und Effizienz des Ergebnisses im Hinblick auf die ermittelten Ziele und Funktionen unter Zugrundlegung eines expandierenden Drohnenverkehrs.

UAP 7.1Auswertung der durchgeführten Show-Cases und Demonstrationen
UAP 7.2Extrapolation, wie diese Ergebnisse mit größerer Zahl von Drohnenflügen skalieren
UAP 7.3Durchführung von Kosten/Nutzen-Analysen unter Berücksichtigung der erarbeiteten Nachfrageszenarien
UAP 7.4Erfassung und Dokumentation von Stakeholder-Feedback im Sinne einer Qualitätssicherung (private, gewerbliche und öffentliche Drohnenbetreiber, Betreiber und Bediener des Leitstandes)