Die TU Braunschweig realisierte im C2Land-Projekt ein innovatives Kamerasystem zur autonomen Landung von eVTOLs und konventionellen Flugzeugen ohne kostspieliges ILS. VIS- und Infrarotkameras liefern synchronisierte RGB- und Thermografie-Daten mit präzisem Zeitstempel. Eine maßgeschneiderte Bildverarbeitung analysiert Landebahnmarkierungen und berechnet laufend die genaue Flugzeugposition. Dieses Verfahren gewährleistet selbst bei widrigen Sichtbedingungen wie Nebel oder geringen Lichtverhältnissen eine kontinuierliche Steuerung und sichere Landeanflüge. Es reduziert Betriebskosten nachhaltig und steigert die Verfügbarkeit entscheidender Flugdaten.
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Bodengerüstetes VIS-IR-System ermöglicht präzise Flugzeugpositionierung während sicherer autonomen Landungen
Das bodenbasierte Kamerasystem der TU Braunschweig im C2Land-Projekt kombiniert ein digitales RGB-Modul mit einer thermischen Infrarotkamera, um ein präzises optisches Referenznetzwerk zur Landebahnnavigation zu realisieren. Spezielle Bildverarbeitungsalgorithmen synchronisieren beide Videoströme und führen eine automatische Merkmalsextraktion durch. Anschließend werden GPS-Daten eingepasst und ein exakter dreidimensionaler Leitstrahl berechnet. Dieses Verfahren bietet eine robuste Alternative zum klassischen ILS und erhöht Zuverlässigkeit sowie Sicherheit im autonomen Flugverkehr unter Dunstbedingungen, Nachtflügen und Extremwetter zuverlässige Performance.
Zuverlässige Landebahnkennung durch RGB und Thermografiedaten auch bei Gegenlicht
Moderne Autopiloten verlassen sich in erster Linie auf GPS-Signale, die durch atmosphärische Einflüsse, Abschattungen oder Mehrwegeausbreitung Messfehler verursachen können. Fällt die Bodensicht unter 60 Meter, schreibt das Betriebshandbuch eine manuelle Übernahme durch die Piloten vor, da die Genauigkeit des autonomen Systems nicht ausreicht. Die Kombination von RGB- und Thermografiedaten ermöglicht die präzise Erkennung von Landebahnmarkierungen und leitet exakte Kurskorrekturen ein, wodurch eine verlässliche, vollautomatische Landung bei Schwachlichtsituationen trotz widriger Lichtverhältnisse gelingt.
15-Millimeter-Objektiv der VarioCAM R HD 620 erzeugt präzise Thermografiebilder
Für die Infraroterfassung nutzen die Forscher die VarioCAM R HD head 620 von InfraTec in Kombination mit einem 15-Millimeter-Objektiv, das eine hohe Stabilität aufweist. Die Kamera bietet eine 640 × 480 Pixel umfassende geometrische IR-Auflösung und überzeugt durch eine herausragende thermische Sensitivität. Über die PPS-Triggerung werden die aufgenommenen Thermogramme exakt synchronisiert und zeitgestempelt. Anschließend erfolgt die verlustfreie Übertragung via GigE-Schnittstelle direkt zum Auswerteprozessor und gewährleisten stabile Datenübertragung bei extremen Bedingungen.
Software synchronisiert präzise Infrarotdaten und GPS für autonome Landungen
Mittels der eigens entwickelten Bildverarbeitungssoftware werden simultan sichtbare und thermografische Kameradaten mit hochpräzisen GPS-Koordinaten synchronisiert, um eine verlässliche Positionsbestimmung des anfliegenden Fluggeräts zu gewährleisten. Darauf basierend errechnet das System einen virtuellen Gleitpfad, der den optimalen Anflugwinkel definiert. Im Anschluss übernimmt die Software in mehreren Flugphasen die Regelung der Steuerflächen autonom und ermöglicht so eVTOLs und Flächenflugzeugen einen sicheren, automatischen Landeanflug unter Berücksichtigung aktueller Wetterdaten sowie Sensorfusionstechniken zur Erhöhung der Zuverlässigkeit.
Kontinuierliche Positionsdaten durch VIS- und IR-Kameras bei rauen Bedingungen
Im Rahmen der Testkampagne wurden die optischen Sensoren während Flugmanövern mit variierenden Geschwindigkeiten und Höhen eingesetzt. Schwankende Entfernungen zur Landebahn, starke Vibrationen sowie wechselnde Licht- und Witterungsbedingungen führten zu anspruchsvollen Validierungsanforderungen. Dank der synchronisierten Auswertung von RGB- und Thermografiebildern in Kombination mit zeitlich präziser Triggerung konnten kontinuierlich genaue Lagekoordinaten berechnet werden. Dies bestätigte die Eignung des Systems für zuverlässige Positionsbestimmung unter anspruchsvollen realen Einsatzszenarien sowie Optimierungen der Sensorfusion auf Grundlage kontinuierlicher Algorithmenanpassungen.
Ungekühlte VarioCAM R HD 920 ermöglicht präzise optische Landungen
Nach erfolgreichem Abschluss des Projekts C2Land, organisiert vom DLR-Raumfahrtmanagement, stehen ungekühlte Wärmebildkameras mit optimierter Auflösung im Mittelpunkt. Die VarioCAM R HD head 920 liefert eine geometrische Auflösung von 1.024 × 768 IR-Pixeln und besticht durch hohe thermische Sensitivität. Durch diese technische Weiterentwicklung rückt die Umsetzung robuster optischer Landesysteme für autonome Anflüge in greifbare Nähe und stärkt die Effizienz von Landeverfahren ohne ILS. Das verbesserte Bildmaterial garantiert Bahnmarkenerkennung bei allen Sichtbedingungen.
Optische Landesysteme ermöglichen kleine Flughäfen autonome Landungen bei Nacht
Durch den Einsatz einer bodenbasierten Kameraanordnung kombiniert mit präziser Bildverarbeitung senkt die optische Landesystemlösung der TU Braunschweig die Abhängigkeit von teuren ILS-Instrumenten. Das System synchronisiert RGB- und Thermografieaufnahmen mittels PPS-Triggerung und GigE-Schnittstelle und ermöglicht so autonome Anflüge selbst bei schlechtem Wetter, Dämmerung oder Gegenlicht. Kleine Flugplätze erhalten zuverlässige Landebahnmarkierungen in Echtzeit, während moderne IR-Kameras mit höherer Auflösung zukünftig die sichere automatisierte Landung von eVTOLs und konventionellen Flugzeugen unterstützen effizient verlässlich.
