Sichere Start- und Landebahnen

Zwar ist es mehr als zehn Jahre her – doch an den Absturz der Concorde erinnern sich wohl die meisten noch heute – die Fernsehbilder vom brennenden Heck des Überschallfliegers haben sich eingeprägt. Ein auf der Startbahn liegendes Metallstück hatte den Unfall verursacht.

Beim Überfahren des Teils platzte der Reifen des Flugzeugs, die herumfliegenden Trümmer trafen den Treibstofftank, der sofort explodierte ­– 113 Menschen starben. Um solche Unfälle zu vermeiden, fährt das Flughafenpersonal im Abstand von rund sechs Stunden die Rollfelder ab und prüft, ob dort Gegenstände liegen. Doch die Kontrolle der riesigen Areale ohne technische Hilfsmittel ist zeitaufwändig und fehleranfällig, vor allem bei schlechtem Wetter ­– etwa wenn Nebel die Sicht erschwert. Auch sind die Kontrollintervalle zu groß.

Ein neues wetterunabhängiges Sicherheitssystem soll künftig die Start- und Lande-bahnen kontinuierlich auf Fremdkörper prüfen und bei Gefahr Alarm auslösen. Forscher der Fraunhofer-Institute für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR und für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE entwickeln das System gemeinsam mit der Uni Siegen, der PMD Technologies GmbH und der Wilhelm Winter GmbH im Projekt LaotSe – kurz für »Flughafen-Start- und Landebahnüberwachung durch multimodale, vernetzte Sensorik«. »Mit unserer Technik hätte das Concorde-Unglück vermieden werden können«, sagt Dr. Helmut Essen, Leiter der Abteilung Millimeterwellenradar und Höchstfrequenzsensorik vom FHR in Wachtberg. »Entlang der Rollbahn installierte Geräte scannen pausenlos die Pisten und spüren selbst kleinste Gegenstände wie Schrauben auf. Dabei schlägt das System nur Alarm, wenn sich ein Objekt über einen längeren Zeitraum auf dem Rollfeld befindet. Eine herumwehende Plastiktüte oder ein Vogel, der sich kurz niederlässt, lösen keine Warnung aus.«

Das System setzt sich aus einer Infrarotkamera, optischen 2-D/3-D-Kameras und vernetzten Radarsensoren zusammen, letztere haben die Forscher am FHR entwickelt. Diese drei Sensortypen ergänzen sich: Das Radar arbeitet tageszeit- und wetterunabhängig. Es kann Objekte zwar aufspüren, aber nicht identifizieren. Kameras eignen sich eher, Gegenstände zu klassifizieren, sie werden jedoch vom Wetter und der Tageszeit beeinflusst. Detektiert der Radarsensor also einen Gegenstand, so signalisiert er den Kameras genauer »hinzuschauen«. Sämtliche Sensordaten werden anschließend mithilfe einer vom FKIE entwickelten Software zusammengeführt und zu einem Lagebild kombiniert. Sensordatenfusion nennen die Experten vom FKIE in Wachtberg diesen Vorgang. Ändert sich der Normalzustand des Lagebilds, wird der Fluglotse im Tower informiert. Er kann dann am Bildschirm kontrollieren, ob tatsächlich Gefahr besteht und den Flugverkehr gegebenenfalls stoppen. »Unsere Lösung ist ein Assistenzsystem, letztendlich entscheidet immer das Flughafenpersonal über die weitere Vorgehensweise«, betont Dr. Wolfgang Koch, Abteilungsleiter am FKIE.

Zwar gibt es bereits ähnliche Radarentwicklungen, diese erkennen jedoch lediglich metallische Fremdkörper und lösen oft Fehlalarme aus. Da sie auf hohen Masten montiert sind, können sie außerdem bei einem Flugzeugunglück leicht beschädigt werden. »Unser Radarsensor sendet mit einer Frequenz von 200 GHz, er erkennt sogar Fremdkörper, die nur ein bis zwei Zentimeter groß sind. Durch den Einsatz der drei verschiedenen Sensortypen lassen sich Falschmeldungen quasi ausschließen.

Das Gerät ist miniaturisiert, es scannt in einer Rundum-Ansicht eine Länge von etwa 700 Metern ab«, erläutert Essen die Vorteile gegenüber existierenden Systemen. Bereits diesen Herbst starten erste Tests mit einem Radarsensor und einer Kamera am Flughafen Köln-Bonn. Bis zum Projektende im April 2012 sind weitere Tests mit mehreren Demonstratoren geplant.