Analyse von Entfernungsmessungen zur Überwachung des Landeanfluges

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.