AAA4ATM - Analysis of Available Airspace for ATM

Ziel dieses Projekts ist ein Analyse- / Vorhersagesystem, das ausgehend von der aktuellen Verteilung der verkehrsbehindernden konvektiven Wettererscheinungen auf bis zu 6 Stunden den zukünftigen verfügbaren Luftraum bestimmen kann. Zur Lösung dieser Aufgabenstellung werden Bildverarbeitungs-Algorithmen zur Objekt- und Strukturerkennung, der Merkmalsextraktion, Tracking und Extrapolation, sowie im meteorologischen Bereich zum Downscaling bzw. Upscaling und zur Forecaster Intervention angewendet.

Kurzbeschreibung

Ausgangspunkt / Motivation

Das Wetter stellt nach wie vor eine zwar nicht beeinflussbare aber trotzdem planbare Komponente im europäischen Flugsicherungs-Netzwerk dar. Derzeit wird meist erst nach dem ersten Auftreten von Gewittern reagiert, auch kürzerfristige Planungen werden nur in Ansätzen bei den Flugischerungen durchgeführt.

Insbesondere in der warmen Jahreszeit bilden konvektive Wettererscheinungen wie CB-Bewölkung und Gewitter dynamische Hindernisse, die einer reibungslosen Steuerung der Luftfahrt im Wege stehen. Nun läßt sich das Wetter zwar nicht beeinflussen, verbesserte Planungsmaßnhamen können aber dazu beitragen, die Auswirkungen auf das ATM-Gesamtsystem zu verringern.

Ziel

Analyse- / Vorhersagesystem für die bestimmung des verfügbaren Luftraums

Inhalt

Ziel des vorliegenden Projekts ist ein Analyse- / Vorhersagesystem, das ausgehend von der aktuellen Verteilung der verkehrsbehindernden konvektiven Wettererscheinungen auf bis zu 6 Stunden den zukünftigen verfügbaren Luftraum bestimmen kann. Im Wesentlichen wird diese Problemstellung mit Methoden der Bildverarbeitung in einem 3-stufigen Verfahren gelöst, die auch die jeweiligen räumlichen und zeitlichen Skalen berücksichtigen:

  1. 0 – 30‘: Analyse und Nowcasting (Extrapolation) in 5‘-Schritten auf Objekten mit Strukturen von einer Auflösung bis 1 km
  2. 30‘ – max. 2h: 3D-Tracking und weitere Extrapolationsverfahren sollen Objekte und Strukturen bis 5km in 15‘-Schritten vorhersagen
  3. 2h – 6h: Blending der Bildstrukturen und -objekte zu Objekten und Strukturen aus den NWP-Modellen. Etwaige Inkonsistenzen werden durch die Möglichkeit der Forecaster Intervention aufgelöst. Sinnvollerweise wird hier die Auflösung auf bis zu 1h erhöht

Methodik / Vorgehensweise

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung werden entsprechende Bildverarbeitungs-Algorithmen der Objekt- und Strukturerkennung, der Merkmalsextraktion, Tracking und Extrapolation, sowie im meteorologischen Bereich Downscaling bzw. Upscaling angewendet.

Erwartete Ergebnisse

Am Ende dieses Projekts werden pre-operative Testsysteme als Ergebnis zur Verfügung stehen; einerseits im MET-Kontext eine GUI für die Analyse, Interpretation und eventuell notwendige Modifikation (Forecaster Intervention) von konvektiven Objekten und Strukturen.

Andererseits, wird im ATM-Kontext ein HMI entwickelt, das die konvektiven Strukturen im verfügbaren Luftraum als Entscheidungsgrundlage für operative und taktische Planungen aufbereitet. Die rasche Erfassbarkeit aller Phänomene für die ATCOs ist dabei eine wichtige Randbedingung.  In beiden Fällen werden auch Usability-Aspekte berücksichtigt.

Ergebnis zu Projektende

Analyse- / Vorhersagesystem für die bestimmung des verfügbaren Luftraums.

Aviation Forum Austria 2016: AAA4ATM

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Projektbeteiligte

Förderprogramm: Take Off