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OMOSA - Open Modular/Open Source Avionics Architecture for Remotely Piloted Aircraft Systems

OMOSA erforscht die Avionik-Systemarchitekturen für leichte unbemannte Flugzeuge und orientiert sich dabei am Ansatz der Integrierten Modularen Avionik (IMA). Durch Verwendung kommerzieller, modularer Hard- und quelloffener Software soll eine Fluggeräteelektronik entstehen, die zur Flugsteuerung, als Navigationssystem und als C2-Link verwendet werden kann. Deshalb wird auch der Entwurf von in die Flugzeughülle integrierter Antennen inkludiert. Mittels einer Messkampagne mit einem Drehflügler werden die Projektergebnisse validiert.

Kurzbeschreibung

Ausgangspunkt / Motivation

In der europäischen Zivilluftfahrt ist gegenwärtig das Konzept der „Integrierten Modularen Avionik“ (IMA) Stand der Technik, es findet bei allen wichtigen Modellen wie A380, A400M und A350 Verwendung.

Ziele

  • Anwendung des IMA-Konzepts auf UAV-Avionik, insbesondere Flugsteuerung
  • Untersuchung strukturintegrierter Antennen
  • Navigationslösung für unbemannte Flugsysteme

Inhalt

Im Rahmen von OMOSA sollen die nachfolgend aufgeführten Forschungsfragen beantwortet werden:

  • Wie kann unter den Randbedingungen leichter RPAS eine an IMA angelehnte Avionik-Architektur realisiert werden, die stark auf modulare Baugruppen und quelloffene Software zurückgreift?
  • Wie muss hierzu insbesondere die Querkommunikation zwischen den Baugruppen ausgeführt sein, um Zuverlässigkeitsanforderungen zu genügen?
  • Wie kann die Qualität der auf Basis kommerzieller Navigationssensoren ermittelten Fluglage, Position und Kinematik anhand beispielsweise statistischer Parameter angegeben werden, um daraus in weiterer Folge die Required Navigation Performance (RNP) des Flugsystems ermitteln zu können?
  • Welche Randbedingungen sind an einen Fertigungsprozess zu richten, um in CFK und insbesondere in eine Flugzeughülle aus CFK erfolgreich konforme Antennen integrieren zu können?
  • Welche Eigenschaften (technisch, aber auch bezüglich Kosten, Größe, Gewicht) sind gegenüber dem Stand der Technik erzielbar?

Die Beantwortung dieser Fragen soll durch den Aufbau eines Demonstrators und die Durchführung einer Messkampagne zur Validierung der angestrebten Eigenschaften ermöglicht werden.

Methodik / Vorgehensweise

Verfügbare Echtzeitbetriebssysteme und Hardwaremodule unterschiedlicher Leistungsfähigkeit werden bewertet und mittels einer Backplane mit zuverlässiger Querkommunikation in ein Gesamtsystem integriert. Als exemplarische Funktionen werden die oben aufgeführten Teilsysteme umgesetzt und in Betrieb genommen.

Das Ziel des Vorhabens ist es, die Grundlagen zur weiteren Kommerzialisierung einer IMA-Plattform für leichte RPAS zu entwickeln, die neben geringerem Aufwand für die Implementierung neuer Funktionen auch Beiträge zur Energieeinsparung liefert.

Erwartete Ergebnisse

Mit der OMOSA-Avionik soll Herstellern insbesondere leichter RPAS eine Avionik zur Verfügung gestellt werden, die – entgegen einer herkömmlichen verteilten Struktur - einen standardisierten Aufbau des Fluggeräts und durch Verwendung von COTS-Hardware eine verringerte Entwicklungsdauer ermöglicht.

Weiter soll im Navigationsmodul ein Qualitätsindikator die erzielbare Navigationsgenauigkeit angeben und zu einer Erhöhung der Safety Margins beitragen. Anhand in die Flugzeughülle angepasster bzw. integrierbarer Antennen werden Gewicht und Kosten des Gesamtfluggeräts reduziert.

Ergebnis zu Projektende

Die abschließenden Tests des OMOSA-Systems anhand von Fahr- und Flugversuchen lieferten Aussagen zur Performance des Gesamtsystems. Während die Redundanzstrategie der Avionik als zielführend erscheint, ist der Datenlink trotz gegebener Funktion der verwendeten Module weiterhin ein limitierender Faktor.

Bildergalerie

Projektbeteiligte

Förderprogramm: TAKE OFF