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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Untersuchung zum Einsatz von GNSS / ADS in der Flugsicherung unter Berücksichtigung operativer und kognitiver Aspekte der Fluglotsentätigkeit
Forschungsprojekt

Projektleiter
Prof. Dr.-Ing. M. Fricke
Wissenschaftliche Mitarbeiter
Dipl.-Psych. B. Ulbrich
Dipl.-Ing. A. Wattler
Projektförderung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Projektbeschreibung

Lupe

Ausgangsbasis und Zielsetzungen des Projektes
Die Durchführung von Flugsicherungsverfahren unter gleichem Sicherheitsstandard wie bisher, die Einhaltung optimierter, von den Luftverkehrsgesellschaften und Piloten gewünschter Flugprofile sowie eine Verfügbarkeit entsprechender Systemkapazitäten ist global wünschenswert und wird von der ICAO und nationalen Institutionen wie der DFS forciert.

Zukünftig wird "Automatic Dependent Surveillance" (GNSS/ADS), eine abhängige, satellitengestützte Überwachungstechnik für die Flugsicherung darstellen, bei der automatisch via Data Link bordgenerierte Navigationsdaten der Luftfahrzeuge in den Überwachungsprozeß einbezogen werden. Sie bilden eine Vielzahl neuer und in ihrer Qualität verbesserter Daten. Das Minimum der Informationen beschränkt sich auf die Luftfahrzeugidentifikation und die vierdimensionale Position. Die vollständige ADS-Funktionalität, die durch Avioniksysteme bereitgestellt wird, beinhaltet navigatorische, meteorologische und flugplanrelevante Daten und verarbeitet diese Daten in der Form von sogenannten ADS-Reports.

Die Einführung zukünftiger Betriebssysteme in die Flugsicherung unter Nutzung von ADS und die Transition derer im Sinne einer Harmonisierung der bestehenden Systeme in Europa zu einem einheitlichen "European Air Traffic Management System" (EATMS) nach 2005, erfordern u.a. auch die Neugestaltung der Fluglotsenarbeitsplätze nach ingenieur-, kognitions- und arbeitspsychologischen Richtlinien zu einem "human computer interface".

Das interdisziplinäre Forschungsprojekt "ADS in der Flugsicherung" hat sich die Untersuchung und Gestaltung eines modernen Lotsenarbeitsplatzes als komplexes Mensch-Maschine-System in einer zukünftigen Flugsicherungsumgebung zum Ziel gesetzt. Im Vordergrund steht hierbei die aus der Sichtweise der Flugsicherung abhängige Überwachung des Luftverkehrs. Die Verfügbarkeit zusätzlicher hochgenauer, bordgenerierter Daten der Flight Management Systeme (FMS) stellt eine Anforderung an neue visuelle Hilfsmittel für die Informationsaufnahme und -verarbeitung an der Mensch-Maschine-Schnittstelle dar und ermöglicht weiterhin die Integration neuer Unterstützungssysteme beispielsweise zur Konflikterkennung und -lösung. Eine Modifikation der gegenwärtigen Betriebsverfahren und der Aufgabenteilung zwischen Radar- und Koordinationslotsen steht außerdem im Focus des hier dargestellten Forschungsprojektes.

Die konkrete Zielsetzung besteht somit zum einen in der Entwicklung von Betriebskonzepten und -verfahren unter besonderer Berücksichtigung operationeller und kognitiver Aspekte der Fluglotsentätigkeit in einer ADS- gestützten Flugsicherung. Zum anderen wird eine entsprechende Mensch-Maschine-Schnittstelle entwickelt, die es ermöglichen soll, "Traffic Mix" bearbeitbar zu machen. Ein weiterer Forschungssschwerpunkt liegt in der Entwicklung eines rechnergestützten Assistenzsystems zur Konflikterkennung und -lösung und der Implementierung in eine gemäß kognitiv- ergonomischen Richtlinien gestaltete und bewertete Mensch- Maschine- Schnittstelle.

Arbeitsschwerpunkte der ersten Bewilligungsphase
Zu Beginn des Projektes wurde in Zusammenarbeit mit dem Forschungsprojekt "Anthropotechnische Untersuchung der MMS in einem kooperativen ATM" eine Istanalyse an der RK-Tempelhof bezüglich der Lotsentätigkeit, Erfahrungen mit dem derzeit vor Ort genutzten Flugsicherungssystem "DERD-XL" sowie der Feststellung möglicher Schwachstellen in der Gestaltung des gegenwärtigen Systems im Hinblick auf die zukünftige Nutzung von Data Link (ADS) durchgeführt.

Daran an schloß sich die genaue Analyse der durch Expertenbefragung und Dokumentenanalyse festgestellten Arbeitsaufgaben der Lotsen im Bereich der kurzfristigen Überwachung, Planung und Lenkung entsprechend des GOMS- Ansatzes (Goals, Operators, Methods, Selection Rules) sowie die Aquirierung von Wissen über die Konflikterkennung und -lösung und Art der Informationsaufnahme. Hierzu wurde eine umfangreiche Untersuchung an der RK-Tempelhof unter Verwendung eines speziell dafür entwickelten Fragenkataloges, der Methode der Netzwerkbildung sowie der Methode der "constructiv interaction" durchgeführt.
Die in den beschriebenen Untersuchungen gewonnenen Ergebnisse flossen unmittelbar in den Gestaltungs- und Entwicklungprozeß der MMS ein und wurden durch die Einbeziehung softwareergonomischer Gestaltungsrichtlinien wie z.B. dem EVADIS-Leitfaden oder der DIN 66.234 (8) sowie der Erkenntnisse der EUROCONTROL Versuchsreihe ODID ergänzt.

Ob sich die neugestaltete ADS- Controller Working Position bei der Bearbeitung konkreter, an realen Szenarien der Flugsicherung orientierten Verkehrskonstellationen durch Lotsen bewährt, wird eine entsprechende Evaluationsstudie zeigen. Diese ist für Februar 1997 geplant und wird Aufschluß über die allgemeine Akzeptanz der Oberfläche bei den Lotsen, deren Situational Awareness während der Bearbeitung konkreter, gestellter Aufgaben sowie möglicher Bedienfehler und Belastungsreaktionen geben.

An den Versuchen werden wiederum Lotsen der RK-Tempelhof teilnehmen, die bei der Lösung ihnen gestellter Aufgaben per Videokamera beobachtet werden. Ihre einzelnen Handlungsschritte werden mittels Log File-Protokoll registriert, um daraus Erkennungs- und Raktionszeiten sowie Fehler bei der Bearbeitung einzelner Aufgaben, wie z.B. das Übersehen eines Konfliktes, zu ermitteln und zu analysieren. Weiterhin wird mit Hilfe des NASA-TXL ihre mentale Beanspruchung während des Versuches bezogen auf einzelne Aufgaben erfaßt werden.

Arbeitsschwerpunkte der geplanten zweiten Projektphase
In der zweiten Projektphase wird der derzeit entwickelte ADS-CWP-Prototyp entsprechend der gewonnenen Ergebnisse der Evaluationsstudie modifiziert und erweitert durch die Verbindung zu dem im Rahmen der Forschergruppe "Mensch-Maschine-Interaktion in kooperativen Systemen der Flugsicherung und Flugführung" im Teilprojekt 1 entwickelten Verkehrsflußsteuerungslotsenarbeitsplatz. Durch diese Kopplung wird eine umfassendere Beachtung der Bedürfnisse einer modernen Flugsicherung möglich, da einer sehr frühzeitigen Überwachung, Planung und Lenkung Rechnung getragen werden kann.

Veröffentlichungen

  • Hüttig, G.; Rottmann, U. & Wattler, A. [1992]: "Concept of a FMS/ air-ground data link testbed employing an Airbus A340 Full Flight Simulator". NATO Advanced Study Institute on Verification and Validation of Complex and Integrated Human-Machine-Systems, Vimerio, Portugal.
  • Wattler, A. & Fricke, M. [1992]: "Experimental Working Position Simulator to Analyse, Develop and Optimise Concepts for Computer-Aided Air Traffic Management". ICAS Proceedings, Volume 2, pp.2117-2127, 18th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, Beijing, China.
  • Rottmann, U.; Schmid, A. & Wattler, A. [1993]: "Kopplung eines A340 Full Flight Simulators mit einem Lotsenarbeitsplatz-Simulator für Forschung zum kooperativen Air Traffic Management", DGLR Jahrbuch, Bd. 1, pp.379-386, Bonn.
  • Wattler, A. [1994]: "Intelligentes Fluglotsenassistenzssystem für Planungs- und Überwachungsaufgaben", TU Braunschweig, DLR, pp.195-209, Braunschweig.
  • Grundmann, G.; Schmid, A.; Ulbrich, B.& Wattler, A. [1996]: "Mensch-Maschine-Kommunikation bei zukünftigen Fluglotsenarbeitsplätzen". In: K.P. Gärtner, (Hrsg.) Interaktive Informationssysteme in Fahrzeugen und Leitstellen, 38. Fachausschußsitzung Anthropotechnik der DLR, DGLR-Bericht 96-02, 127-153, Braunschweig.
  • Wattler, A. & Kolrep, H. [1996]: "Auswirkungen automatisierter Planungshilfsmittel auf die Fluglotsentätigkeit: Ergebnisse einer anthropotechnischen Untersuchung", DGLR Jahrbuch, BD. 2, pp. 913-923, Bonn und Proceedings des 3. Workshops Leitwarten, TÜV Rheinland, Köln.

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