Aus drei Segelfliegern wird ein weltweites System
Die Geschichte von FLARM beginnt zu Beginn der 2000er Jahre in der Schweiz. Die Ingenieure und Segelflieger Urban Mäder, Urs Rothacher und Andrea Schlapbach suchten nach einer bezahlbaren Möglichkeit, Piloten rechtzeitig vor gefährlichen Annäherungen zu warnen.
Der Zeitpunkt war günstig. GPS wurde für zivile Nutzer erheblich genauer, gleichzeitig wurden Funk- und Mikroelektronik immer kleiner und günstiger.
2004 kamen die ersten rund 500 Geräte auf den Markt. Heute umfasst die Produktwelt fest eingebaute und portable Kollisionswarner ebenso wie Komponenten, die andere Avionikhersteller in ihre Systeme integrieren können.
Besonders im Segelflug entwickelte sich FLARM praktisch zum Standard. Von dort verbreitete sich die Technik zunehmend in Motorflugzeugen, Ultraleichtflugzeugen und Hubschraubern.
FLARM war von Anfang an mehr als ein Positionssender
Das technische Grundprinzip ist vergleichsweise elegant.
Jedes Gerät kennt über GPS seine Position, Höhe, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung. Diese Informationen werden lokal an andere FLARM-Geräte ausgesendet.
Entscheidend ist jedoch die Prognose. FLARM betrachtet nicht nur die aktuelle Entfernung zweier Flugzeuge, sondern berechnet aus deren Bewegungsvektoren, ob sich innerhalb der kommenden Sekunden ein gefährlicher Konflikt entwickeln könnte.
Erst wenn die Flugwege tatsächlich kollisionskritisch werden, erhält der Pilot eine Warnung.
Das unterscheidet das System von einer reinen Verkehrsanzeige, auf der lediglich sämtliche empfangenen Flugzeuge dargestellt werden.
Warum „See and Avoid“ allein nicht genügt
Im VFR-Flug bleibt die visuelle Luftraumbeobachtung unverzichtbar. Dennoch besitzt sie physikalische Grenzen.
Ein entgegenkommendes Flugzeug kann über längere Zeit nahezu bewegungslos im Sichtfeld erscheinen. Genau dieses fehlende relative Bewegungsmuster erschwert die Wahrnehmung besonders bei direktem Kollisionskurs.
Hinzu kommen tote Winkel durch Tragflächen oder Cockpitstruktur, Blendung, Dunst, ein unruhiger Hintergrund sowie die ständig notwendige Aufmerksamkeit für Instrumente und Navigation.
Elektronische Kollisionswarnsysteme sollen den visuellen Scan deshalb nicht ersetzen, sondern gezielt auf Bereiche aufmerksam machen, in denen gesucht werden sollte.
FLARM und ADS-B verfolgen unterschiedliche Ansätze
Parallel zu FLARM hat sich ADS-B entwickelt.
In Europa basiert ADS-B-Out bei zertifizierten Flugzeugen in der Regel auf Mode S Extended Squitter über 1090 MHz. Ein entsprechend ausgerüstetes Flugzeug sendet regelmäßig seine GNSS-Position, Höhe, Identität und weitere Daten.
Der wesentliche Unterschied: Ein ADS-B-Out-System muss nicht zwingend einen ADS-B-Empfänger besitzen.
Ein Flugzeug kann daher für andere sichtbar sein, ohne selbst Verkehr darstellen zu können. Ebenso kann ein Pilot einen ADS-B-In-Empfänger nutzen, obwohl das eigene Flugzeug keine ADS-B-Position aussendet.
Bei FLARM gehören Senden und Empfangen dagegen grundsätzlich zusammen.
Für den Segelflug ist das besonders wichtig, weil sich Flugzeuge häufig in unmittelbarer Nähe zueinander bewegen und schnelle Warnungen benötigt werden.
Das Problem der fragmentierten elektronischen Sichtbarkeit
Die Zukunft der elektronischen Kollisionsvermeidung wird allerdings nicht aus einem einzigen System bestehen.
Heute existieren bereits mehrere technische Welten nebeneinander:
Mode-S-Transponder ohne ADS-B, ADS-B, FLARM, verschiedene portable Systeme sowie zunehmend Technologien für Drohnen und unbemannte Luftfahrzeuge.
Dazu kommen Luftfahrzeuge, die überhaupt keine elektronische Position aussenden.
Für Piloten entsteht daraus ein wichtiges Missverständnis: Eine Verkehrsanzeige im Cockpit zeigt niemals automatisch den gesamten Verkehr.
Selbst ein modernes System mit ADS-B und FLARM kann Flugzeuge übersehen, wenn diese keine kompatiblen Signale senden.
PowerFLARM verbindet mehrere Welten
FLARM versucht deshalb zunehmend, unterschiedliche Technologien in einem Gerät zusammenzuführen.
Produkte wie PowerFLARM können neben FLARM-Verkehr auch ADS-B-Signale empfangen. Je nach System und Ausstattung können zusätzlich weitere Transpondersignale ausgewertet werden.
Das Ziel ist ein möglichst vollständiges Verkehrslagebild, ohne dass der Pilot mehrere getrennte Displays beobachten muss.
Gerade für Motorflugzeuge, die sowohl in klassischem GA-Verkehr als auch in Regionen mit intensiver Segelflugaktivität unterwegs sind, ist diese Kombination interessant.
Drohnen verändern die Anforderungen
Eine der größten zukünftigen Herausforderungen sind unbemannte Luftfahrzeuge.
Die Zahl professionell betriebener Drohnen wird voraussichtlich deutlich steigen. Dazu gehören Inspektionsflüge, Vermessung, Logistik, Behördeneinsätze und langfristig möglicherweise regelmäßig betriebene unbemannte Luftfahrzeuge außerhalb direkter Sichtweite des Piloten.
Damit wächst der Bedarf, bemannte und unbemannte Luftfahrt gegenseitig elektronisch sichtbar zu machen.
Die heute bei vielen Drohnen eingesetzte Remote ID erfüllt dabei einen anderen Zweck als ein klassisches Kollisionswarnsystem. Sie soll vor allem die Identifizierung einer Drohne in ihrer Umgebung ermöglichen und ist nicht als flächendeckendes Air-to-Air-Verkehrswarnsystem für die bemannte Luftfahrt ausgelegt.
ADS-L als möglicher europäischer Baustein
Die EASA arbeitet deshalb an Konzepten für sogenannte iConspicuity.
Ein wichtiger Ansatz ist ADS-L – Automatic Dependent Surveillance Light.
Das Grundprinzip besteht darin, auch sehr leichte Luftfahrzeuge mit einer kostengünstigen und energiesparenden Möglichkeit zur elektronischen Sichtbarkeit auszustatten.
Das ist besonders für Teilnehmer relevant, bei denen ein klassischer Mode-S-Transponder aufgrund von Gewicht, Energiebedarf oder Kosten kaum sinnvoll wäre: beispielsweise Segelflugzeuge, Gleitschirme oder bestimmte Drohnen.
FLARM spielt bei dieser Entwicklung eine interessante Rolle, weil viele der technischen Anforderungen – kompakte Geräte, geringer Stromverbrauch und direkte Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern – bereits seit Jahren zum Kern des Systems gehören.
FLARM öffnet sein Funkprotokoll
Bemerkenswert ist deshalb eine weitere Entwicklung.
FLARM wurde lange dafür kritisiert, dass wesentliche Teile des Systems proprietär waren und Hersteller für bestimmte Integrationen Lizenzvereinbarungen benötigten.
Nun hat das Unternehmen Teile des Funkprotokolls für Positions- und Identifikationsdaten veröffentlicht.
Für FLARM ist das ein grundlegender Strategiewechsel.
Ursprünglich sollte die geschlossene Architektur vor allem sicherstellen, dass sicherheitskritische Funktionen nicht mit ungeprüfter Software oder ungeeigneter Hardware nachgebaut werden.
Mit der Öffnung soll nun offenbar stärker ein größeres Ökosystem ermöglicht werden.
Mobilfunk ist keine alleinige Lösung
Immer wieder wird vorgeschlagen, zukünftige Verkehrsinformationen einfach über Mobilfunknetze auszutauschen.
Für bestimmte Anwendungen ist das durchaus sinnvoll. Wetterdaten oder strategische Verkehrsinformationen müssen nicht zwingend innerhalb von Sekundenbruchteilen aktualisiert werden.
Bei unmittelbarer Kollisionswarnung sieht das anders aus.
Ein Air-to-Air-System funktioniert unabhängig von Mobilfunkabdeckung und externer Infrastruktur. Zwei entsprechend ausgerüstete Flugzeuge können sich direkt erkennen.
Gerade in größeren Höhen oder abgelegenen Regionen ist das ein erheblicher Vorteil.
Mobilfunk dürfte deshalb eher eine ergänzende als eine alleinige Technologie für elektronische Kollisionsvermeidung werden.
Das Ziel: möglichst viele Signale auf einem Display
Für Piloten ist letztlich weniger entscheidend, welches Funkprotokoll ein anderer Verkehrsteilnehmer verwendet.
Entscheidend ist, dass dessen Position erkannt und möglichst auf einem gemeinsamen Display dargestellt wird.
Die technische Entwicklung bewegt sich deshalb zunehmend weg von der Frage „FLARM oder ADS-B?“ hin zu Multisystemlösungen.
Moderne Verkehrswarnsysteme versuchen, Informationen aus unterschiedlichen Quellen zusammenzuführen und daraus ein einheitliches Lagebild zu erzeugen.
Diese Entwicklung dürfte sich mit dem Wachstum des Drohnenverkehrs weiter beschleunigen.
Elektronische Sichtbarkeit ersetzt den Blick nach draußen nicht
Bei aller technischen Entwicklung bleibt ein Grundsatz unverändert.
FLARM, ADS-B und zukünftige Systeme unterstützen „See and Avoid“, ersetzen es aber nicht.
Nicht jedes Luftfahrzeug sendet elektronische Positionsdaten. Antennenabschattung, Reichweite, fehlerhafte Installation oder technische Ausfälle können ebenfalls dazu führen, dass ein Ziel nicht dargestellt wird.
Eine leere Verkehrsanzeige bedeutet daher niemals automatisch einen leeren Luftraum.
Die größte Sicherheitswirkung entsteht, wenn elektronische Verkehrsinformation und konsequente visuelle Luftraumbeobachtung miteinander kombiniert werden.
Conclusion
FLARM hat sich in gut zwei Jahrzehnten von einem Schweizer Segelflugprojekt zu einem bedeutenden Bestandteil der europäischen Allgemeinen Luftfahrt entwickelt.
Die kommenden Jahre dürften jedoch stärker von Integration als von einzelnen Technologien geprägt sein. ADS-B verbreitet sich weiter, ADS-L soll leichtere Luftfahrzeuge elektronisch sichtbar machen und mit dem zunehmenden Drohnenverkehr kommt eine weitere Gruppe von Luftraumnutzern hinzu.
FLARM reagiert darauf mit Geräten, die mehrere Signalarten empfangen können, und mit einer stärkeren Öffnung seiner bislang proprietären Technologie.
Damit könnte sich die Rolle des Systems verändern: vom klassischen Segelflug-Kollisionswarner hin zu einem Baustein eines zunehmend vernetzten europäischen Luftraums.
Source references:
Aviation magazine
