ULTRAS
Urbane Lufttransportsimulation
| Kontakt | Prof. Dr. rer. nat. Volker Turau |
| Mitarbeiter | Shashini Thamarasie Wanniarachchi |
| Beginn | 1. Mai 2021 |
| Finanzierung | BMWi - LUFO VI |
Projektbeschreibung
Ziel des Projektes ULTRAS ist die Bewertung von Möglichkeiten und Risiken bei der Entwicklung eines integrierten Lösungsvorschlags für ein urbanes Lufttransportsystems (UAM) in der Metropolregion Hamburg. Dazu werden für konkreten Transportbedarf und Routen von Lufttaxies mit ihren Kapazitätsbeschränkungen 4D-Trajektorien geplant. Die Trajektorien werden in eine Schnellzeitsimulation überführt, in der sich die unbemannten Lufttaxis trotz ihrer Ortungstoleranzen autonom seperieren können um Kollisionen auszuschließen. Fahrzeugdynamik und Flugregler werden ebenso simuliert wie redundante Sensoren und Echtzeitkommunikation zwischen den Fahrzeugen und mit einem Kontrollzentrum am Boden. Die Simulationsergebnisse werden unter verschiedenen technischen Aspekten, dem wirtschaftlichen Nutzen sowie den Kosten und Umweltauswirkungen bewertet. Unter den Kriterien der Akzeptanz und Wirtschaftlichkeit wird eine volkswirtschaftliche Bewertung vorgenommen und Handlungsempfehlungen abgeleitet.
Im Projekt beteiligt sich das Institut für Telematik in drei Bereichen. Erstens wird untersucht, wie Kommunikationsnetze mit großer Bandbreite (insbesondere 5G) die Umsetzung eines urbanes Lufttransportsystems unterstützen können. Zweitens wird für das Sensorsystem untersucht, wie die für sicheren Betrieb benötigte Leistung und Zuverlässigkeit erreicht werden kann. Drittens wird ein Simulator für die Validierung der Kommunikations- und Sensormodelle auf Basis des diskreten Ereignissimulators OMNeT++ entwickelt. Dieser wird in die Gesamtsimulationskette (RCE-Kette) des Projekts integriert, um die Simulation des gesamten Systems zu ermöglichen und zur Gesamtevaluation der UAM-Konzepte beizutragen.
Projekt Partner
- TUHH - Institut für Lufttransportsysteme
- TUHH - Institut für Regelungstechnik
- TUHH - Institut für Verkehrsplanung und Logistik
Publikationen
Shashini Thamarasie Wanniarachchi und Volker Turau. A Fault-Tolerant Distributed Air-to-Ground Communication Architecture for Urban Air Mobility. In In Proceedings of 19th International Conference on Distributed Computing in Smart Systems and the Internet of Things (DCOSS-IoT), IEEE, Juni 2023, pp. 639–646. Pafos, Cyprus.
@InProceedings{Telematik_dcoss_2023,
author = {Shashini Thamarasie Wanniarachchi and Volker Turau},
title = {A Fault-Tolerant Distributed Air-to-Ground Communication Architecture for Urban Air Mobility},
booktitle = {In Proceedings of 19th International Conference on Distributed Computing in Smart Systems and the Internet of Things (DCOSS-IoT)},
pages = {639-646},
publisher = {IEEE},
day = {19-21},
month = jun,
year = 2023,
location = {Pafos, Cyprus},
}
Abstract:
With the increasing demand for urban passenger transportation, the concept urban air mobility (UAM) has gained a lot of research interest. One idea is to employ fully autonomous air crafts. That is, using unmanned and not remotely piloted aerial vehicles as a means of mass transit. Clearly, fully autonomous air taxis constitute a safety critical, time sensitive application. Efficient information management is a prominent requirement and the infrastructure for sensing and fast, reliable communication is the key to mitigate any harm in the aforesaid approach. Nevertheless, failures in such a system are inevitable and need to be addressed. This work investigates the significant aspect of building a fault-tolerant UAM communication network. We introduce a concept of distributed ground station architecture and a protocol for role delegation to improve system availability. This assures an uninterrupted service continuation fulfilling the high standards of safety requirements in an UAM system.
Shashini Thamarasie Wanniarachchi und Volker Turau. A Study on the Influence of 5G Network planning on communication in Urban Air Mobility. In Proceedings of 24th {IEEE} International Symposium on a World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks, WoWMoM 2023, IEEE, Juni 2023, pp. 394–399. Boston, USA.
@InProceedings{Telematik_wowmom_2023,
author = {Shashini Thamarasie Wanniarachchi and Volker Turau},
title = {A Study on the Influence of 5G Network planning on communication in Urban Air Mobility},
booktitle = {Proceedings of 24th {IEEE} International Symposium on a World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks, WoWMoM 2023},
pages = {394-399},
publisher = {IEEE},
day = {12-15},
month = jun,
year = 2023,
location = {Boston, USA},
}
Abstract:
The emerging implementation of urban air mobility (UAM) is in need of a robust low latency communication system. The key priority is to cope with the required high level of safety assurance. 5G communication standards lay the foundation for a promising communication infrastructure, yet there exists the challenge of connectivity and coverage through the base station network. In this paper, we address this aspect and study the realization of a reliable and efficient 5G base station plan and evaluate its influence on the performance of the UAM communication system through simulations. Our findings can assist in real UAM deployment scenarios to search for the most cost effective radio network planning solution. We focus on the 3d-channel model and on the number and placement of base stations. As a use case we consider the Hamburg metropolitan region.