Augmented Reality für Piloten Blick durch die Wolken

Aaron Barth testet das neue Head-Mounted Display während eines Simulator-Flugs.
Aaron Barth testet das neue Head-Mounted Display während eines Simulator-Flugs.

Einsätze von Rettungshubschraubern sind bei schlechtem Wetter fast unmöglich und gefährlich. Augmented Reality könnte den Piloten helfen. Ein neues Helmsichtgerät der TUM ermöglicht es ihnen auch bei extrem schlechter Sicht Hindernisse frühzeitig wahrzunehmen.

Dicke Wolken hängen über dem Tegernsee. Die Sichtweite beträgt nur wenige hundert Meter. Bei diesem Wetter darf ein Hubschrauber gar nicht erst starten, denn der Pilot könnte einen Baukran oder Stromleitungen zu spät erkennen. Selbst Berge sind bei geringer Sicht aus dem Cockpit schwer auszumachen. Doch Franz Viertler kann das nicht abschrecken: Mit seinem Head-Mounted Display nimmt er seinen Platz hinter dem Steuerknüppel ein und fliegt los. Dank der Datenbrille auf seinem Kopf erkennt er auch im dichten Nebel rechtzeitig die Hindernisse und kann sie umfliegen.

Viertler muss sich allerdings keine Sorgen machen dass er abstürzt, denn die neue Technik ist noch im Forschungsstadium: Das Alpenvorland ist eine Projektion und der Hubschrauber ist ein Flugsimulator. Viertler selbst ist auch kein Pilot, sondern Mitarbeiter am Lehrstuhl für Hubschraubertechnologie an der Technischen Universität München. Um die Möglichkeiten der Augmented Reality zu demonstrieren, genügt der simulierte Flug jedoch. Der Rotor brummt, das Cockpit vibriert, Wolken kommen näher und vernebeln die Sicht. Dennoch weiß Viertler genau, wo er sich befindet: Auf dem Display seiner Datenbrille sieht er in grünen Linien die Umrisse von Bergen und Häusern. Dazwischen, rot eingerahmt, Windräder, Baukräne und hohe Gebäude.

Zusammen mit seinen Kolleginnen und Kollegen hat Viertler eine Software entwickelt, die Geländeinformationen mit Sensormessungen kombiniert. Die Sensormessungen werden während eines Fluges gemacht. Besonders bewährt habe sich hier Light Detection and Ranging, kurz LIDAR, betont der Forscher: Die Messgeräte, die an den Kufen des Hubschraubers angebracht werden können, emittieren Strahlung im Mikrometer-Bereich und fangen die von Hindernissen reflektierten Wellen wieder auf.

Alle Daten werden direkt an Bord verarbeitet und in die transparente Datenbrille projiziert. So sieht der Pilot nicht nur, was er mit bloßem Auge erkennen kann, sondern auch die digital erzeugten Umrisse von Landschaft und Hindernissen. Zudem lassen sich die Flugdaten wie Geschwindigkeit, Höhe, Lage und Kurs einblenden. Ein Head-Tracking-System sorgt außerdem dafür, dass sich die Projektionen an die jeweilige Blickrichtung des Piloten anpassen.

16 professionelle Hubschrauberpiloten durften die Datenbrille im Rahmen einer Studie bereits ausprobieren, um zu testen, ob die Informationen tatsächlich hilfreich sind. Während der simulierten Testflüge zeichneten die Ingenieure auf, wie die Probanden flogen und befragten diese anschließend nach Stresssymptomen. Die Ergebnisse präsentierte Viertler den Mitgliedern der American Helicopter Society in West Palm Beach, Florida: Bei Sichtweiten von unter 800 Metern profitierten die Piloten messbar von eingeblendeten Gelände- und Flugdaten. Mit dem Helmsichtgerät flogen sie schneller und sicherer als ohne und sie empfanden die Einsätze auch geistig und körperlich als weniger anstrengend. Besonders deutlich kamen die Vorteile des Systems bei extrem schlechter Sicht von nur 100 bis 400 Metern zum Tragen.

Bis die Piloten in der täglichen Praxis davon profitieren, wird allerdings noch einige Zeit vergehen: Die Erfassung, Auswertung und Projektion der Daten muss jetzt erst einmal in Forschungshubschraubern erprobt werden. »Das können wir mit unserem Simulator nicht leisten«, erläutert Viertler. Man sei hier auf die Unterstützung der Industrie angewiesen.

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Augmented Reality für Piloten

An der TUM entwickeln Forscher ein Head-Mounted-Display für Piloten, damit sie auch bei schlechten Wetterbedingungen starten können.