Zeven demonstraties in Europa van veilige integratie van onbemande vliegtuigen

Wat als er in de toekomst ambulances zijn die patiënten en essentiële medicijnen via de lucht vervoeren? Wat als brandweerlieden brand veilig en efficiënt kunnen blussen zonder dat er mensenlevens gevaar lopen? Een toekomst waarin mensen sneller en efficiënter van A naar B kunnen reizen en kunnen profiteren van betere diensten die optimaal op het leven in de stad zijn afgestemd. Die toekomst is niet alleen een visie, maar over enkele jaren voor ons al een realiteit: Urban Air Mobility (UAM). UAM is een vernieuwend mobiliteitsconcept voor stedelijke gebieden waarbij diverse typen drones missies volbrengen ten gunste van organisaties en het welzijn van mensen.

U-space
Een sleutel tot UAM vormt U-space, een luchtverkeersleidingssysteem voor een veilige integratie van drones in het luchtruim. Net als het luchtverkeersleidingssysteem voor het gewone vliegverkeer waarborgt U-space dat de operaties met drones veilig en efficiënt worden uitgevoerd. Het systeem zal echter in hogere mate zijn geautomatiseerd dan de bestaande luchtverkeersleiding, met minder menselijke interactie en capaciteit om meer vluchten simultaan af te handelen. U-space kan worden gedefinieerd als een set van specifieke diensten en procedures die zijn ontworpen voor het waarborgen van een veilige en efficiënte toegang tot het luchtruim voor een groot aantal drones met een hoge mate van digitalisering en automatisering.

Scenario’s in stedelijke omgevingen
In de ontwikkeling van U-space en UAM is via onderzoeks- en innovatieprojecten en technologische ontwikkelingen veel werk gaan zitten. Een van deze initiatieven is het AMU-LED-project, een grootschalig demonstratieproject dat is gefinancierd door SESAR Joint Undertaking in het kader van het EU-programma Horizon 2020 voor onderzoek en innovatie. AMU-LED zal via het gebruik van U-space de veilige integratie van bemande en onbemande vliegtuigen demonstreren met het realiseren van steeds duurzamere slimme steden als uiteindelijk doel. Dit gebeurt via het uitvoeren van vluchtdemonstraties met verschillende scenario’s, gebruikssituaties en toepassingen in stedelijke omgevingen.

Bij deze demonstraties maakt het project gebruik van grote platforms voor elektrisch vliegen en verticaal stijgen of landen (eVTOL) voor het vervoer van passagiers en vracht. Deze worden gecombineerd met kleinere onbemande systemen (UAS) voor het leveren van goederen en medische hulpmiddelen, voor surveillance of ondersteuning voor hulpdiensten.

Doelstellingen van AMU-LED
Het project is in 2020 begonnen met twee hoofddoelstellingen: de veilige interactie aantonen tussen UAM en andere luchtruimgebruikers en het demonstreren van veilige UAM-vluchten. De vluchtdemonstraties die, na grondige voorbereidingen, in het kader van AMU-LED plaatsvinden kunnen worden beschouwd als het eindproduct van het project waarin het concept van operaties, gebruikssituaties, scenario’s, systeemarchitectuur en het U-spacesysteem dat in het project wordt gedefinieerd, in de praktijk worden gebracht.

“Na een indrukwekkende hoeveelheid werk te hebben verricht, zijn we eindelijk klaar voor de start van de demonstraties. Ons consortium heeft geavanceerde concepten van operaties voor UAM bedacht en geïmplementeerd, toekomstige en realistische gebruiksscenario’s voorbereid – zoals een pendeldienst en ‘last-mile’-pakketbezorging – en innovatieve managementdiensten voor onbemand verkeer geïntegreerd”, verduidelijkt Pablo Menéndez-Ponte Alonso. Hij is projectleider UTM van NTT DATA Spanje dat het Europese consortium van 17 verschillende partijen, die deelnemen aan het AMU-LED-project, coördineert. “Cranfield is onze eerste, essentiële demonstratie om de gereedheid van deze technologie aan te tonen door de uitdaging in de praktijk aan te gaan.”

In de zomer van 2022 vinden er uiteindelijk in totaal zeven demonstraties plaats in Amsterdam, Enschede, Rotterdam, Cranfield (VK) en Santiago de Compostela (Spanje).

Uitwisseling van informatie
Via de verschillende locaties kunnen voor het project diverse relevante aspecten op tal van manieren worden getest en gedemonstreerd, zoals de effectiefste manier van informatie-uitwisseling tussen actoren (onder meer drones, piloten en luchtverkeersleidingsysteem). Het project test twee verschillende concepten voor de verspreiding van relevante data: een centrale en decentrale architectuur. De decentrale architectuur wordt getest in Cranfield, Enschede en Rotterdam en de centrale architectuur in Amsterdam en Santiago de Compostela.

De uit te wisselen informatie betreft allerlei soorten data, zoals strategische en tactische informatie voorafgaand aan en tijdens de vlucht, trackingdata (realtime informatie over de positie van de drone), data van de adviesdienst voor tactische deconflictie (informatie om voorafgaand aan en tijdens de vlucht conflicten te vermijden), meteorologische data en CNS-data (CNS = Communicatie, Navigatie en Surveillance).

Wat kun je verwachten van de demonstraties?
Omdat de concepten U-space en UAM nog in ontwikkeling zijn, volgde AMU-LED de drie pijlers van innovatie (haalbaarheid, levensvatbaarheid en wenselijkheid) om te zorgen dat de demonstraties de bases voor een effectieve implementatie van UAM afdekken.

De demonstraties zijn eind juni in Cranfield begonnen om aan te tonen dat de oplossing, technologieën en systemen van AMU-LED er klaar voor zijn. Deze tests worden uitgevoerd onder leiding van de Cranfield University en vinden plaats op het Cranfield Airport. Dit is een unieke faciliteit die beschikt over een eigen luchtvaartnavigatiedienst en eigen luchtverkeersleiders, piloten en vliegtuigen. Deze demonstratie is een voorwaarde voor de demonstraties die daarna plaatsvinden om aan te tonen dat de oplossing van AMU-LED klaar en veilig is om in complexere omgevingen te worden getest. Een tweede demonstratie in Cranfield staat voor september gepland.

Nadat de haalbaarheid van de oplossing van AMU-LED is vastgesteld, vervolgt het project in augustus met het testen van de wenselijkheid van de oplossing in Amsterdam en Enschede. Hier wordt gelet op maatschappelijke acceptatie en sociale impact.

In Amsterdam worden de tests uitgevoerd onder leiding van NLR. De locatie, het Marineterrein, is gelegen in hartje centrum. Er wordt gewerkt met een focusgroep voor het verzamelen van gegevens. Diverse vluchtdemonstraties worden uitgevoerd die verschillende aspecten van U-space en bepaalde indicatoren voor maatschappelijke acceptatie testen, zoals geluidsoverlast, waargenomen veiligheid, vertrouwen in de technologie, privacykwesties en horizonvervuiling. Op basis van de verzamelde gegevens worden er tegenmaatregelen voorgesteld voor de zorgen die door de focusgroep kenbaar worden gemaakt.

Hierna volgt Enschede, waar de sociale impact van UAM wordt gedemonstreerd. De demonstratie wordt geleid door het test- en innovatiecentrum Space53 en vindt plaats op een locatie die gelegen is tussen de thuisbasis van Space53 (Technology Base op Twente Airport) en de stad Enschede. Er komen verschillende sociaal relevante gebruikssituaties aan bod, zoals de bezorging van medicijnen, brandweer- of politietoezicht. Deze demonstratie toont de sociale impact aan die UAM bij implementatie heeft.

In Rotterdam wordt de economische levensvatbaarheid van UAM gedemonstreerd. Deze test wordt door AirHub gecoördineerd en vindt ook in augustus plaats in het havengebied. Dit gebeurt in samenwerking met Havenbedrijf Rotterdam dat wil investeren in de levensvatbaarheid van het rechtstreeks vervoeren van de scheepsbemanning van schip naar hotel. Er is ook aandacht voor andere gebruikssituaties, waarin met diverse onbemande luchtvaartuigen (UAV’s) en VTOL’s wordt gevlogen.

De laatste demonstratie van AMU-LED vindt plaats in de stad Santiago de Compostela waar alle voorgaande aspecten (haalbaarheid, levensvatbaarheid en wenselijkheid) worden gecombineerd tot een groots slotspektakel. De demonstratie, gecoördineerd door technology centre ITG – Fundación Instituto Tecnológico de Galicia, richt zich op de juiste implementatie van alle aspecten in stedelijke omgevingen, als eindpresentatie van hoe U-space Urban Air Mobility mogelijk kan maken. Dit staat gepland voor september en oktober.

Tijdens deze demonstraties verzamelt het projectteam data over de verschillende aspecten die zijn getest. Deze worden vervolgens geanalyseerd. Hierdoor kan het project de resultaten optekenen voor de verdere ontwikkeling van U-space. Het verschaft informatie over de efficiëntste manier voor U-space om UAM mogelijk te maken en er een veilige, effectieve en levensvatbare oplossing voor slimme steden van te maken.