Augmented Reality hilft Huschrauberpiloten

Durchblick selbst bei Nebel: Ein neues Helmdisplay könnte künftig Hubschrauberflüge selbst bei schlechtem Wetter ermöglichen. Denn die per Augmented Reality eingeblendeten Sensordaten zeigen die vorab liegenden Hindernisse. Die Informatione dafür stammen von Sensoren an den Kufen und Karten. Nach ersten Tests waren Hubschrauberpiloten angetan.

Dicke Wolken hängen über dem Tegernsee. Die Sichtweite beträgt nur wenige hundert Meter. Normalerweise dürfte ein Hubschrauber bei diesem Wetter nicht starten – die Gefahr, dass der Pilot einen Baukran, eine Stromleitung oder einen Berg zu spät erkennt, wäre zu groß. Doch Franz Viertler von der Technischen Universität München steigt trotzdem unbesorgt ins Cockpit.

Sein Geheimnis: Ihm hilft eine am Helm befestigte Datenbrille, die nach dem Prinzip der Augmented Reality (AR) digitale Zusatzinformationen einblendet. Auf dem Display sieht er in grünen Linien die Umrisse von Bergen und Häusern. Dazwischen, rot eingerahmt, Windräder, Baukräne und hohe Gebäude. Er kann dadurch auch im dichten Nebel rechtzeitig Hindernisse erkennen und sie umfliegen.

Sensordaten direkt auf die Brille

Viertler und seine Kollegen haben das Programm hinter dem Helmdisplay entwickelt und bereits in Helikopter-Simulatoren getestet. Die in die Datenbrille eingeblendeten Informationen basieren auf Geländeinformationen kombiniert mit Sensormessungen, die während eines Fluges gemacht werden. Besonders günstig für schlechte Sichtverhältnisse ist beispielsweise LIDAR ( Light Detection and Ranging). Messgeräte an den Kufen des Hubschraubers emittieren Laserstrahlen, die von Hindernissen reflektiert werden.

Alle Daten werden an Bord verarbeitet und direkt in die transparente Datenbrille projiziert. Auf diese Weise sieht der Pilot nicht nur das, 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 dafür, dass sich die Projektionen an die jeweilige Blickrichtung des Piloten anpassen.

Test des neuen Head-Mounted Display während eines Simulator-Flugs © Franz Viertler / TUM

Positives Feedback

Aber sind all diese Informationen für den Piloten tatsächlich hilfreich? Um diese Frage zu beantworten, führten die Forscher eine Studie mit 16 professionellen Hubschrauberpiloten durch. Diese durften das neue Head-Mounted Display während verschiedener Simulator-Flüge testen. Die Ingenieure zeichneten auf, wie die Probanden flogen und befragten diese anschließend.

Das Ergebnis: Bei Sichtweiten von unter 800 Metern profitierten die Piloten messbar von eingeblendeten Gelände- und Flugdaten. Sie flogen nicht nur schneller und sicherer als ohne Helmsichtgerät, sondern empfanden die Einsätze auch geistig und körperlich weniger anstrengend. Besonders deutlich kamen die Vorteile des Systems bei extrem schlechter Sicht von nur 100 bis 400 Metern zum Tragen.

Digitale Technik gegen Whiteout

„Die neue Technik kann das Risiko bei Hubschraubereinsätzen verringern“, ist Viertler überzeugt. „Das Hauptproblem ist schlechte Sicht durch Wolken oder Schnee beziehungsweise Staub, der bei Start und Landung aufgewirbelt wird. Gegen diesen Whiteout beziehungsweise Brownout kann Augmented Reality helfen.“

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. Diese habe aber bereits großes Interesse signalisiert.

(Technische Universität München, 30.06.2016 – NPO)