Computerhardware für autonome Flugsysteme

Die vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie Mitte 2022 gestartete Initiative Bay-Champ fördert die Entwicklung und Produktion bayerischer Computerhardware für Air Mobility Plattformen für kleinere bis mittlere Flugsysteme.

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Autonom agierende Fluggeräte sollen künftig Personen- und Gütertransporte übernehmen und so eine flächendeckende Infrastruktur ermöglichen. Mit der Initiative Bay-Champ fördert der Freistaat Bayern die Entwicklung bayerischer Computerhardware für Air Mobility Plattformen für kleinere bis mittlere Flugsysteme, in die sich klassische Avionik-Plattformen nur schwer integrieren lassen. Als Konsortialführer hat Micro-Sys eine innovative Plattform entwickelt, die höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit garantiert und so zur bayerischen Standortentwicklung in Luft- und Raumfahrt beiträgt.

Bayern gilt als wichtiger Standort für Forschung und Entwicklung im Bereich Luft- und Raumfahrt. Dem Freistaat im Süden der Bundesrepublik Deutschland gelinge eine hohe Wertschöpfung und Beschäftigungsquote in dieser hochtechnologischen Branche. Ein Konglomerat an Herstellern und Zulieferern sowie universitärer und außeruniversitärer Forschungseinrichtungen decke die gesamte Wertschöpfungskette ab und trage zum Ruf als führende Region in der Branche bei.

HAMI: Holistsiche Air Mobility Initiative Bayern

Um den fachlichen Führungsanspruch von Bayern als hochinnovativer Standort für Luft- und Raumfahrt abzusichern, unterstützt der Freistaat die Aktivitäten von Unternehmen und Forschungseinrichtungen. So startete das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) im Rahmen der Bayerischen Luftfahrtstrategie 2030 die Holistsiche Air Mobility Initiative Bayern (HAMI). Zu deren Zielen gehöre die Förderung der Einbeziehung neuartiger, fliegender Verkehrssysteme in den städtischen und regionalen Verkehr zum Güter- und Personentransport.

Im Kontext dieser übergeordneten Strategie steht das StMWi als Fördergeber für zukunftsorientierte Projekte zu Verfügung. Die Automatisierung und der Einsatz autonomer Funktionen im Güter- und Personentransport stellen die Grundlage der Forschungsprojekte dar. Weiterhin müssen die geförderten Entwicklungen operativ umsetzbar und nahtlos in bestehende Infrastrukturmodelle oder Verkehrssysteme integriert werden können und so langfristig die führende Rolle der deutschen Luftfahrtindustrie auf dem Weltmarkt absichern.

Computerhardware für die Avionik von morgen

Zur Weiterentwicklung des Luftfahrt-Standorts Bayern entstand innerhalb der HAMI die Mitte 2022 gestartete Initiative Bay-Champ. Ziel des noch bis Ende 2024 laufenden und mit mehreren Millionen Euro dotierten Programms ist die Förderung der regionalen Entwicklung und Produktion bayerischer Computerhardware für Air Mobility Plattformen für kleinere bis mittlere Flugsysteme, in die sich klassische Avionik-Plattformen nur schwer integrieren lassen.

„Um Personen ohne klassische Pilotenausbildung die Nutzung solcher Fluggeräte zu ermöglichen, müssen solche Systeme die Fähigkeit zur Berechnung und Ausführung autonomer Flugbewegungen bieten“, nennt Ina Sophia Schindler, Geschäftsführerin der Micro-Sys Electronics GmbH. „Zugleich machen die hohen Ansprüche an die Sicherheit die Absicherung durch dreikanalig dissimilarer Komponenten und strenge Zulassungsprozeduren für die Systeme erforderlich.“

Modulare Flight Control Systeme

Im Rahmen von Bay-Champ entwickelte Micro-Sys das System-on-Modul miriac-MPX-S32Z2. Dabei handelt es sich um eine leistungsstarke und vielseitig einsetzbare Plattform für hochinnovative Anwendungen vor allem im Bereich Luft- und Raumfahrt, sowie der Automobilindustrie und im Maschinenbau. miriac-System-on-Modules sind anwendungsfertige Plattformen auf Basis der NXP-Prozessor Technik. Die Module sind “Made in Germany“ und unterstützen alle Prozessor-integrierten Funktionen mit einem umfassenden, perfekt aufeinander abgestimmten Paket.

Das miriac-MPX-S32Z2 System-on-Module (SoM) ist eine vielseitig einsetzbare Plattform für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und im Maschinenbau.

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Als Systemintegrator und Gesamtsystemhersteller eines Flight Control Computers tritt die AEE Aircraft Electronic Engineering GmbH auf. Dazu integriert das zertifizierte Unternehmen mittels einer im Haus entwickelten Trägerplatine (Carrier Board) das miriac-MPX-S32Z2 Modul gemeinsam mit einem leistungsfähigen Rechnermodul miriac-MPX-S32G399A. Auf dessen Basis erstellt die auf Software spezialisierte Tech S.A.T. GmbH den für die Sicherheit erforderlichen dritten Kanal.

Autonomes Fliegen ermöglichen

„Aufgrund der Echtzeit-Anforderungen läuft die schnelle Regelungstechnik auf dem miriac-MPX-S32GZ2“, führt Schindler aus. „Dabei sorgt die Architektur des verwendeten NXP-Prozessors für kompromisslosen Datendeterminismus.“ Dieser ist erforderlich, um die nötige Zuverlässigkeit zu gewährleisten, um das Flight Control System auch für autonomes Fliegen einzusetzen. Dabei ist auch die Kombination mit dem miriac-MPX-S32G399A von Bedeutung. Es liefert unter anderem die nötige Rechenleistung für das Berechnen komplexer Flugbahnen.

An erster Stelle steht selbstredend die Sicherheit im Transport von Personen. Eine enorme Bedeutung kommt daher der Erlangung der nötigen Zulassungen zu. Die Gesamtzulassung ist natürlich Sache des Systemherstellers. Micro-Sys unterstützt diesen mit Komponenten wie dem MPX-S32G Modul, das bei seiner Entwicklung bereits vollständig für die entsprechenden Zulassungen vorbereitet wurde. Auch das MPX-S32Z2 Modul ist mit den nötigen zulassungsrelevanten Artefakten ausgestattet. So steht einem zukunftsnahen Einsatz nichts im Weg.

Ina S. Schindler, Geschäftsführerin von Micro-Sys.

Foto: Micro-Sys

„Im letzten Projektschritt erfolgen die bereits geplanten Testflüge, um die Zuverlässigkeit der Rechnerplattform unter realen Bedingungen zu demonstrieren und für eine Zulassung vorzubereiten“, freut sich Ina S. Schindler, Geschäftsführerin von Micro-Sys. „Damit erfolgt der letzte Schritt zur erfolgreichen Umsetzung der Ziele von Bay-Champ.“