STEIGERUNG DES SITUATIONSBEWUSSTSEINS VON VERKEHRSPILOTEN DURCH INTEGRIERTE VERARBEITUNG OPERATIONELLER FLUGDATEN Verkehrspiloten berücksichtigen heute eine Vielzahl von Informationsquellen, um eine umfassende Flugvorbereitung und eine sichere Flugdurchführung zu gewährleisten. Bei der Prüfung der relevanten Fluginformationen müssen sich die Piloten in kurzer Zeit einen Überblick über eine umfangreiche Dokumentation verschaffen, die verschiedene operationelle Nachrichten, behördliche und firmeninterne Meldungen und natürlich umfassende Wetterberichte und Angaben zur Luftraum- und Flughafeninfrastruktur beinhaltet. Um sicherzustellen, dass keine essenziellen Informationen übersehen werden oder wesentliche Zusammenhänge unerkannt bleiben, muss die Cockpitbesatzung alle verfügbaren Daten überprüfen und mit den operationellen Randbedingungen in Verbindung bringen. In Zeiten eines immer komplexer werdenden Arbeitsumfeldes steigert dieser obsolete Prozess die Arbeitsbelastung nicht nur in der Flugvorbereitungsphase, während sich die Wahrscheinlichkeit einer Fehleinschätzung der Piloten als Konsequenz mangelhaft aufbereiteter Informationen erhöht. Eine zielgerichtete Bereitstellung von operationellen Daten, unterstützt durch ein intelligentes Verarbeitungssystem, das einerseits relevante Daten gegeneinander abwägt und andererseits den Piloten Hilfestellung leistet ohne die aktuelle Arbeitsbelastung im Cockpit unberücksichtigt zu lassen, bildet die Grundlage für eine fehlerfreie Flugdurchführung in einer Zeit stetig zunehmender Verflechtung von Prozessen im Flugverkehr. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Bündelung, Verarbeitung und Bereitstellung von operationell relevanten Flugdaten im Gesamtkontext der Flugmission. Es werden nicht nur Aspekte des Informationsmanagements in Verkehrsflugzeugen sondern auch Potentiale für Effizienzsteigerungen diskutiert. Anhand einer Analyse zur aktuellen Flugsicherheit werden wesentliche Bestandteile der Anforderungen an eine Systemkonzeption gestellt, die in der Lage ist, Piloten bei mangelndem Situationsbewusstein auf ungewünschte Zustände hinzuweisen. Ziel ist es hierbei, problematische Konstellationen frühzeitig zu erkennen und damit kritische Situationen nach Möglichkeit zu entschärfen oder zu vermeiden. Die Grundlage für die vorgestellte Systemkonzeption wird nicht nur aus der Beurteilung des aktuellen Stands der Technik in Verkehrsflugzeug abgeleitet, sondern auch mittels einer Bestandsaufnahme technologischer Standards der Informationstechnik sowie etablierter Methoden von Flugdatenanbietern und deren Diensten begründet. Außerdem werden Charakteristika der operationellen Nutzung von Nachrichten in Bezug auf Dateninhalte und Schnittstellen untersucht, die bei der Durchführung von Verkehrsflügen Verwendung finden. Um eine Bewertung dynamischer Fluginformationen unter Berücksichtigung relevanter Einflussgrößen möglich zu machen, werden flugphasenspezifische Zusammenhänge und exemplarische Anwendungsfelder erarbeitet. Aus den Erkenntnissen werden Methodik und Architektur für ein Analysesystem entwickelt. Dabei werden die funktionellen Verknüpfungen und die regelbasierende Systemlogik präsentiert, die als Routine spezifische Eingangswerte auf ihre Relevanz hin überprüfen soll. Für eine prototypische Systemimplementierung wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts der Europäischen Kommission der Integrationsansatz von Verknüpfungen und Regeln in einer Wissensdatenbank gewählt, aus deren Nutzung sich wertvolle Erkenntnisse zur Tauglichkeit der Systementwicklung ergeben haben. Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden einer innovativen Verarbeitung von Flugdaten basieren einerseits auf den Erkenntnissen langjähriger Forschungsarbeit am Institut für Flugführung der Technischen Universität Braunschweig. Andererseits hatten selbst erlangte Erfahrungen des Autors als aktiver Pilot bei der Durchführung von Kurzstrecken- und Interkontinentalflügen sowie Erfahrungswerte im Zusammenhang mit diversen Verantwortlichkeiten innerhalb eines großen deutschen Verkehrsflugbetriebs starken Einfluss. ABSTRACT Airline pilots today consider a variety of information sources to ensure a comprehensive flight preparation and a safe flight operation. When assessing the relevant flight data, the pilots need to quickly get an overview of an extensive amount of aeronautical documentation that includes different operational notices, regulatory and internal messages and of course comprehensive weather reports as well as information on the airspace and airport infrastructure. To ensure that no essential details are overlooked or significant relationships go undetected, the cockpit crew must check all available data and connect it with the operational boundary conditions. In times of an increasingly complex working environment, this obsolete process raises the workload for pilots not only in preparation for flight, while increasing the likelihood of miscalculations as a consequence of poorly prepared information. A targeted deployment of operational data supported by an intelligent processing system, which on the one hand computes relevant information and on the other hand assists pilots without ignoring the current workload in the cockpit, forms the basis for a fault-free flight operation at a time of steadily increasing interdependencies of processes in commercial aviation. This thesis deals with the bundling, processing and delivery of operationally relevant flight data in the overall context of the flight mission. In the introduction, operational aspects of information management in transport aircrafts will be outlined and the potential for efficiency improvements will be uncovered. Required elements for a proper system design will be derived on the basis of a flight safety analysis. The underlying premise in defining these system requirements is to develop a technology that is able to bring unwanted conditions to the pilots’ attention in case of a lack of situation awareness and thus to detect, alleviate or avoid problematic or critical situations. Enhancing usability and versatility of aeronautical information has been a research subject for many years. The basis of the presented system design was derived not only from the assessment of the current state of research and development, but also through the inventory of prevalent standards of information technology in commercial aircraft and established methods of flight data providers and their services. In addition, characteristics of the operational use of messages implemented in commercial aviation are examined regarding data content and required interfaces. Flight-specific contexts and exemplary application fields are developed to make an assessment of dynamic flight information possible while taking into account relevant influencing variables. The methodology and architecture for the addressed analysis system are then developed based on the findings. Thereby, functional links and rule-based logics of the system design are presented which are designed as a routine to check specific input values for their relevance. Within the framework of a research project of the European Commission, the approach of integrating links and rules in a knowledge database was elected in order to implement a prototype of the system. From the utilization, valuable insights to the suitability of a holistic flight deck solution have arisen and the objectives of a more refined and prospective flight crew assistance concept have emerged, that copes with all necessary data contents, message types and interfaces. On the one hand, the methods for an innovative processing of flight data are based on the results of many years of research at the Institut für Flugführung of the Technische Universität Braunschweig. On the other hand, the practical experience as an active airline pilot for short-, medium- and long-haul flights as well as the professional experience of the author acquired in different management roles within the operations department of a large German Airline had strong influence on the findings presented.weiterlesen