Wissen: Was ist der U-Space für Drohnen?

Der Luftraum wird durch Luftfahrtbehörden weltweit überwacht und verwaltet. Für Drohnen gibt es noch kein direktes Management des Luftraums. Mit dem U-Space Konzept soll sich das ändern. Wir erklären dir, was der U-Space ist, warum er nötigt ist und was er für Auswirkungen auf das Fliegen mit der Drohne hat.

Die Prognosen im Drohnenmarkt kennen aktuell nur eine Richtung: nach oben. Egal, ob für den privaten Einsatz oder für die Erbringung von Dienstleistungen, Drohnen wird zu Recht ein großes Potential zugeschrieben.

Noch hinken aber die Regularien und Gesetze der sich immer weiterentwickelnden Technik hinterher. Ein solcher großer weißer Fleck ist das aktive Management des Luftraums für Drohnen oder UAVs. Da die Anzahl der Drohnen in den kommenden Jahren weiter deutlich steigen dürfte, müssen auch Drohnenflüge aktiv verwaltet werden. Hier setzt die Idee des sogenannten U-Space an.

Das Thema U-Space entwickelt sich kontinuierlich weiter. Alle Updates findet ihr am Ende des Artikels.

U-Space: Was ist das?

Das U-Space Konzept soll eine Lücke schließen, die sich durch die aktive Verbreitung von Drohnen (egal ob privat oder kommerziell genutzt) ergeben hat. Die Europäische Union hat es als Ziel erklärt, den europäischen Luftraum effizient zu verwalten und so neuen Anwendungsmöglichkeiten für Drohnen zu schaffen.

Ein gemeinsames Luftraummanagement für die bemannte und unbemannte Luftfahrt: der U-Space.

U-Space beschreibt dabei nicht einen bestimmten Luftraumbereich, sondern ist eher als Rahmenwerk für die Integration von Drohnen in das bestehende Luftraummanagement zu sehen.

Die bisherigen Systeme zur Luftraumüberwachung (ATC = Air Traffic Control), wie ATM (Air Traffic Management) und ANS (Air Navigation Service), regeln dabei nur die bemannte Luftfahrt und Drohnen mit einem Gewicht von über 150 kg. U-Space soll hingegen einen Rahmen für den Einsatz von kleineren Drohnen geben.

Du kannst dir U-Space also als ein neues Managementsystem für den Luftraum vorstellen, das speziell für Drohnenflüge entwickelt wird. Die EU verfolgt hier also den Ansatz, das bestehenden ATM der bemannten Luftfahrt mit einem neuen System (U-Space) für Drohnen zu integrieren. Dieses Vorgehen ist positiv für die Drohnenbranche, da Drohnen so nicht zwanghaft in das Korsett der bestehenden Regeln der bemannten Luftfahrt gepresst werden.

Wieso soll es einen U-Space geben?

Für private Drohnenpiloten klingt der U-Space erst einmal nach einer weiteren Einschränkung, das eigene Hobby* ungestört ausüben zu können. Das ist mit Sicherheit nicht ganz falsch, wenn U-Space wird weitere Anforderungen an die technische Ausstattung der Drohne und den Betrieb von Drohnen stellen.

Wichtige Grundlagen hierfür legt die Kategorisierung der Drohnen- und Luftraumklassen, wie sie in den neuen EU-Drohnenregeln vorgesehen ist.

Der U-Space wird aber dadurch notwendig, dass vor allem der kommerzielle Einsatz von Drohnen vor einem großen Aufschwung steht, der aktuell vor allem durch die fehlenden gesetzlichen Rahmenbedingungen zurückgehalten wird. Eine Regulierung ist daher zu begrüßen.

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Als Freizeitpilot werden sich durch den U-Space aber womöglich auch neue Freiheiten ergeben. Denn wenn alle Drohnen im Luftraum registriert sind, können theoretisch auch Höhenbeschränkungen entfallen. Auch der Überflug bestimmter Gebiete, die aktuell pauschal den Aufstieg und Überflug verbieten, müssen dann von den lokalen Behörden überdacht werden, um Verhältnismäßigkeit zu wahren.

Ein Beispiel: Wieso darf ein privates bemanntes Luftfahrzeug mit Verbrennungsmotor in geringer Höhe über ein Gebiet fliegen, dass als Naturpark oder Landschaftsschutzgebiet ausgewiesen ist, der Betrieb einer deutlich leisere Drohne in gleicher Höhe ist aber verboten? Solche Fragen gilt es nach der Integration von Drohnen in den Luftraum zu klären.

Interessant wird es, welches eigene Süppchen die EU-Mitgliedsstaaten hier kochen werden (dürfen). Es ist sehr zu hoffen, dass es eine einheitliche Regulierung für den U-Space geben wird, die nicht durch diverse Sondereinschränkungen und strengere Regelungen der einzelnen Mitgliedsstaaten zu einem undurchschaubaren Vorschriftendschungel heranwächst. Um Drohnen als Zukunftstechnologie und -markt zu erschließen, muss die EU hier unbedingt für einheitliche Regeln EU-weit sorgen.

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Wer kümmert sich um den U-Space?

Der U-Space wird durch eine speziell dafür gegründet Organisation namens SESAR ausgearbeitet. SESAR steht für Single European Sky ATM Research Programme und stellt eine Arbeitsgemeinschaft mehrerer Regierungsorganisationen und Unternehmen aus der Luftfahrt- und Drohnenbranche dar.

Gegründet wurde SESAR von der Europäische Kommission und Eurocontrol. SESAR ist also damit betraut, ein sogenanntes UTM (UAS Traffic Management) für den EU-Raum auszuarbeiten und Schritt für Schritt zu implementieren.

Was genau sind U-Space Services?

An vielen Stellen im Netz wird der U-Space mit einem speziellen Luftraum unterhalb von 150 Metern (AGL) gleichgesetzt. Das ist nicht korrekt.

Den U-Space musst du dir eher als ein Bündel verschiedener Rahmenbedingungen und Regelungen vorstellen, die den Einsatz von Drohnen sicherer machen und an bisher verbotenen Orten möglich machen sollen.

Die Grundlage dafür bieten die sogenannten U-Space Services. Das sind verschiedene Dienste (also Technologien und Regeln), die den U-Space überhaupt erst möglich machen sollen.

Man muss sich das ganze als schleichenden Prozess vorstellen, der Schritt für Schritt auf eine vollständige Integration von Drohnen in den überwachten Luftraum anstrebt. Dazu hat SESAR vier verschiedene Service Level (also Ausbaustufen) des U-Space ausgearbeitet, die wir uns kurz anschauen wollen:

U-Space 1 (Grundlagen, 2019+)

Der U-Space 1 besteht aus drei grundlegenden Diensten, die eine erweiterte Drohnennutzung am EU-Himmel überhaupt erst möglich machen sollen. Diese drei Dienste sind: e-registration, e-identification und Geofencing.

E-Registration bedeutet, dass alle Drohnen in einem zentralen Register samt des Piloten registriert werden müssen. So soll eine erste Übersicht über die betriebenen Drohnen erstellt werden. Das Ganze kann man sich analog der Anmeldung eines Autos oder eines bemannten Flugzeuges vorstellen.

E-Identification (oft auch Remote Identification genannt) bezeichnet hingegen ein Verfahren, dass eine Drohne in der Luft aus der Ferne identifizieren kann. Bei bemannten Flugzeugen kommt dazu zum Beispiel ADS-B zum Einsatz. So kann fortlaufend die aktuelle Position, die Kennung des Flugzeuges, die Höhe, Richtung und Geschwindigkeit ausgelesen werden.

Für Drohnen muss hier erst noch ein Standard gefunden werden. DJI beginnt mit AirSense bereits ADB-S-Empfänger ab 2020 in seine Drohnen zu integrieren. Diese können aber nur andere ADB-S Signale in der Nähe erkennen, jedoch nicht die Drohne selbst identifizieren. Was genau sich hinter der Technologie versteckt, erfährst du hier im Detail.

Geofencing ist in aktuellen Drohnen in der Regel bereits fester technischer Bestandteil. Es erlaubt einen virtuellen Zaun zu erstellen, den die Drohne nicht durchbrechen darf. Im U-Space kommt diesem Konzept besondere Aufmerksamkeit zu. So soll bei aktivem Management des Luftraums der Geofence aktiv durch die Kontrollbehörde angepasst werden könne, um Kollisionen zu vermeiden – das ist aber dann die Endausbaustufe von U-Space.

In der Stufe U-Space 1 geht es überhaupt erst einmal darum, diese drei Grundlagen zur Verfügung zu stellen.

U-Space 2 (die erste Services, 2022+)

Der U-Space 2 soll den Betrieb von Drohnen erstmals aktiv unterstützen. Das umfasst dann Dinge wie die Flugplanung, die Genehmigungen von Mission, die aktive Ortung, die Bereitstellung dynamischer Luftrauminformationen für Drohnenpiloten und Schnittstellen mit der Flugverkehrskontrolle (ATC).

U-Space 2 nutzt also die in Stufe 1 zur Verfügung gestellten Technologien das erste Mal aktiv, um Drohnen in die Luftraumüberwachung einzubinden.

U-Space 3 (die Erweiterung, 2027+)

In Stufe 3 erfolgt die Erweiterung des Leistungsangebotes für U-Space Nutzer. Darunter fallen Dinge, wie das aktive Kapazitätsmanagement in einem Luftraumbereich, eine zuverlässigere Kommunikation der Drohne mit der Air Traffic Control (ATC) und Technologien, die aktiv Kollisionen verhindern sollen (Detect and Avoid).

All diese Dienste des U-Space 3 werden es dann erlauben, komplexere Drohnenmissionen in dicht besiedelten Gebieten durchzuführen, ohne das die Sicherheit von Menschen gefährdet wird.

U-Space 4 (der Endausbau, 2035+)

Mit U-Space 4 wird die Endausbaustufe erreicht und der U-Space ist vollständig einsatzbereit. U-Space 4 bedeutet dabei nichts weniger, als eine vollständig definierte und einsatzbereite Schnittstelle zum aktuellen ATM der bemannten Luftfahrt zu haben.

Darauf aufbauen wird also eine nahtlose Integration des UTM in das bestehende ATM möglich. Dabei sollen Drohnen vollautomatisch auf Basis der vorher beschriebenen Technologien in den Luftraum eingebunden und deren Flüge verwaltet werden.

Was bedeutet der U-Space für Drohnenpiloten?

Wenn man sich das geplante Vorhaben zum U-Space durchliest, wird einem als Freizeitpilot erst einmal Angst und Bange: Darf man denn bald nirgendwo mehr ungestört fliegen?

Wir gehen davon aus, dass sich der Prozesse hin zu einem vollständigen Stufe 4 U-Space noch über Jahre hinziehen wird. In der Zwischenzeit werden zunächst einmal die neuen EU-Drohnenregeln für neue Fragen sorgen.

Der U-Space ist im Allgemeinen aber etwas Gutes und ein notweniger Schritt, um die Drohenntechnologie kommerziell in Europa bzw. der EU verfügbar und einsetzbar zu machen.

Eine Prämisse von SESAR ist dabei der gleichberechtigte Zugang zum Luftraum für alle Bürger. Das heißt, auch Freizeitpiloten werden im U-Space aufsteigen dürfen. Wahrscheinlich deutlich flexibler, in größerer Höhe und an mehr Ort, als aktuell.

Bis es soweit ist, kommen aber erst einmal eine Menge To Dos auf die Piloten und Drohnenbetreiber zu: Zunächst wird es eine Registrierungspflicht geben, gefolgt von der Pflicht eine Drohne mit Identifikationssystem einzusetzen, um in bestimmten Bereichen aufsteigen zu dürfen. Aktives Geofencing muss ebenfalls erst durch die Drohnenhersteller implementiert werden. Dazu fehlt aktuell noch ein gemeinsamer Standard.

Außerdem werden mit Sicherheit auch Gebühren auf die Piloten und Betreiber zu kommen, denn die neue Infrastruktur lässt sich nicht kostenlos aufbauen und betreiben. Hier ist stark zu hoffen, dass private Piloten faire Preise für einen Zugang zum U-Space erhalten.

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Datensicherheit wird Kernelement

Ein wenig diskutiertes Thema im Rahmen des U-Space ist die Datensicherheit oder Cybersicherheit. Die Anforderungen die das U-Space Konzept an die Drohnentechnologie stellt, läuft fast unweigerlich auf eine Anbindung der Drohne oder deren Basisstation an das Internet heraus.

Aktuell agieren selbst die neusten Drohnen vollständig ohne eine Verbindung zum Internet. Im Rahmen der Datenklauvorwürfe des Department of Homeland Security gegenüber dem Drohnenhersteller DJI, stellte DJI diesen „Offline-Betrieb“ als ein Kernelement der Datensicherheit von DJI Drohnen* heraus.

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Quelle: SESAR

Soll nun eine Drohne aktiv im Luftraum verwaltet werden, muss irgendwie eine Echtzeitkommunikation zum U-Space sichergestellt werden. Damit öffnet man aber auch ein potenzielles Einfallstor für Kriminelle.

Die Absicherung der Kommunikation zwischen Drohne und UTM wird daher eine Kernaufgabe sein. Besonders kritische ist dabei natürlich, dass für Funktionen, wie Detect und Avoid oder die dynamische Anpassung des Geofences, nicht nur lesende Kommunikation von Drohne an das UTM, sondern auch steuernde Funktionalitäten von UTM an die Drohne nötig sind.

Wie diese Aufgabe gelöst wird, bleibt weiterhin extrem spannend. Rein technisch ist das Problem weniger komplex. Denn die meisten Drohnen werden heute schon über eine Groundstation mit WLAN- und UMTS/LTE-Zugang gesteuert. Die Kommunikation mit dem UTM könnte also zwischen Smartphone* / Tablet / Bodenstation stattfinden. Von hier aus werden die Daten dann an die Drohne übertragen.

Ab wann gibt es den U-Space in Deutschland?

Ab wann der U-Space in Deutschland verfügbar sein wird, ist noch unklar. SESAR will die U-Space 1 Stufe noch in 2019 spezifizieren.

Dazu sind etliche offene Fragen zu klären, wie man sehr gut in dem folgenden Arbeitsprotokoll aus einem U-Space Workshop vom Mai 2019 erkennen kann.

Einer der größten Diskussionspunkte ist dabei wohl, ob der U-Space als ein eigener Luftraumbereich definiert werden soll.

Ein vollständiges UTM (UAS Traffic Management) dürfte wohl noch bis 2035+ auf sich warten lassen. Bis dahin wollen auch andere Länder, wie USA (mit LAANC) oder Japan soweit sein.

An dieser Stelle sei dir noch unser Artikel zu den neuen EU-Drohnenregeln ans Herz gelegt. Besonders sei an dieser Stelle noch einmal die Versicherungspflicht für Drohnen* hervorgehoben, die in Deutschland schon lange gilt.

In anderen Ländern könnten die EU-Drohnenregeln nun ebenfalls für entsprechenden Vorschriften sorgen, die Drohnenpiloten zum Abschluss einer spezielle Drohnen-Haftpflichtversicherung zwingen (mehr zum Thema Versicherung).

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EASA mit erstem Vorschlag für Drohnebetrieb in EU-Städten (Mai 2020)

Im April 2020 hat die EASA ein Dokument mit dem Titel EASA Opinion 01/2020 – High-level regulatory framework for the U-space veröffentlicht. Dass Dokument könnte die Basis für die kommenden EU-Regulatorien werden und ist deshalb sehr interessant.

Die „Opinion“ definiert erstmals Begriffe, wie U-Space, U-Space Provider, U-Space Airspace und viele weitere Ausrücke im Detail. Was bisher nur ein Konzept war, nimmt in diesem Papier sehr deutliche Formen an.

Erstmals wird hier konkret genannt, für wen der U-Space überhaupt gelten soll oder wichtiger: Wer von den Regeln auch in Zukunft ausgenommen sein könnte. Auf Seite 5 des Dokuments werden folgenden Ausnahmen für die zukünftige Anwendung des U-Space definiert:

  • Die Drohne ein Spielzeug nach Directive 2009/48/EC ist.
  • Der Flug auf dem Gelände eines anerkannten Modellbauvereins stattfindet.
  • Sofern der Flug in der Kategorie Open A1 nach den neuen EU-Drohnenregeln stattfindet:
    • Die Drohne ein AUW von weniger als 250g hat und nicht schneller als 19 m/s ist.
    • Die Drohne der neuen Drohnenklasse C0 entspricht.

Alle anderen Drohnen sind demnach erst einmal prinzipiell vom U-Space erfasst.

Wichtig zu erwähnen: Die Überlegungen in dem Dokument beziehen sich zunächst auf „Low Level Airspace“, dicht besiedelten städtische Luftraum und Standorte in der Nähe von Flughäfen. Bisher bezieht die EASA ihr Vorschläge also nicht auf den verbleibenden Lauftraum in anderen Gebieten. Das ist auch sinnvoll, denn der U-Space soll ja gerade dort greifen, wo Drohnen und bemannte Flugzeuge sich den Luftraum auf verhältnismäßig wenig Platz teilen müssen.

Was genau zum „U-Space Luftraum“ wird, soll laut dem Dokument im Übrigen von den Mitgliedsstaaten selbst entschieden werden. Außerdem forderte das Papier eine gemeinsame Plattform, die diese Informationen zwischen allen Mitgliedsstaaten austauscht.

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So könnte Remote ID in der EU aussehen (Mai 2020)

Interessant ist vor allem, dass das Dokument auch das erste mal in Bezug auf Remote ID Verfahren für Drohnen in Europa konkret wird (Seite 12). Unter der Überschrift Network identification service wird ein tendenziell netzwerkbasiertes Remote ID Verfahren für Drohnen beschrieben. In der EU wird Remote ID wohl zukünftig „e-identification“ heißen, zumindest taucht auch dieser Begriff wieder auf.

Der Remote ID Service soll die Daten der Drohne und des Betreibers während der gesamten Dauer des Flugeinsatzes berechtigten Parteien zur Verfügung stellen. Dabei werden verschiedene Zugriffsstufen, je nach Teilnehmer vorgeschlagen.

U-Space Provider (das sind Dienstleister, die die verschiedenen Services im U-Space anbieten und die Teilnahme im U-Space verwalten) sollen die e-identification Informationen außerdem weiterreichen und mit anderen Luftfahrtteilnehmern teilen können.

Insgesamt lässt sich ein solches System nur mit einem Network Remote ID Verfahren tatsächlich realistisch umsetzen. Was das bedeutet, haben wir euch in unserem Remote ID Guide bereits beschrieben. Kurz gesagt: Die Drohne muss wohl über das Internet angebunden werden, um ihre Informationen weitergeben zu können.

Auch die zu übermittelnden Informationen spezifiziert der Vorschlag erstmals. Von der Drohne übertragen werden sollen:

  • Die Registrierungsnummer des UAS-Piloten.
  • Die eindeutige Seriennummer des Add-Ons (hiermit ist wohl der Remote ID Sender gemeint).
  • Die aktuelle Position und die Flughöhe über Grund / gegenüber dem Startpunkt.
  • Die Flugrichtung und die aktuelle Geschwindigkeit.
  • Die aktuelle Position des UAS-Piloten / Alternativ die Position des Startpunktes.
  • Der Notfallstatus des UAS.
  • Der Zeitpunkt, an dem die Information ausgesandt wurde.

Vor allem die Übermittlung des Pilotenstandortes hat in den USA bereits für sehr viel Unmut unter Drohnenpiloten gesorgt, die ihre Drohne zur Freizeitzwecken einsetzen. Die FAA fordert in ihrem Remote ID Papier ganz ähnliche Informationen zur Aussendung.

Ein Network Remote ID System wäre für alle Teilnehmer mit zusätzlichen Kosten verbunden. DJI hat hierzu auf Basis der Gesetzesentwürfe in den USA eine Studie erstellen lassen, die auf langfristig hohe Zusatzkosten für Drohnenbetreiber kommt.

Der chinesische Drohnenhersteller präferiert ein Broadcast Remote ID System, welches ohne die dauerhafte Anbindung an einen Remote ID Provider (U-Space Provider) auskommen würde und deutlich günstiger umzusetzen ist.

Die EASA äußert in einem ihrer Videos zu den neuen Regelungen aber ausdrücklich, dass im besten Fall ein Broadcast Remote ID System ausreicht, bei dem auch Aussenstehenden beispielsweise mit ihrem Smartphone die Daten einer Drohne in Recheiweite prüfen können.

Ganz wichtig: Die EASA betont dabei, dass das e-identification nur die Registirerungsnummer des UAV-Operators veröffentlicht. Mit dieser Nummer müssen sich Personen dann entsprechend an die Sicherheitsbehörden des Landes wenden, um einen potenziell illegalen Betrieb anzuzeigen. Nur die Behörde (z.B. Polizei) soll die Registrierungsnummer den persönlichen Informationen des Betreibers zuordnen und diesen ggf. kontaktieren können. Ähnlich, wie es auch bei PKW-Kennzeichnen funktioniert.

Was wir für den Einsatz von Remote ID in Europa und Deutschland fordern, lest ihr in unserem Kommentar zu Remote ID.

Schlusswort

Wir hoffen, dir hat unser Artikel zum Thema U-Space und seine Auswirkungen auf den Drohnenflug weitergeholfen und du verstehst nun, was mit einem U-Space auf uns zu kommt.

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Quellen: SafeDrone, Europäische Kommission, EASA, SESAR

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Bildquellen

Nils Waldmann

Nils Waldmann

Hi, ich bin Nils! Ich bin leidenschaftlicher Modellbauer, Hobby-Fotograf, Akku-Liebhaber und RC-Pilot. Ich berichte hier über die neusten Entwicklungen in der Drohnen-Branche und kümmere mich um detaillierte Anleitungen, Guides und Testberichte.

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