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SORA-Methodik
SORA steht für Specific Operations Risk Assessment (spezifische Risikobewertung). Dabei handelt es sich um die von JARUS (Joint Authorities Rulemaking on Unmanned Systems) entwickelte Methodik, die das Verfahren für die Erstellung, Bewertung und sichere Durchführung eines Drohneneinsatzes festlegt und die Art aller mit einer bestimmten Gefahr verbundenen Bedrohungen, die Gestaltung und die vorgeschlagenen Abhilfemaßnahmen für einen bestimmten UAS-Einsatz analysiert.
Diese Methode wurde von der EU gewählt, um die Anforderungen von Artikel 11 zu erfüllen, der eine Risikobewertung und die Genehmigung eines Vorgangs für die sogenannte Kategorie ’speziell‘ für die Generierung der Standardszenarien und Betriebsgenehmigungen .
Die Methodik besteht aus einer Reihe von geordneten Schritten, die die Analyse des Vorgangs, der Risiken und die Umsetzung von Maßnahmen zu deren Verringerung miteinander verbinden.
Das Verfahren, das der SORA-Methodik zugrunde liegt, wird im Folgenden definiert.
Konzept der Operationen (ConOps)
Das ConOps ist die eigentliche Definition des gewünschten Fluges zusammen mit allen relevanten Informationen, die gegebenenfalls einbezogen werden müssen.
Sie enthält alle Informationen zu folgenden Themen:
- Höchstzulässige Höhe der Operationen
- Art des Einsatzes: VLOS, BVLOS
- Tag/Nacht
- Vorläufiger Flugplan
- Luftraumtypologie
- Typologie der Landfläche
- Merkmale des Luftfahrzeugs und der zu verwendenden Ausrüstung
Darüber hinaus müssen das Betriebsvolumen und die Sicherheitspuffer in der Luft und am Boden im Rahmen der ConOps gemäß dem in der Methodik selbst beschriebenen semantischen Modell definiert werden.
Semantisches Modell
Gemäß der Definition des semantischen Modells in der SORA-Methodik können wir uns bei Drohnenflügen in zwei Situationen befinden:
Kontrollierter Betrieb
Der kontrollierte Betrieb ist ein Betrieb, bei dem alles unter der vollen Kontrolle der Drohnen abläuft. Dazu gehören wiederum die Normaler Betrieb mit Standardarbeitsanweisungen und die Ungewöhnliche Situationen die zur Anwendung der Verfahren für unvorhergesehene Ereignisse .
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Kontrollierter Betrieb |
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Normaler Betrieb |
Abnormale Situation |
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Standardarbeitsanweisungen |
Verfahren für unvorhergesehene Ereignisse |
Unkontrollierter Betrieb
Wenn wir die Kontrolle über den Betrieb verlieren, befinden wir uns in einer Notfallsituation, in der die Notfallverfahren angewendet und der Notfallplan (ERP) umgesetzt werden muss.
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Verlust der Kontrolle über das Vorhaben |
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Notsituation |
|
Verfahren für Notfälle |
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Notfallplan |
Alle Drohneneinsätze müssen innerhalb eines Betriebsvolumens geplant und durchgeführt werden, das aus verschiedenen am Boden und in der Luft definierten Bereichen besteht, in denen die maximalen Fluggrenzen, die das Luftfahrzeug im schlimmsten Fall erreichen kann, festgelegt sind.
Nach dem semantischen Modell sind Betriebsvolumen definiert als:
-
Fluggeografie (Flight Geography)
Bezieht sich auf ein geografisch definiertes Volumen, das räumlich und zeitlich vollständig im Betriebsvolumen enthalten ist. Die Fluggeografie stellt das Volumen des Luftraums dar, auf den der Betreiber den Flug beschränken will.
-
Kontingenzvolumen (Contingency Volume)
Bezieht sich auf das Volumen, das zwischen der inneren und äußeren Grenze des Betriebsvolumens bzw. der Fluggeografie liegt. Dieses Volumen ist so definiert, dass es mögliche Ausflüge außerhalb des fluggeografischen Volumens zulässt.
-
Risikomarge am Boden und in der Luft (Ground Risk Buffer / Air Risk Buffer)
Dies wird in der SORA-Methodik als der vorgesehene Einsatzbereich definiert, an dem nur aktive Teilnehmer beteiligt sind, sofern vorhanden.
-
Angrenzendes Gebiet / Angrenzender Luftraum (Adjacent Area/ Adjacent Airspace)
Sie sind als die Bereiche definiert, zu denen die UAS Zugang haben, wenn die Notfallsysteme ausfallen. In diesen Gebieten sollten die Menge der Menschen, die sich dort aufhalten können (z. B. in einem städtischen Gebiet), sowie die Nähe zu Flughäfen, die Luftverkehrsdichte usw. berücksichtigt werden.
Im folgenden Diagramm ist zu erkennen, dass sowohl bei GRC als auch bei ARC die Bereiche, die als Fluggeografie und Kontingenzvolumen Entsprechen den kontrollierten Vorgängen, und die, die als Risikopuffer in der Luft und am Boden und Angrenzende Gebiete in der Luft und am Boden sind solche, bei denen keine Kontrolle über das UAS besteht.
Sobald die Art des Vorgangs vollständig und spezifisch definiert ist, kann die Risikoanalyse folgen.
Bodenrisiko (GRC)
Die Bodenrisikoklasse (GRC) ist definiert als das Risiko, dass eine Person von einer Drohne getroffen wird. Bei der Bestimmung der GRC sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:
- Flugzeugmerkmale (Gewicht und Abmessungen)
- das Gebiet, in dem der Flug durchgeführt werden soll
- Art des durchzuführenden Fluges
Auf diese Weise bietet uns SORA die folgende Tabelle, in der wir die anfängliche GRC für den geplanten Vorgang sehen können:
|
Intrinsischer Boden-Risiko-Index von UAS |
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Maximale Abmessungen der UA |
1 m |
3 m |
8 m |
>8 m |
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Typische erwartete kinetische Energie |
< 700 J |
< 34 KJ |
< 1084 KJ |
> 1084 KJ |
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Betriebliche Szenarien |
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VLOS/BVLOS über einem kontrollierten Gebiet am Boden |
1 |
2 |
3 |
4 |
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VLOS in einem dünn besiedelten Gebiet |
2 |
3 |
4 |
5 |
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BVLOS über einem dünn besiedelten Gebiet |
3 |
4 |
5 |
6 |
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VLOS über einem bewohnten Gebiet |
4 |
5 |
6 |
8 |
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BVLOS über einem bewohnten Gebiet |
5 |
6 |
8 |
10 |
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VLOS auf Menschenansammlungen |
7 |
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BVLOS auf Menschenansammlungen |
8 |
|||
Risikominderung am Boden (GRC)
Sobald die anfängliche GRC bestimmt wurde, müssen Abhilfemaßnahmen ergriffen werden, um das Risiko zu verringern und den endgültigen GRC-Wert zu erhalten.
Diese Abhilfemaßnahmen sind:
- Wirksame technische Eindämmungssysteme sind vorhanden und werden eingesetzt.
- Es gibt Systeme, um die Auswirkungen auf die lokale Bevölkerung zu verringern.
- Ein wirksamer Notfallplan ist vorhanden, kann verwendet werden und wurde validiert.
Gelandeter Risikowert (GRC) Endgültig
An dieser Stelle ist es interessant, das im Rahmen der SORA-Methodik angewandte Konzept der Robustheit zu analysieren und zu verstehen. Nach dieser Methodik wird die Robustheit der Abschwächungsmaßnahmen durch den Grad der Integrität definiert, den jede der Abschwächungen bietet (z. B. die Sicherheitsverbesserung), sowie durch den Grad der Sicherheitsgewährleistung, der durch die Abschwächungen erreicht werden konnte (z. B. die Methode, mit der dies nachgewiesen wird).
Robustheitsgrad = Integritätsgrad + Zuverlässigkeitsgrad
Es gibt also 3 Arten von Robustheitsstufen:
- Geringe Robustheit
- Mittlere Robustheit
- Hohe Robustheit
Abhängig von den Robustheitswerten der angewandten Minderungsmaßnahmen kann der GRC-Wert reduziert und der endgültige GRC-Wert ermittelt werden, wobei stets zu berücksichtigen ist, dass er nicht unter den Mindestwert der resultierenden Spalte der Tabelle „UAS intrinsic Ground Risk Class Index“ gesenkt werden kann.
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Robustheit |
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Nummer der Milderung |
Anpassung der GRC |
Niedrig/ Keine |
Medien |
Hoch |
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M1 |
Wirksame technische Eindämmungssysteme sind vorhanden und werden eingesetzt.
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0 / -1 |
-2 |
-4 |
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M2 |
Es gibt Systeme, um die Auswirkungen auf die lokale Bevölkerung zu verringern. |
0 |
‐1 |
‐2 |
|
M3 |
Ein wirksamer Notfallplan ist vorhanden, kann verwendet werden und wurde validiert. |
1 |
0 |
-1 |
Luftübertragenes Risiko (ARC)
Neben der Analyse des Risikos am Boden bestimmt SORA auch das Kollisionsrisiko in der Luft entsprechend dem in den ConOps festgelegten Luftraum, in dem es operieren wird. Dieser Risikowert wird als Luftgefahrenklasse oder ARC bezeichnet ( Air Risk Class). ARC ist also die Klassifizierung nach dem Verhältnis, in dem eine Drohne in einem typischen Luftraum auf ein bemanntes Flugzeug treffen kann.
Um die anfängliche ARC zu kennen, bietet SORA ein Schema, in dem der Wert unter Verwendung des Luftraums, der zuvor in den ConOps definiert wurde, ermittelt wird:
Sobald die ursprüngliche ARC bekannt ist, müssen die zu ihrer Verringerung erforderlichen Maßnahmen festgelegt werden:
Strategische Risikominderung in der Luft (ARC)
In diesen Fällen kann die ARC reduziert werden, indem bestimmte Aspekte vor der Operation angepasst werden. Diese können z. B. von den vom Betreiber selbst vorgenommenen Abhilfemaßnahmen abhängen:
- Die Uhrzeit, zu der der Flug stattfinden wird
- Die Dauer des Fluges
Oder Abhilfemaßnahmen, die nicht vom Betreiber abhängen, z. B. eigene Regeln und Vorschriften:
- Höhenbegrenzung für Drohnen auf 400 Fuß
- Begrenzung der maximalen Flugstrecke
Taktische Risikominderungsmaßnahmen aus der Luft (ARC)
Taktische Entschärfungen sind solche, die das Restrisiko eines Zusammenstoßes in der Luft verringern. Das heißt, es handelt sich um solche, die der Pilot und sein Team zum Zeitpunkt des Fluges anwenden, wie zum Beispiel:
- Sehen und vermeiden (See and Avoid)
- Kommunikation mit ANSP-Diensten
Restwert des Risikos in der Luft (ARC)
Nachdem beide Arten von Abhilfemaßnahmen angewandt wurden, wird der Restwert des Luftrisikos, der sogenannte Rest- oder Endwert, ermittelt.
Viele der Abhilfemaßnahmen, die zur Verringerung der ARC angewendet werden, werden in vorheriger Abstimmung mit den ANSPs festgelegt.
SAIL
Sobald sowohl der endgültige GRC- als auch der endgültige ARC-Wert feststehen, kann der letzte benötigte Wert ermittelt werden: die SAIL (Specific Assurance and Integrity Level).
Der SAIL ist ein Index, der von eins bis sechs reicht und die Garantie und Integrität der anzuwendenden Maßnahmen, d.h. die Robustheit, angibt.
Wir können also sagen, dass ein niedriger Wert von SAIL einen niedrigen Wert für die Robustheit der anzuwendenden Abhilfemaßnahmen bedeutet, was einem Betrieb mit geringem Risiko entspricht. Umgekehrt bedeutet ein höherer SAIL-Wert eine höhere Robustheit, da das Risiko der Operation entsprechend höher ist.
OSO – Operative Sicherheitsziele
Nachdem das Risiko der Operation mit dem SAIL-Index kategorisiert wurde, müssen wir damit beginnen, die verschiedenen Stufen der Robustheit jeder der anzuwendenden Abhilfemaßnahmen anzuwenden. Dies bedeutet, dass die Ziele der Betriebssicherheit (Operational Safety Objectives, OSO) erreicht werden müssen.
Auch hier müssen wir eine Tabelle konsultieren, um den Robustheitswert zu ermitteln, der für jedes der entsprechenden OSOs anzuwenden ist. Um diese Ziele zu bestimmen, müssen wir den im vorhergehenden Punkt ermittelten SAIL-Index verwenden. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für einige der 24 bestehenden OSOs, die angewendet werden sollen:
Anhand des ermittelten SAIL-Index kann ein Wert ermittelt werden, der den Zielwert für die Robustheit angibt. Diese sind:
- O: fakultativ
- L: niedriges Niveau
- M: mittleres Niveau
- H: hohes Niveau
Sobald wir wissen, welcher Grad an Robustheit angewandt werden soll, besteht der letzte Schritt darin, die von der EASA veröffentlichten Listen zu konsultieren, wie die Werte für Sicherheit und Integrität erreicht werden können.
Angrenzendes Gebiet und Raum
An diesem Punkt haben wir vielleicht das Gefühl, dass wir den gesamten Prozess abgeschlossen haben, aber es bleibt noch ein sehr wichtiger Schritt übrig: die Analyse der angrenzenden Fläche und des Raums.
Erinnern Sie sich daran, dass wir bei der Definition des ConOps ein operationelles Volumen definiert haben, das aus der Fluggeografie, dem Contingency-Volumen und den Sicherheitspuffern am Boden und in der Luft besteht. Nun ist es jedoch an der Zeit, über diese Grenzen hinauszuschauen und zu analysieren, was wir vorfinden werden, wenn wir die Grenzen des Boden- und Luftpuffers überschreiten.
Es gilt, das Risiko der angrenzenden Gebiete am Boden und in der Luft zu analysieren und festzustellen, ob es höher oder niedriger ist als das Risiko innerhalb des Einsatzgebietes, in dem die dem SAIL-Index entsprechenden Minderungsmaßnahmen bereits angewendet werden. Wenn das Risiko höher ist, muss eine Reihe von Anforderungen erfüllt und sichergestellt werden, zum Beispiel:
- Es muss nachgewiesen werden, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Luftfahrzeuge aus dem Betriebsvolumen entkommen, in einem angemessenen Verhältnis zu dem Risiko steht, dass sie aus dem Betriebsvolumen entkommen.
- Kein einzelner Fehler des UAS oder eines anderen externen Systems kann dazu führen, dass das Luftfahrzeug den Sicherheitspuffer verlässt.
- Software und Flugelektronik, deren Entwicklungsfehler einen Ausbruch außerhalb der Risikopuffer verursachen könnten, müssen nach einem von der EASA akzeptierten Standard oder einer Methodik erstellt werden.
Um die oben genannten Punkte zu erfüllen, ist es in einigen Fällen notwendig, externe und unabhängige Flugabfertigungssysteme (Flight Termination System-FTS) zu verwenden, die ihrerseits eine Reihe zusätzlicher Anforderungen erfüllen müssen.
Wenn die Anforderungen nicht gerechtfertigt werden können oder nicht sichergestellt werden kann, dass das FTS funktioniert und normgerecht ausgelegt ist, sollten die Puffer am Boden und in der Luft so weit vergrößert werden, dass die Flugzeuge ihnen nicht entkommen können.
Sicherheitsbericht
Schließlich ist es an der Zeit, alle aus der SORA-Methode gewonnenen Informationen und Daten zusammenzustellen und im Sicherheitsbericht zusammenzufassen, der wiederum dazu dient, den Behörden, Luftraumverwaltern oder anderen Betroffenen zu zeigen, wie die Methode angewandt wird.
Dieser Bericht sollte Folgendes enthalten:
- Das SORA-Verfahren:
- Das Konzept der Operation (ConOps)
- Abhilfemaßnahmen zur Reduzierung von GRC
- ARC strategische Abhilfemaßnahmen
- ARC taktische Entschärfungen
- Analyse der angrenzenden Gebiete am Boden und in der Luft
- SAIL- und OSO-Index
- Zufriedenstellende Begründung für die im Rahmen des SORA-Prozesses geforderten Abhilfemaßnahmen und Ziele.
- Der Betreiber des UAS sollte sicherstellen, dass alle zusätzlichen Anforderungen, die nicht im Rahmen des SORA-Prozesses ermittelt wurden, berücksichtigt werden.
- Der Betreiber des UAS hat sicherzustellen, dass das SORA-Verfahren den tatsächlichen Betriebsbedingungen entspricht.