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SORA-Methodik

Index

SORA steht f├╝r 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 f├╝r die Erstellung, Bewertung und sichere Durchf├╝hrung eines Drohneneinsatzes festlegt und die Art aller mit einer bestimmten Gefahr verbundenen Bedrohungen, die Gestaltung und die vorgeschlagenen Abhilfema├čnahmen f├╝r einen bestimmten UAS-Einsatz analysiert.



Diese Methode wurde von der EU gew├Ąhlt, um die Anforderungen von Artikel 11 zu erf├╝llen, der eine Risikobewertung und die Genehmigung eines Vorgangs f├╝r die sogenannte Kategorie ’speziell‘ f├╝r 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 Ma├čnahmen 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 gew├╝nschten Fluges zusammen mit allen relevanten Informationen, die gegebenenfalls einbezogen werden m├╝ssen.

Sie enth├Ąlt alle Informationen zu folgenden Themen:

  • H├Âchstzul├Ąssige H├Âhe der Operationen
  • Art des Einsatzes: VLOS, BVLOS
  • Tag/Nacht
  • Vorl├Ąufiger Flugplan
  • Luftraumtypologie
  • Typologie der Landfl├Ąche
  • Merkmale des Luftfahrzeugs und der zu verwendenden Ausr├╝stung

Dar├╝ber hinaus m├╝ssen das Betriebsvolumen und die Sicherheitspuffer in der Luft und am Boden im Rahmen der ConOps gem├Ą├č dem in der Methodik selbst beschriebenen semantischen Modell definiert werden.

Semantisches Modell

Gem├Ą├č der Definition des semantischen Modells in der SORA-Methodik k├Ânnen wir uns bei Drohnenfl├╝gen in zwei Situationen befinden:

Kontrollierter Betrieb

Der kontrollierte Betrieb ist ein Betrieb, bei dem alles unter der vollen Kontrolle der Drohnen abl├Ąuft. Dazu geh├Âren wiederum die Normaler Betrieb mit Standardarbeitsanweisungen und die Ungew├Âhnliche Situationen die zur Anwendung der Verfahren f├╝r unvorhergesehene Ereignisse .

Kontrollierter Betrieb

Normaler Betrieb

Abnormale Situation

Standardarbeitsanweisungen

Verfahren f├╝r unvorhergesehene Ereignisse

Unkontrollierter Betrieb

Wenn wir die Kontrolle ├╝ber den Betrieb verlieren, befinden wir uns in einer Notfallsituation, in der die Notfallverfahren angewendet und der Notfallplan (ERP) umgesetzt werden muss.

Verlust der Kontrolle ├╝ber das Vorhaben

Notsituation

Verfahren f├╝r Notf├Ąlle

Notfallplan

Alle Drohneneins├Ątze m├╝ssen innerhalb eines Betriebsvolumens geplant und durchgef├╝hrt 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 r├Ąumlich und zeitlich vollst├Ąndig im Betriebsvolumen enthalten ist. Die Fluggeografie stellt das Volumen des Luftraums dar, auf den der Betreiber den Flug beschr├Ąnken will.

  • Kontingenzvolumen (Contingency Volume)

    Bezieht sich auf das Volumen, das zwischen der inneren und ├Ąu├čeren Grenze des Betriebsvolumens bzw. der Fluggeografie liegt. Dieses Volumen ist so definiert, dass es m├Âgliche Ausfl├╝ge au├čerhalb des fluggeografischen Volumens zul├Ąsst.

  • 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 k├Ânnen (z. B. in einem st├Ądtischen Gebiet), sowie die N├Ąhe zu Flugh├Ąfen, die Luftverkehrsdichte usw. ber├╝cksichtigt 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 Vorg├Ąngen, 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 ├╝ber das UAS besteht.

GRC & ARC | EU Drone Port

Sobald die Art des Vorgangs vollst├Ąndig 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 ber├╝cksichtigt werden:

  • Flugzeugmerkmale (Gewicht und Abmessungen)
  • das Gebiet, in dem der Flug durchgef├╝hrt werden soll
  • Art des durchzuf├╝hrenden Fluges

Auf diese Weise bietet uns SORA die folgende Tabelle, in der wir die anf├Ąngliche GRC f├╝r den geplanten Vorgang sehen k├Ânnen:

Intrinsischer Boden-Risiko-Index von UAS

Maximale Abmessungen der UA

1 m

3 m

8 m

>8 m

Typische erwartete kinetische Energie

< 700 J

< 34 KJ

< 1084 KJ

> 1084 KJ

Betriebliche Szenarien

VLOS/BVLOS ├╝ber einem kontrollierten Gebiet am Boden

1

2

3

4

VLOS in einem d├╝nn besiedelten Gebiet

2

3

4

5

BVLOS ├╝ber einem d├╝nn besiedelten Gebiet

3

4

5

6

VLOS ├╝ber einem bewohnten Gebiet

4

5

6

8

BVLOS ├╝ber einem bewohnten Gebiet

5

6

8

10

VLOS auf Menschenansammlungen

7

BVLOS auf Menschenansammlungen

8

Risikominderung am Boden (GRC)

Sobald die anf├Ąngliche GRC bestimmt wurde, m├╝ssen Abhilfema├čnahmen ergriffen werden, um das Risiko zu verringern und den endg├╝ltigen GRC-Wert zu erhalten.

Diese Abhilfema├čnahmen sind:

  • Wirksame technische Eind├Ąmmungssysteme sind vorhanden und werden eingesetzt.
  • Es sind Systeme vorhanden, um die Auswirkungen von St├Â├čen auf die Menschen vor Ort zu verringern.
  • Ein wirksamer Notfallplan ist vorhanden, kann verwendet werden und wurde validiert.

Gelandeter Risikowert (GRC) Endg├╝ltig

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 Abschw├Ąchungsma├čnahmen durch den Grad der Integrit├Ąt definiert, den jede der Abschw├Ąchungen bietet (z. B. die Sicherheitsverbesserung), sowie durch den Grad der Sicherheitsgew├Ąhrleistung, der durch die Abschw├Ąchungen erreicht werden konnte (z. B. die Methode, mit der dies nachgewiesen wird).

Robustheitsgrad = Integrit├Ątsgrad + Zuverl├Ąssigkeitsgrad

Es gibt also 3 Arten von Robustheitsstufen:

  • Geringe Robustheit
  • Mittlere Robustheit
  • Hohe Robustheit

Abh├Ąngig von den Robustheitswerten der angewandten Minderungsma├čnahmen kann der GRC-Wert reduziert und der endg├╝ltige GRC-Wert ermittelt werden, wobei stets zu ber├╝cksichtigen ist, dass er nicht unter den Mindestwert der resultierenden Spalte der Tabelle „UAS intrinsic Ground Risk Class Index“ gesenkt werden kann.

Robustheit

Nummer der Milderung

Anpassung der GRC

Niedrig/ Keine

Medien

Hoch

M1

Wirksame technische Eind├Ąmmungssysteme sind vorhanden und im Einsatz.

0 / -1

-2

-4

M2

Es gibt Systeme, um die Auswirkungen auf die lokale Bev├Âlkerung zu verringern.

0

ÔÇÉ1

ÔÇÉ2

M3

Ein wirksamer Notfallplan ist vorhanden, kann verwendet werden und wurde validiert.

1

0

-1

Luft├╝bertragenes 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 Verh├Ąltnis, in dem eine Drohne in einem typischen Luftraum auf ein bemanntes Flugzeug treffen kann.

Um die anf├Ąngliche ARC zu kennen, bietet SORA ein Schema, in dem der Wert unter Verwendung des Luftraums, der zuvor in den ConOps definiert wurde, ermittelt wird:

Air Risk | EU Drone Port

Sobald die urspr├╝ngliche ARC bekannt ist, m├╝ssen die zu ihrer Verringerung erforderlichen Ma├čnahmen festgelegt werden:

Strategische Risikominderung in der Luft (ARC)

In diesen F├Ąllen kann die ARC reduziert werden, indem bestimmte Aspekte vor der Operation angepasst werden. Diese k├Ânnen z. B. von den vom Betreiber selbst vorgenommenen Abhilfema├čnahmen abh├Ąngen:

  • Die Uhrzeit, zu der der Flug stattfinden wird
  • Die Dauer des Fluges

Oder Abhilfema├čnahmen, die nicht vom Betreiber abh├Ąngen, z. B. eigene Regeln und Vorschriften:

  • H├Âhenbegrenzung f├╝r Drohnen auf 400 Fu├č
  • Begrenzung der maximalen Flugstrecke

Taktische Risikominderungsma├čnahmen aus der Luft (ARC)

Taktische Entsch├Ąrfungen sind solche, die das Restrisiko eines Zusammensto├čes in der Luft verringern. Das hei├čt, 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 Abhilfema├čnahmen angewandt wurden, wird der Restwert des Luftrisikos, der sogenannte Rest- oder Endwert, ermittelt.

Viele der Abhilfema├čnahmen, die zur Verringerung der ARC angewendet werden, werden in vorheriger Abstimmung mit den ANSPs festgelegt.

SAIL

Sobald sowohl der endg├╝ltige GRC- als auch der endg├╝ltige ARC-Wert feststehen, kann der letzte ben├Âtigte 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 Integrit├Ąt der anzuwendenden Ma├čnahmen, d.h. die Robustheit, angibt.

Wir k├Ânnen also sagen, dass ein niedriger Wert von SAIL einen niedrigen Wert f├╝r die Robustheit der anzuwendenden Abhilfema├čnahmen bedeutet, was einem Betrieb mit geringem Risiko entspricht. Umgekehrt bedeutet ein h├Âherer SAIL-Wert eine h├Âhere Robustheit, da das Risiko der Operation entsprechend h├Âher ist.

SAIL Number | EU Drone Port

OSO – Operative Sicherheitsziele

Nachdem das Risiko der Operation mit dem SAIL-Index kategorisiert wurde, m├╝ssen wir damit beginnen, die verschiedenen Stufen der Robustheit jeder der anzuwendenden Abhilfema├čnahmen anzuwenden. Dies bedeutet, dass die Ziele der Betriebssicherheit (Operational Safety Objectives, OSO) erreicht werden m├╝ssen.

Auch hier m├╝ssen wir eine Tabelle konsultieren, um den Robustheitswert zu ermitteln, der f├╝r jedes der entsprechenden OSOs anzuwenden ist. Um diese Ziele zu bestimmen, m├╝ssen wir den im vorhergehenden Punkt ermittelten SAIL-Index verwenden. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel f├╝r einige der 24 bestehenden OSOs, die angewendet werden sollen:

SAIL OSO | EU Drone Port

Anhand des ermittelten SAIL-Index kann ein Wert ermittelt werden, der den Zielwert f├╝r 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 ver├Âffentlichten Listen zu konsultieren, wie die Werte f├╝r Sicherheit und Integrit├Ąt erreicht werden k├Ânnen.

Angrenzendes Gebiet und Raum

An diesem Punkt haben wir vielleicht das Gef├╝hl, dass wir den gesamten Prozess abgeschlossen haben, aber es bleibt noch ein sehr wichtiger Schritt ├╝brig: die Analyse der angrenzenden Fl├Ąche 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, ├╝ber diese Grenzen hinauszuschauen und zu analysieren, was wir vorfinden werden, wenn wir die Grenzen des Boden- und Luftpuffers ├╝berschreiten.

Es gilt, das Risiko der angrenzenden Gebiete am Boden und in der Luft zu analysieren und festzustellen, ob es h├Âher oder niedriger ist als das Risiko innerhalb des Einsatzgebietes, in dem die dem SAIL-Index entsprechenden Minderungsma├čnahmen bereits angewendet werden. Wenn das Risiko h├Âher ist, muss eine Reihe von Anforderungen erf├╝llt und sichergestellt werden, zum Beispiel:

  • Es muss nachgewiesen werden, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Luftfahrzeuge aus dem Betriebsvolumen entkommen, in einem angemessenen Verh├Ąltnis zu dem Risiko steht, dass sie aus dem Betriebsvolumen entkommen.
  • Kein einzelner Fehler des UAS oder eines anderen externen Systems kann dazu f├╝hren, dass das Luftfahrzeug den Sicherheitspuffer verl├Ąsst.
  • Software und Flugelektronik, deren Entwicklungsfehler einen Ausbruch au├čerhalb der Risikopuffer verursachen k├Ânnten, m├╝ssen nach einem von der EASA akzeptierten Standard oder einer Methodik erstellt werden.

Um die oben genannten Punkte zu erf├╝llen, ist es in einigen F├Ąllen notwendig, externe und unabh├Ąngige Flugabfertigungssysteme (Flight Termination System-FTS) zu verwenden, die ihrerseits eine Reihe zus├Ątzlicher Anforderungen erf├╝llen m├╝ssen.

Wenn die Anforderungen nicht gerechtfertigt werden k├Ânnen oder nicht sichergestellt werden kann, dass das FTS funktioniert und normgerecht ausgelegt ist, sollten die Puffer am Boden und in der Luft so weit vergr├Â├čert werden, dass die Flugzeuge ihnen nicht entkommen k├Ânnen.

Sicherheitsbericht

Schlie├člich ist es an der Zeit, alle aus der SORA-Methode gewonnenen Informationen und Daten zusammenzustellen und im Sicherheitsbericht zusammenzufassen, der wiederum dazu dient, den Beh├Ârden, Luftraumverwaltern oder anderen Betroffenen zu zeigen, wie die Methode angewandt wird.

Dieser Bericht sollte Folgendes enthalten:

  1. Das SORA-Verfahren:
    1. Das Konzept der Operation (ConOps)
    2. Abhilfema├čnahmen zur Reduzierung von GRC
    3. ARC strategische Abhilfema├čnahmen
    4. ARC taktische Entsch├Ąrfungen
    5. Analyse der angrenzenden Gebiete am Boden und in der Luft
    6. SAIL- und OSO-Index
  2. Zufriedenstellende Begr├╝ndung f├╝r die im Rahmen des SORA-Prozesses geforderten Abhilfema├čnahmen und Ziele.
  3. Der Betreiber des UAS sollte sicherstellen, dass alle zus├Ątzlichen Anforderungen, die nicht im Rahmen des SORA-Prozesses ermittelt wurden, ber├╝cksichtigt werden.
  4. Der Betreiber des UAS hat sicherzustellen, dass das SORA-Verfahren den tats├Ąchlichen Betriebsbedingungen entspricht.

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