Hitachi entwickelt Modellierungstechnik für Drohnenflüge bei starkem Wind – Digitale Sicherheitsanalyse für Urban Air Mobility

Hitachi präsentiert Modellierungstechnik für Drohnenflüge bei starkem Wind – digitale Sicherheitsanalyse für Urban Air Mobility

Das japanische Technologieunternehmen Hitachi Ltd. hat eine neuartige Modellierungstechnologie vorgestellt, mit der sich das Flugverhalten von Drohnen und kleinen Air-Mobility-Systemen unter starken, wiederkehrenden Windböen präzise simulieren ließ. Ziel war eine bessere Vorhersage von Risiken bei Flügen in komplexen Wetter- und Geländebedingungen – etwa über Städten, in Gebirgstälern oder entlang von Infrastrukturanlagen. Die Technologie wurde Anfang September 2025 von der Forschungs- und Entwicklungsabteilung Hitachis im Rahmen der JSME Annual Conference 2025 an der Hokkaido-Universität öffentlich vorgestellt.

Windtunnel- und Motion-Capture-Daten als Grundlage

Kern der Entwicklung war ein Verfahren, das repetitive Windböen im Labor erzeugte und die Reaktion eines Fluggeräts mithilfe von Windkanal- und Motion-Capture-Messungen erfasste. Aus diesen Daten wurde ein aircraft-spezifisches Response-Modell abgeleitet, das aerodynamische Faktoren wie Windlast, Auftrieb und Schwerkraft kombinierte. Durch wiederholte Tests und Parameteranpassungen wurde das Modell mit realen Flugdaten abgeglichen, bis es das Verhalten des Luftfahrzeugs mit hoher Genauigkeit reproduzierte. Laut Hitachi erreichten die Simulationen eine Reproduktionsgenauigkeit von rund 90 Prozent bei Positionsschwankungen unter wiederholten Böen.

Risikoanalyse und Reglerdynamik bei abrupten Windänderungen

Ein besonderes Augenmerk lag auf der Analyse des Regelverhaltens bei plötzlichem Abflauen des Windes. Solche Situationen konnten bei klassischen Steuerungen zu Überreaktionen führen, die kurzfristig zu Positionsdrift oder Kontrollverlust führten. Die Modellierung berücksichtigte diese luftfahrzeugspezifischen Unterschiede und erlaubte damit eine differenzierte Risikobewertung. Durch die Integration in Hitachis Steuer- und Simulationsplattform ließen sich potenziell gefährliche Flugabschnitte bereits im Vorfeld erkennen und vermeiden – eine wesentliche Voraussetzung für sichere BVLOS- und Urban-Air-Mobility-Operationen.

Einbettung in Hitachis „Digital Road“-Plattform

Die Modellierung wurde in die Mobilitätsplattform „Digital Road“ integriert – Hitachis übergreifendes Steuerungs- und Prognosesystem für Straßen- und Luftraumverkehr. Diese Plattform verknüpft Echtzeit-Wetterdaten, Kommunikation und Umfeldsensorik, um dynamisch sichere Flugkorridore zu berechnen. In Verbindung mit der neuen Wind-Response-Technik konnte Digital Road nicht nur Umweltveränderungen vorhersagen, sondern auch die individuelle Windresistenz jedes Fluggeräts berücksichtigen. So ließen sich automatisierte Umroutungen bei kritischen Bedingungen und eine risikoadaptive Missionsplanung realisieren.

Praktische Anwendungen und Validierung

Hitachi testete die Integration in der firmeneigenen Indoor-Versuchsanlage in Hitachi City (Kokubu), wo Windprofile und Turbulenzen künstlich erzeugt wurden. In einem CEATEC-Showcase wurden mehrere Drohnenflüge unter simulierten Starkwindbedingungen demonstriert – inklusive automatischer Landung und Routenanpassung über Digital Road. Nachfolgende Outdoor-Validierungen sollen die Praxistauglichkeit der Modelle unter realen meteorologischen Bedingungen bestätigen. Perspektivisch ist auch der Einsatz bei „fliegenden Autos“ vorgesehen, um eVTOL-Routen sicher zu gestalten.

JSME-Präsentation und Ausblick

Die wissenschaftliche Vorstellung auf der JSME Annual Conference 2025 in Hokkaido markierte den entscheidenden Schritt der öffentlichen Validierung. Hitachi kündigte an, die Resultate mit weiteren Forschungsinstituten zu vergleichen und die Simulation als Sicherheitswerkzeug in die Zertifizierungsprozesse von Air-Mobility-Systemen einzubringen. Langfristig könnte die Technologie die Grundlage für standardisierte digitale Sicherheitsprüfungen bilden – eine Entwicklung, die den Betrieb von Drohnen und eVTOL-Flotten in urbanen Räumen deutlich sicherer machen dürfte.