KI in der Luftfahrt: Eine Startbahn zu intelligenteren Flughäfen

Abirami Vina

6 Minuten lesen

20. Juni 2024

Erfahren Sie, wie KI in der Luftfahrt die Innovation an Flughäfen vorantreibt und den Betrieb nahtlos gestaltet. Erfahren Sie, wie KI die Effizienz steigert und den Flugverkehr neu definiert.

Die Luftfahrtindustrie hält die Welt durch die Beförderung von Menschen und Gütern zusammen. Mit dem technologischen Fortschritt wächst die Zahl der Menschen, die reisen. In diesem Jahr wird das weltweite Passagieraufkommen voraussichtlich 9,4 Milliarden erreichen. Die Überwachung des Flughafenbetriebs ist wichtiger denn je, um teure Verspätungen zu vermeiden und den Passagieren eine schlechte Reiseerfahrung zu ersparen. 

Künstliche Intelligenz (KI) in Flughäfen kann helfen, Abläufe zu rationalisieren, die Effizienz zu steigern und das Reiseerlebnis insgesamt zu verbessern. In diesem Artikel werden wir verschiedene Anwendungen von KI in der Luftfahrtbranche untersuchen. Außerdem werfen wir einen Blick auf die Vorteile von KI in der Luftfahrt und auf die damit verbundenen Herausforderungen. Fangen wir an!

Wie wird KI in der Luftfahrt eingesetzt?

Verschiedene KI-Technologien wie maschinelles Lernen, natürliche Sprachverarbeitung (NLP) und Computer Vision verändern die Luftfahrtindustrie. Maschinelles Lernen nutzt Algorithmen, um Muster zu erkennen und Vorhersagen zu treffen. Es kann dazu beitragen, Flugpläne zu optimieren, die Abfertigungszeiten von Flugzeugen zu verbessern und Geräteausfälle vorherzusagen, bevor sie auftreten.

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Abb. 1. Bereiche, in denen KI in der Luftverkehrsbranche eingesetzt werden kann.

NLP, das es Computern ermöglicht, menschliche Sprache zu verstehen und zu erzeugen, kann für Anwendungen wie die Stimmungsanalyse verwendet werden. Durch die Analyse von Passagier-Feedback aus Umfragen, sozialen Medien und Kundenrezensionen kann NLP Fluggesellschaften und Flughäfen helfen, die Kundenzufriedenheit zu messen und verbesserungswürdige Bereiche zu ermitteln.

Computer Vision ermöglicht es Computern, visuelle Daten zu interpretieren und auf dieser Grundlage Entscheidungen zu treffen. Sie kann in modernen Überwachungssystemen eingesetzt werden, um die Sicherheit durch Anwendungen wie Gesichtserkennung, Verhaltensanalyse und Erkennung verdächtiger Aktivitäten zu erhöhen. Dies sind nur einige wenige Anwendungen von KI im Bereich der Luftfahrt. Es gibt noch viele weitere Anwendungen, die die Luftfahrtindustrie verändern. Lassen Sie uns einen Blick darauf werfen, wie sich diese Technologien auf die Branche auswirken.

Anwendungen von AI in der Luftfahrt

Um ein klareres Bild davon zu bekommen, wie diese KI-Anwendungen die Luftfahrt umgestalten, sollten wir uns ein paar detaillierte Beispiele ansehen. Wir werden den Bedarf für die Anwendung verstehen, die Lösung, die wir mit KI schaffen können, und wie sie funktioniert.

Computer Vision zur Berechnung der Landestrecke von Flugzeugen

Eine interessante Anwendung der Computervision in der Luftfahrt ist die Berechnung der Landestrecke von Flugzeugen. Obwohl sie noch nicht häufig eingesetzt wird, kann die Computer Vision als Backup dienen, wenn Instrumente ausfallen, und bei schlechten Sichtverhältnissen bei der Landung helfen. Sie kann Landeverfahren sicherer und zuverlässiger machen. Im Gegensatz zum herkömmlichen Instrumentenlandesystem (ILS), das die Flugzeuge bei der Landung mit Hilfe von Funksignalen leitet, bietet die Computervision Unterstützung vom Boden aus.

Die Objekterkennung ist eine Aufgabe der Computer Vision, bei der KI-Modelle Objekte in einem Bild oder Video identifizieren und lokalisieren. Sie ist für verschiedene Anwendungen unerlässlich, von autonomen Fahrzeugen bis hin zu Sicherheitssystemen. In dieser speziellen Anwendung kann die Objekterkennung zur genauen Identifizierung des Flugzeugs und seines Landeplatzes verwendet werden.

Ultralytics YOLOv8 zum Beispiel ist ein fortschrittliches Computer-Vision-Modell, das die Objekterkennung unterstützt und für diesen Zweck verwendet werden kann. Das Flugzeug und die Stelle, an der es landen soll, können erkannt werden, und es können Begrenzungsrahmen um die Objekte gezogen werden. Anschließend können Sie den Abstand zwischen den beiden Objekten messen, indem Sie den Mittelpunkt der Begrenzungsrahmen verwenden.

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Abb. 2. Verwendung von Ultralytics YOLOv8 zur Berechnung der Landestrecke eines Flugzeugs.

Um dies in die bestehende Flughafeninfrastruktur zu integrieren, könnten entlang der Start- und Landebahn positionierte Kameras Videodaten in Echtzeit an das YOLOv8-Modell übermitteln. Das System würde den Landeanflug kontinuierlich überwachen und den Fluglotsen und Piloten sofortige Rückmeldung über die genauen Landeentfernungen geben. Das System würde die Berechnung der Landestrecken von Flugzeugen unter schwierigen Bedingungen erleichtern.

KI-Chatbots machen den Kundenservice am Flughafen intelligenter

Ein großes Problem auf Flughäfen ist der ständige Bedarf an Kundenbetreuung. Die Fluggäste benötigen oft Hilfe bei Fluginformationen, Abfertigungsvorgängen und bei der Navigation durch den Flughafen. Dies kann dazu führen, dass das Personal überfordert ist und längere Wartezeiten entstehen. KI-Chatbots, die NLP und Large Language Models (LLMs) wie GPT-4o verwenden, können eine großartige Lösung sein.

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Abb. 3. Fluggäste nutzen KI-Chatbots, um Anfragen zu Fluggesellschaften zu stellen.

Dank NLP und LLM können Chatbots menschliche Sprache verstehen und erzeugen. Sie können mit den Fluggästen auf natürliche Art und Weise interagieren. In Flughäfen können diese Chatbots verschiedene Aufgaben effizient bewältigen, da sie über umfangreiches Wissen aus ihren Trainingsdaten verfügen. Passagiere können Chatbots nutzen, um Fluginformationen in Echtzeit zu erhalten, Fragen zu Flughafeneinrichtungen zu beantworten, bei Buchungs- und Eincheckvorgängen zu helfen und sogar Empfehlungen für Restaurants und Einkaufsmöglichkeiten zu geben.

KI-gestützte Gepäckabfertigungssysteme

KI in Flughäfen kann den Transport und die Abholung von aufgegebenem Gepäck effizienter gestalten und die Wahrscheinlichkeit von Gepäckverlusten verringern. Flughäfen können die Gepäcksortierung, -verfolgung und -verwaltung mithilfe modernster Technologien wie Computer Vision und maschinelles Lernen optimieren. 

‍UltralyticsYOLOv8 unterstützt Objektverfolgung und Instanzsegmentierung, was es zu einer guten Option für diese Anwendung macht. Mit der Objektverfolgung können wir die Bewegung jedes Gepäckstücks vom Moment der Abfertigung bis zum Verladen ins Flugzeug verfolgen. Die kontinuierliche Überwachung hilft, Fehler zu vermeiden und stellt sicher, dass jedes Gepäckstück sein Ziel erreicht.

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Abb. 4. Überwachung des Gepäcks bei der Verladung mit Ultralytics YOLOv8.

Die Instanzsegmentierung hilft, jedes Gepäckstück einzeln zu identifizieren und zu unterscheiden. Es ist nützlich für Aufgaben wie das Zählen von Gepäckstücken auf dem Gepäckband. Die KI-gestützten Gepäckabfertigungssysteme können die Anzahl der Gepäckstücke verfolgen, wenn sie auf das Gepäckband gestellt werden und wenn die Passagiere sie abholen. Mit dieser Art der Überwachung können die Fluggesellschaften sicherstellen, dass kein Gepäckstück unabgeholt bleibt und dass alle Passagiere ihr Gepäck erhalten.

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Abbildung 5. Zählen von Gepäckstücken auf dem Sammelkarussell mit Ultralytics YOLOv8.

Die Integration von Bildverarbeitungsmodellen wie YOLOv8 in die Gepäckabfertigung kann diese Prozesse wesentlich effizienter und genauer gestalten. Echtzeitüberwachung und Datenerfassung tragen dazu bei, Fehler zu reduzieren, verlorenes Gepäck zu minimieren und die Zufriedenheit der Passagiere zu verbessern. Durch die Automatisierung dieser Aufgaben kann sich das Flughafenpersonal auf wichtigere Aufgaben konzentrieren, um die Gesamteffizienz des Flughafens zu verbessern.

Den Flughafenbetrieb am Boden im Auge behalten

Wir haben die Überwachung der Gepäckabfertigung mit Hilfe von Computer Vision untersucht, aber das ist nur ein Aspekt des Bodenbetriebs. Unzählige weitere Einblicke in den Bodenbetrieb können überwacht und verfolgt werden, um festzustellen, wo Verspätungen auftreten. Das Erkennen und Beseitigen von Verspätungen kann Verluste verringern und die Gesamteffizienz verbessern. 

Von der Betankung und Wartung bis hin zum Catering-Service und der Rampensicherheit können Bildverarbeitungssysteme mit Kameras und Sensoren den Bodenbetrieb überwachen. Diese Systeme analysieren die visuellen Daten, um Probleme zu erkennen, Arbeitsabläufe zu optimieren und sicherzustellen, dass die Sicherheitsvorschriften eingehalten werden. Im Laufe der Zeit können diese Erkenntnisse den Flughäfen helfen, ihre Abläufe kontinuierlich zu verbessern, was zu reibungsloseren, sichereren und optimierten Abfertigungsprozessen führt.

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Abb. 6. Überwachung des Bodenbetriebs mittels Computer Vision.

Vorteile von AI in der Luftfahrt

KI verändert die Luftfahrtindustrie, indem sie den Betrieb effizienter, sicherer und besser für die Passagiere macht. Durch die Automatisierung und Optimierung verschiedener Aufgaben hilft KI Fluggesellschaften und Flughäfen, reibungsloser zu arbeiten und Kosten zu senken. Hier sind einige weitere wichtige Vorteile des Einsatzes von KI in der Luftfahrt:

  • Datenanalyse in Echtzeit: Mit der Fähigkeit, riesige Datensätze schnell zu analysieren, liefert KI Echtzeit-Einsichten für fundiertere Entscheidungen.
  • Optimierte Flugrouten: KI hilft bei der Planung effizienterer Flugrouten, spart Treibstoff und reduziert die Reisezeit.
  • Optimierte Sicherheit: KI-gestützte Sicherheitssysteme können Bedrohungen schneller und genauer erkennen und so die allgemeine Flughafensicherheit verbessern.
  • Personalisiertes Fahrgast-Erlebnis: Personalisierte Empfehlungen für Dienstleistungen und Annehmlichkeiten können das Gesamtreiseerlebnis der Fahrgäste verbessern.

Herausforderungen bei der Implementierung von KI in Flughäfen

Bei der Implementierung von KI-Anwendungen in Flughäfen können verschiedene Hindernisse auftreten. Einige der bekannteren Herausforderungen stehen im Zusammenhang mit hohen Infrastrukturkosten, Datenschutz, ethischen Implikationen und der Integration mit Altsystemen. Diese Herausforderungen treten jedoch auch in anderen Branchen auf. In der Luftfahrt gibt es spezielle Herausforderungen, die nur in diesem Sektor auftreten.

In der Luftfahrt ist es wichtig, dass KI-Systeme zuverlässig und sicher sind. KI muss strenge Standards erfüllen und viele Tests durchlaufen, denn jede Störung könnte schwerwiegende Folgen haben. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass die Anpassung an unterschiedliche Flughafenumgebungen schwierig sein kann. Flughäfen arbeiten in allen möglichen Klimazonen, mit unterschiedlichem Passagieraufkommen und verschiedenen Flugzeugtypen. KI-Systeme müssen mit diesen unterschiedlichen Bedingungen zurechtkommen. Außerdem kann es schwierig sein, die Zustimmung von Aufsichtsbehörden und Branchenvertretern zu erhalten. KI-Systeme müssen strenge Sicherheitsvorschriften einhalten, was den Prozess der Entwicklung und Einführung von KI-Lösungen verlangsamen kann. Um Fluggesellschaften, Flughafenbetreiber und Passagiere davon zu überzeugen, dass KI zuverlässig und vorteilhaft ist, bedarf es großer Anstrengungen und des Nachweises, dass sie tatsächlich zur Verbesserung von Sicherheit und Effizienz beiträgt.

Die Zukunft der KI in der Luftfahrt

Da die KI-Technologien immer besser werden, können wir mit noch größerer Effizienz, Sicherheit und einem besseren Erlebnis für die Passagiere rechnen. So werden am Flughafen Changi in Singapur KI-gestützte Einwanderungssysteme eingesetzt, mit denen die Passagiere die Einreise in weniger als einer Minute passieren können. Es wird auch an autonomen Flugzeugen gearbeitet, und KI spielt eine große Rolle bei der Navigation und Entscheidungsfindung. Die Integration von KI in verschiedene Bereiche der Luftfahrt wird nicht nur den aktuellen Betrieb verbessern, sondern auch zu neuen und innovativen Lösungen führen, an die wir noch gar nicht gedacht haben.

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