Durchführung einer SORA-Analyse und Erstellung eines Betriebskonzeptes anhand einer SAIL II Drohnen Operation - ELIB-DLR

Durchführung einer SORA-Analyse
 und Erstellung eines
 Betriebskonzeptes anhand einer
 SAIL II Drohnen Operation

Institution: Hochschule Bremen
Prüfstelle: Fakultät 5, Abteilung Maschinenbau
Studiengang: Aeronautical Management (M.Eng.)
Art der Arbeit: Masterthesis
Abgabedatum: 14.09.2021
Erstprüfer: Dettmar Dencker
Zweitprüfer: Julian Oehling (M.Sc.)

Autor:
Name, Vorname: Ranke, Justus Karl
E-Mail: justus.ranke@web.de
Matrikelnummer: 411150

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Erklärung über das eigenständige Erstellen der Arbeit

Hiermit versichere ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig verfasst und keine
anderen als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. Die Stellen der Arbeit,
die anderen Werken dem Wortlaut oder dem Sinn nach entnommen wurden, sind durch
Angaben der Herkunft kenntlich gemacht.

Diese Erklärung erstreckt sich auch auf in der Arbeit enthaltene Grafiken, Skizzen, bildliche
Darstellungen sowie auf Quellen aus dem Internet.
Die Arbeit habe ich in gleicher oder ähnlicher Form auch auszugsweise noch nicht als
Bestandteil einer Prüfungs- oder Studienleistung vorgelegt.

Ich versichere, dass die eingereichte elektronische Version der Arbeit vollständig mit der
Druckversion übereinstimmt.

Justus Karl Ranke
411150
Braunschweig, den 14.09.2021

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Zusammenfassung:
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt forscht unter anderem an der Verbindung
von bemannter und unbemannter Luftfahrt. Hierfür wird ein Forschungsflugbetrieb für
Drohnen am nationale Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtzeugsysteme Cochstedt
angestrebt. Bisher betrieb das Institut für Flugführung des DLR Drohnen im Einklang mit § 21
der Luftverkehrs-Ordnung und führte damit verbunden für jeden Betrieb das Specific
Operations Risk Assessment - Germany durch um nachzuweisen, dass die Drohnenoperation
sicher ist. Die Zulassung von Drohnenbetrieben wird seit dem 01.01.2021 durch die
Durchführungsverordnung (EU) 2019/947 der Kommission auf EU-Ebene neu geregelt. Dies
zieht eine Neuzulassung aller Drohnenbetriebe unter den neuen Vorschriften nach sich. Im
Zuge dieser Neuzulassung strebt das Institut für Flugführung eine Erweiterung des bisherigen
Drohnenbetriebs an. Das Ziel ist eine Zertifizierung der Drohne DexHawk in der
Betriebskategorie “Speziell” auf dem Specific Assurance and Integrity Level II.

Im Einklang mit dieser Zielsetzung wurde in der vorliegenden Arbeit ein Specific Operations
Risk Assessment nach neuem EU-Standard durchgeführt. Hierbei wurde das Risiko, welches
der Betrieb der Drohne rund um den Flughafen Magdeburg-Cochstedt darstellt, analysiert.
Die wichtigsten Faktoren sind das Risiko für Menschen und kritische Infrastruktur am Boden
und die bemannte Luftfahrt in der Luft. Die ermittelten Risiken gepaart mit
Risikominderungsmaßnahmen ergaben unter Anwendung der Easy Access Rules for
Unmanned Aircraft Systems der EASA das angestrebte Specific Assurance and Integrity Level
II und damit verbunden 18 Operational Safety Objectives, welche für eine sichere Operation
erfüllt sein müssen. Das erarbeitete Betriebskonzept umfasst alle Punkte, welche zur
ausreichenden Beschreibung der Operation, grundlegenden Durchführung der Flugbetriebs
und Beantwortung der Operational Safety Objectives nötig sind. Hierbei werden unter
anderem die Themenfelder Organisation, Sicherheit, Betriebsverfahren, Training, Hard- und
Software ausgiebig behandelt. Während der Arbeit mit den gesetzlichen Grundlagen,
Begleitmaterialien und den Analysen sind einige systematische Probleme identifiziert
worden. Die daraus entstehende Kritik und Vorschläge für Lösungsansätze bilden den
Abschluss dieser Masterthesis. Die geleistete Arbeit bietet eine weit fortgeschrittene
Grundlage für den Antrag auf eine Betriebsgenehmigung beim Luftfahrtbundesamt.

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Executive Summary:
The German Aerospace Center (DLR) is researching the possibilities of connecting manned
and unmanned aviation. For this goal, a drone operation is being set up at the national
proving ground for unmanned aircraft systems at Cochstedt. In the past, the Institute for
Flight Guidance of the DLR has been operating drones in line with § 21 of the Air traffic
regulations of Germany and thus had to perform the Specific Operations Risk Assessment -
Germany to prove the safety of the different operations. Since 01.01.2021 the approval
process for drone operations has been standardised in the EU by Commission Implementing
Regulation (EU) 2019/94. This leads to the need for a new approval of DLR drone operations
under the updated regulations. In the light of the new approval process the Institute for
Flight Guidance seeks to extend the capabilities of its drone operations. The goal is to certify
the DexHawk drone in the category “Specific” at a Specific Assurance and Integrity Level of II.

According to this goal a Specific Operations Risk Assessment following EU-standards has
been conducted in the course of this master thesis. The risks assessed were the ground risk
for humans and critical infrastructure and the air risk for manned aircraft. The combination
of both yielded the total risk connected to a drone operation at the Airport
Magdeburg-Cochstedt. The determined risks paired with the proposed risk mitigations were
analysed and amounted to a Specific Assurance and Integrity Level II according to the Easy
Access Rules for Unmanned Aircraft Systems of the EASA. This level is connected to 18
Operational Safety Objectives which have to be fulfilled to prove a safe operation. The
developed concept of operations comprises all information that is necessary for the
description of the operation, the basic implementation of the flight operation and the
answers to the Operational Safety Objectives. The master thesis touches, among other
things, on the organisational structures, safety considerations, operational procedures,
training aspects, hard- and software. Throughout the work with the legislative foundations,
the accompanying materials and the analysis some systemic problems have been identified.
The final chapter of this master's thesis is committed to pointing out these problems and
proposing realistic solutions. The work performed forms a sound basis for an application for
an operating license at the Federal Aviation Office.

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Inhaltsverzeichnis:
Executive Summary: 6

Abkürzungsverzeichnis 10

Symbolverzeichnis 11

1. Einleitung 12
 1.1. Ziel dieser Masterthesis 12
 1.2. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) 12
 1.3. Institut für Flugführung 12

2. Rechtlicher Hintergrund 13
 2.1. JARUS 13
 2.2. SORA-GER 13
 2.3. Durchführungsverordnung (EU) 2019/947 der Kommission 14
 2.4. U-Space Services 14

3. UAS-Betriebskategorien 16
 3.1. Offen 16
 3.2. Speziell 16
 3.3. Zulassungspflichtig 17

4. Specific Operations Risk Assessment (SORA) 18
 4.1. EASA Definition von Risiko 18
 4.2. EASA Definition von Robustheit 18
 4.3. Aufbau der SORA-Analyse 19
 4.3.1. Initiales Betriebskonzept 20
 4.3.2. Intrinsic Ground Risk Class 20
 4.3.3. Finale Ground Risk Class 22
 4.3.4. Initiale Air Risk Category 22
 4.3.5. Strategische Minderung der ARC 24
 4.3.6. Taktische Minderung der finalen ARC 25
 4.3.7. Specific Assurance and Integrity Level 25
 4.3.8. Operational Safety Objectives 26
 4.3.9. Angrenzende Bereiche des operationellen Volumens 26
 4.3.10. Comprehensive Safety Portfolio 27

5. Betriebskonzept für Drohnenoperationen im SAIL II 28
 5.1. Zusammenfassung des Betriebskonzepts 28
 5.2. Organisatorischer Überblick 29

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5.2.1. Sicherheit im DLR 30
 5.2.1.1. Sicherheitskultur im UAS-Betrieb 32
 5.2.2. Design und Herstellung des UAS 33
 5.2.3. Crew Training 33
 5.2.4. Wartung 33
 5.2.5. Crew 34
 5.2.6. UAS Configuration Management 37
 5.3. Operationelle Informationen (operationally relevant information) 38
 5.3.1. Beschreibung der Operation 38
 5.3.2. Limitationen der Operation 38
 5.3.3. Betriebsverfahren 41
 5.3.3.1. Normal Procedures 41
 5.3.3.2. Contingency Procedures 43
 5.3.3.3. Emergency Procedures 45
 5.3.3.3.1. Emergency Response Procedure 46
 5.3.3.4. Meldeverfahren 47
 5.4. Remote Crew Training 48
 5.5. UAS Beschreibung 49
 5.5.1. Command and Control Software 49
 5.5.2. Containment System (GeoFence) 50
 5.5.3. Unmanned Aerial Vehicle 50
 5.5.4. UAS Regelung (Control Segment) 53
 5.5.5. Ground Support Equipment (GSE) 55
 5.5.6. C2 Verbindung 55
 5.5.7. Radio Control Hardware 55
 5.5.8. Sicherheitseigenschaften (Safety Features) 56
 5.5.8.1. Fallschirmsystem 57
 5.5.8.2. Automatische Flugmodi 57
 5.5.8.3. Positionsübermittlung 58

6. SORA-Analyse für SAIL II 59
 6.1. Betriebskonzept Beschreibung 59
 6.2. Bestimmung der intrinsischen Ground Risk Class 59
 6.3. Bestimmung der finalen Ground Risk Class 60
 6.4. Bestimmung der initialen Air Risk Category 61
 6.5. Strategische Minderung der Air Risk Category 62
 6.6. TMPR Anforderungen 63
 6.7. SAIL Bestimmung 64

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6.8. Identifizierung der Operational Safety Objectives (OSOs) 64
 6.9. Angrenzende Bereiche des Operationsvolumens 66
 6.10. Comprehensive Safety Portfolio 67
 6.10.1. Erfüllung der Ground Risk Mitigation 68
 6.10.2. Erfüllung der OSOs 70

7. Kritik am SORA-Prozess 78
 7.1. Energieklassen in der GRC Bestimmung 78
 7.2. Starre Bindung der Zulassung an ein UAV-Typ 79
 7.3. Risikobetrachtung nur für Menschen und Infrastruktur 80
 7.4. Abgrenzung zur vollen Risikoanalyse 81
 7.5. Sprachliche Kontinuität in Gesetzestexten 82

Quellenverzeichnis 83

Elementeverzeichnis 86

Annex 88
 A1. Karte des operationellen Volumens um EDBC 88
 A2. Emergency Response Procedure Checklists [28] 89

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Abkürzungsverzeichnis
AEC Airspace Encounter Category
AGL Above Ground Level
AMC Acceptable Means of Compliance
ANSP Air Navigation Service Provider
AO Airspace Observer
ARC Air Risk Category
ATC Air Traffic Control
BVLOS Beyond Visual Line of Sight (Betrieb außerhalb direkter Sicht)
BZF Beschränkt gültiges Sprechfunkzeugnis
C2 Command & Control
C3 Command, Control & Communication
ConOps Concept of Operations
CTR Kontrollzone
DAA Detect and Avoid
DE Design Engineer
DLR Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt
DWD Deutscher Wetterdienst
EASA European Aviation Safety Agency
ER Emergency Responder
ERP Emergency Response Plan
EU Europäische Union
EVLOS Extended Visual Line of Sight (Betrieb in erweiterter direkter Sicht)
FTL Flight Test Lead
GCS Ground Control Station
GCSO Ground Control Station Operator
GNSS Globales Navigationssatellitensystem
GRC Ground Risk Class
GUI Graphical User Interface
JARUS Joint Authorities for Rulemaking of Unmanned Systems
LED Light-Emitting Diode
LuftVO Luftverkehrs-Ordnung
MT Maintenance Technician
NOTAM Notice to Airmen
OSO Operational Safety Objective
PDRA Predefined Risk Assessment
RC Radio Control
SAIL Specific Assurance and Integrity Levels

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SESAR Single European Sky Air Traffic Management Research Programme
SORA Specific Operations Risk Assessment
SP Safety Pilot
TMPR Tactical Mitigation Performance Requirement
UAS Unmanned Aircraft System (unbemanntes Luftfahrzeugsystem)
UAV Unmanned Aerial Vehicle (unbemanntes Luftfahrzeug)
VLOS Visual Line of Sight (Betrieb in direkter Sicht)

Symbolverzeichnis
 Masse
ρ Luftdichte
 Gravitationskonstante
 Strömungswiderstandskoeffizient
 Angriffsfläche
 Geschwindigkeit
 Kinetische Energie

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1. Einleitung

1.1. Ziel dieser Masterthesis
Das Institut für Flugführung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt strebt die
Zulassung eines Drohnenbetriebs nach neuen EU-Standards an. Die Operationen sollen zu
Forschungszwecken in der Umgebung des nationalen Erprobungszentrum für Unbemannte
Luftfahrtsysteme Cochstedt stattfinden und Informationen über die zukünftigen
Nutzungsmöglichkeiten der unbemannten Luftfahrt liefern. Das Ziel dieser Masterthesis ist,
den rechtlichen Hintergrund von Betriebszulassungen für Drohnen zu beleuchten, die
verschiedenen Betriebskategorien zu erklären, ein durch die EU standardisiertes Specific
Operations Risk Assessment durchzuführen und ein geeignetes Betriebskonzept zu
erarbeiten. Zuletzt wird Kritik an den zuvor durchgeführten Verfahren der EU geäußert.

1.2. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Das DLR ist ein Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland, das sich mit Luft- und
Raumfahrt, Energie, Sicherheit, Verkehr und Digitalisierung in Grundlagenforschung und
angewandter Wissenschaft befasst. Die 30 deutschen und vier ausländischen Standorte
kooperieren sowohl national als auch international mit Forschungs- und Industriepartnern.
Des Weiteren werden 2 Projektträger zur Betreuung von Förderprogrammen und zum
Wissenstransfer bereitgestellt. Gleichzeitig ist die deutsche Raumfahrtagentur innerhalb des
DLR angesiedelt und für die Leitung deutscher Raumfahrtaktivitäten zuständig. [1, 2]

1.3. Institut für Flugführung
Das Institut für Flugführung des DLR arbeitet an der Entwicklung und Anwendung zukünftiger
Prozesse und Technologien zur bord- und bodenseitigen Flugzeugführung. Hierbei erstreckt
sich die Forschung auf die Kernbereiche Luftfahrzeug, Flughafen und Flugsicherung. Aus
diesem weiten Spektrum speisen sich vier Fachbereiche in denen vor allem die Verbindung
von Mensch und Maschine erforscht wird. Diese Fachbereiche sind die Lotsenassistenz, die
Pilotenassistenz, die Air-Traffic-Management Simulation und die Abteilung
Systemergonomie. Besondere Bedeutung wird der sich ändernden Rolle des menschlichen
Bedieners und dem Aufkommen unbemannter Luftfahrzeuge beigemessen.[3] Zur besseren
Erforschung dieser neuen Technologie wurde in Cochstedt (Sachsen-Anhalt) das nationale
Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtzeugsysteme (UAS) unter Leitung des DLR
eröffnet. Diese Anlage bietet die nötigen Strukturen um die Technologieentwicklung,
Zertifizierung und die Arbeit an neuen Regelwerken innerhalb der UAS-Industrie
voranzutreiben. [4, 5]

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2. Rechtlicher Hintergrund

2.1. JARUS
Die Joint Authorities for Rulemaking of Unmanned Systems (JARUS) setzt sich aus Experten
für Regularien der Luftfahrt zusammen. Es sind Abgesandte aus 63 Ländern, die European
Aviation Safety Agency (EASA) und EUROCONTROL vertreten. Das Ziel dieser Arbeitsgruppe
ist es, ein weltweit normiertes Vorgehen in technischen, sicherheitsbezogenen und
operationellen Anforderungen an den Betrieb von UAS zu erarbeiten. [6]

Im Zuge dessen wurde 2016 mit der Arbeit an einem normierten Specific Operations Risk
Assessment (SORA) begonnen. Dieses wurde 2017 in seiner ersten Fassung (SORA 1.0)
veröffentlicht und bietet die Grundlage für das SORA-GER. 2019 wurde die überarbeitete
Fassung (SORA 2.0) veröffentlicht und als Acceptable Means of Compliance (AMC) in die
Durchführungsverordnung (EU) 2019/947 der Kommission, zur Risikoabschätzung eingeführt.
[7]

2.2. SORA-GER
In der Veröffentlichung 1-1163-17 in den Nachrichten für Luftfahrer wurden am 27. Oktober
2017 die “gemeinsamen Grundsätze des Bundes und der Länder für die Erteilung von
Erlaubnissen und die Zulassung von Ausnahmen zum Betrieb von unbemannten Fluggeräten
gemäß § 21a und § 21b Luftverkehrs-Ordnung (LuftVO)”[8] festgelegt. Dies markierte in
Deutschland die Einführung zweier Verfahrensarten für die Standardisierung des
Erlaubnisverfahrens nach § 21a und § 21b Absatz 2 und 3 LuftVO zum Betrieb von
unbemannten Fluggeräten. Hierbei handelt es sich entweder um das “vereinfachte
Verfahren”, bei dem einheitliche Nebenbestimmungen festgesetzt sind, oder um das
“Verfahren in sonstigen Fällen”, in dem eine Risikobewertung nach SORA-GER durchgeführt
wird. [8]

In dieser Arbeit wird besonderes Augenmerk auf das “Verfahren in sonstigen Fällen” gelegt.
Dies ermöglicht die Zulassung des Betriebes nach § 21a Absatz 1 LuftVO insbesondere wenn
der Einsatz eines unbemannten Flugobjekts ab fünf Kilogramm außerhalb der Sichtweite
(BVLOS) (§ 21b Absatz 1 Nummer 1 in Verbindung mit § 21a Absatz 1 Nummer 1 LuftVO)
oder bei Nacht (§ 21a Absatz 1 Nummer 5 LuftVO) geplant ist. Gleichzeitig ermöglicht es die
Zulassung einer Ausnahme vom normierten Betriebsverbot nach § 21b Absatz 1 und Absatz 2
Satz 1 LuftVO. Hierfür muss ein begründeter Fall eine Abweichung vom Verbot erforderlich
machen und der Betrieb die Ausnahme rechtfertigen. Zugleich müssen die Voraussetzungen
von § 21a Absatz 3 Satz 1 LuftVO erfüllt sein, welcher festlegt, dass die “Nutzung des

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Luftraums nicht zu einer Gefahr für die Sicherheit des Luftverkehrs oder die öffentliche
Sicherheit oder Ordnung”[9] führen darf. Diese Herangehensweise der SORA-GER hat somit
eine Einzelabwägung der Operation möglich gemacht und mit einer risikobasierten Analyse
sogar die Aufhebung von normierten Betriebsverboten erlaubt. [8]

Auf diesem Wege war auch das DLR in der Lage, vielfältige UAS-Operationen mit
Genehmigungen der Luftfahrtbehörden mehrerer Bundesländer durchzuführen.

2.3. Durchführungsverordnung (EU) 2019/947 der Kommission
Vor dem Hintergrund der Festlegung gemeinsamer Vorschriften für die zivile Luftfahrt und
unter Federführung der European Union Aviation Safety Agency (EASA) beschloss die
Europäische Kommission 2019 die Vereinheitlichung der Regeln zum Betrieb von Unmanned
Aircraft Systems (UAS). Dies soll im angestrebten einheitlichen europäischen Luftraum den
risikoarmen Simultanbetrieb von bemannter sowie unbemannter Luftfahrt ermöglichen und
die unbemannte Luftfahrt an den gleichen oder gleichwertigen Sicherheitsstandards messen,
wie die bemannte. [10]

Diese europaweite Neuregelung betrifft auch die Operation des DLR, da Abschnitt 5a
“Betrieb von unbemannten Luftfahrtsystemen und Flugmodellen” der LuftVO zum
01.01.2021 durch das neu geltende europäische Recht überschrieben wurde. Die
Umwandlung von europäischem in deutsches Recht ist nicht nötig, da
Durchführungsverordnungen der Europäischen Union “unmittelbar in jedem Mitgliedstaat
gelten, ohne dass sie in nationales Recht umgesetzt werden müssen. Sie gelten damit in allen
Mitgliedsstaaten einheitlich und vollständig und sind für alle Gemeinschaftsbürger
bindend.”[11] Dies ist gegeben, da die Mitglieder der Europäischen Union ihr als
supranationale internationale Organisation wichtige politische Aufgaben übertragen haben
und somit auf einen Teil ihrer nationalen Souveränität verzichtet haben. Zum 18.07.2021
wurde die deutsche LuftVO aktualisiert und stimmt seitdem mit der
Durchführungsverordnung (EU) 2019/947 überein. [9] Im Folgenden werden die neu
geltenden Betriebskategorien und die erneuerte SORA-Analyse erläutert.

2.4. U-Space Services
U-Space bezeichnet die Idee, dass neu angebotene Services den sicheren und effizienten
Betrieb von großen Mengen an Drohnen, verwoben mit der bemannten Luftfahrt,
ermöglichen könnten. Hierbei wird besonders auf ein hohes Level an Digitalisierung und
Automatisierung der Abläufe gesetzt. Dadurch sollen der unbemannten Luftfahrt alle
Lufträume und Umgebungen geöffnet und die Zusammenarbeit mit Air Traffic Control
vereinfachen werden. Das System befindet sich in seinen Anfängen und beschreibt zur Zeit

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vor allem schon vorhandenen externe Dienstleistungen, die durch die Betreiber einer
Drohnenoperation genutzt werden können. Hierbei ist die Datenerhebung über Wetter,
Verkehrsdichte, Luftraumnutzung und Bodenbevölkerung, gepaart mit der Kommunikation
mit dem Air Navigation Service Provider, die häufigste Nutzung. Die Blaupause des Single
European Sky Air Traffic Management Research Programmes (SESAR), den Entwicklern hinter
diesem Konzept, sieht vier Stufen des U-Space Services, mit kontinuierlich steigender
Automatisierung und Vernetzung des Drohnen, vor. [12]

 Element 1-1 - U-Space Entwicklung [13]

 - U-space foundation services sehen digitale Drohnenregistrierung, Identifikation und
 die Nutzung von GeoFencing vor.
 - U-space initial services sollen das Management von Drohnen Operationen durch
 Flugplanung, Flugerlaubnis, Nachverfolgung und ATC Kommunikation unterstützen.
 - U-space advanced services sind auf komplexere Operationen in dichten Lufträumen
 bezogen und sollen vor allem durch externe Detect and Avoid (DAA) Funktionen die
 Sicherheit erhöhen.
 - U-space full services stellen die letztendliche volle Integration der unbemannten mit
 der bestehenden bemannten Luftfahrt vor. Hierzu soll der gesamte Informationsfluss
 automatisiert, digitalisiert und vernetzt werden. [13]

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3. UAS-Betriebskategorien
Die Europäische Kommission hat den Betrieb von UAS in drei Kategorien geteilt. Hiermit wird
der Tatsache Rechnung getragen, dass aufgrund der großen Kostenspanne sowohl kleine
Betreiber mit simplen Absichten, als auch Betreiber mit komplexen kommerziellen Absichten
in den Vorschriften aufgefangen werden müssen. Die Teilung der Kategorien orientiert sich
am Risiko, welches vom Betrieb der jeweiligen Drohne für die Allgemeinheit ausgehen
könnte.

3.1. Offen
In der ersten Kategorie, mit dem Namen “Offen”, muss der Betreiber der Drohne folgende
Voraussetzungen erfüllen. Das UAS muss unter eine der in der Delegierten Verordnung (EU)
2019/945 genannten Klassen fallen oder ist privat hergestellt oder ist vor dem 01. Juli 2022 in
Verkehr gebracht worden und hat eine höchstzulässige Startmasse von weniger als 250 g
(Klasse A1) oder 25 kg (Klasse A3). Der Safety Pilot muss sicherstellen, dass das unbemannte
Luftfahrzeug in sicherer Entfernung von Menschen betrieben wird und keine
Menschenansammlungen überflogen werden. Es muss zu jeder Zeit Sichtkontakt zum
unbemannten Luftfahrzeug (UAV) bestehen, ein Follow-Me-Modus aktiv sein oder ein
weiterer Beobachter mit Kontakt zum Safety Pilot eingesetzt werden. Während der
Operation wird ein maximaler Abstand von 120 Metern zur Erdoberfläche gehalten und es
dürfen keine gefährlichen Güter transportiert oder etwas abgeworfen werden. Der Safety
Pilot muss je nach Betriebsbedingungen (A1/A3 oder A2), UAS EU-Klassifizierung und
Betriebsdatum, entweder nicht geschult sein, einen EU-Kompetenznachweis oder ein
EU-Fernpilotenzeugnis vorweisen können. Diese Abstufung entfällt in den weiteren
Betriebskategorien, da hier das EU-Fernpilotenzeugnis verpflichtend ist. [10, 14, 15]

3.2. Speziell
Kategorie zwei trägt den Namen “Speziell” und bedarf je nach Einsatzprofil der Drohne
entweder eine Betriebsgenehmigung durch die zuständige Behörde oder eine Erklärung des
UAS-Betreibers, dass die Operation mit einem Standardszenario übereinstimmt. Diese
Betriebsgenehmigung ergeht entweder im Umfeld von Flugmodell-Vereinen und
-Vereinigungen ((EU) 2019/947 Artikel 16) oder unter den Auflagepunkten des Artikel 12
((EU) 2019/947). Hierbei prüft die zuständige Behörde “die Risikobewertung und die
Robustheit der Minderungsmaßnahmen, die vom UAS-Betreiber vorgeschlagen werden”[10]
um festzustellen ob der sichere Betrieb in allen Flugphasen gewährleistet ist. Zur Feststellung
der zu mindernden Risiken wird die oben erwähnte SORA-Analyse durchgeführt. Von ihrem
Ergebnis ist auch abhängig, ob der Betreiber nur eine Erklärung abgeben muss, dass er mit
seiner Operation den einschlägigen Vorschriften der Union und der Mitgliedstaaten genügt

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oder es zu einer vollständigen Prüfung der Betriebsbedingungen, der
Risikominderungsmaßnahmen, der Kompetenz des Personal und der technischen Merkmale
des UAS kommt. Diese vollständige Prüfung entfällt, wenn der angestrebte Betrieb den
Rahmenbedingungen eines der zwei Standardszenarien erfüllt. Diese Standardszenarien sind
durch die EASA definierte Betriebsbedingungen, für die die SORA-Analyse bereits
exemplarisch durchlaufen wurde und mögliche Maßnahmen zur Risikominderung
bereitgestellt werden. Bei diesen Szenarien handelt es sich um Einsatzbedingungen am
unteren Ende der Risikoskala, um den Einstieg in die Kategorie “Speziell” zu erleichtern. Die
EASA arbeitet selbst nicht an weiteren Standard Szenarios, sondern stellt die besten
Kombinationen von genehmigten Betriebsbedingungen und ihren Risikominderungen in
einem Katalog zusammen. Diese Predefined Risk Assessment (PDRA) genannten
Hilfestellungen bieten einen Baukastensystem, aus dem der Betreiber Risikominderungen
nutzen kann, sofern die Rahmenbedingungen des PDRA und der angestrebten Operation
zusammen passen. Dieser Ansatz entspricht den Verfahren zur Erarbeitung von Acceptable
Means of Compliance (AMC) wie es bereits in der bemannten Luftfahrt breite Anwendung
findet. [10]

3.3. Zulassungspflichtig
Zuletzt stellt die Kategorie “Zulassungspflichtig” die höchsten Anforderungen an den Betrieb
eines UAS. Diese Kategorie findet bei Operationen mit hohem Risiko Anwendung. Sie
umfassen den Einsatz von Drohnen, die Abmessungen von über 3 Metern haben und über
Menschenansammlungen betrieben werden sollen (siehe Element 4-3), die zur Beförderung
von Menschen genutzt werden oder die gefährliche Güter transportieren sollen. Sollte im
Verfahren der Risikobewertung (SORA) der Kategorie “Speziell” festgestellt werden, dass das
Betriebsrisiko ohne eine vollständige Zertifizierung des UAS und des UAS-Betreibers nicht
angemessen gemindert werden kann, fällt dieser Betrieb auch unter die Kategorie
“Zulassungspflichtig”. Diese Zulassungsart lehnt sich sehr nah an die Zulassung für einen
Flugbetrieb der bemannten Luftfahrt an. Aufgrund fehlender gesetzlicher Voraussetzungen
ist eine Zulassung in dieser Kategorie zur Zeit nicht möglich. [10, 14, 16]

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4. Specific Operations Risk Assessment
(SORA)

4.1. EASA Definition von Risiko
Der Begriff Risiko ist oft vage und hängt vom subjektiven Empfinden des Betrachters ab. Die
EASA bedient sich deshalb einer bereits angewandten Risikodefinition aus den “Guidelines
For Development Of Civil Aircraft and Systems” (SAE ARP 4754A / EUROCAE ED-79A). Diese
gibt ein Risiko als die Kombination aus der Wahrscheinlichkeit und dem Schweregrad eines
Vorkommnisses an. [17] Das Ergebnis von jedem Vorkommnis wird als Schaden betitelt.
Hierbei ergeben sich natürlich eine Menge verschiedener Schadensarten. Sei es Schaden an
der Umwelt, finanzieller Verlust, Störung der Gesellschaft, Schaden an kritischer Infrastruktur
oder im schlimmsten Falle die tödliche Verletzung eines Menschen. Die EASA hat sich
entschieden, hier nur das Risiko für die tödliche Verletzung eines Menschen und Schaden an
kritischer Infrastruktur zu betrachten. Hierbei wurde der Schaden an Leib und Leben noch
einmal unterteilt in das Potential für tödliche Verletzungen Dritter am Boden und Dritter in
der Luft. Gleichzeitig wird zur Kenntnis genommen, dass die Aufschlagenergie, welche zum
Töten eines Menschen ausreicht, sehr gering ist und somit, bei den in der Kategorie
“Speziell” betrachteten UAS, bei einer Kollision mit einem Menschen von einer tödlichen
Verletzung ausgegangen werden muss. Aus dieser Betrachtung ergeben sich die Grundpfeiler
der SORA-Analyse, die Ermittlung der Ground Risk Class (GRC) und der Air Risk Category
(ARC). [18]

4.2. EASA Definition von Robustheit
Sowohl in der Betrachtung der Risikominderung als auch bei den final anzuwendenden
Operational Safety Objectives (OSOs) spielt die Robustheit der Maßnahmen eine zentrale
Rolle. Die Robustheit ergibt sich aus dem Grad der Verbesserung der Sicherheit durch eine
Maßnahme (Integrity) kombiniert mit der Art des Nachweises (Assurance), dass diese
Sicherheitserhöhung erreicht wird. Die Integrity und die Assurance werden hierbei in drei
Level (low, medium, high) eingeteilt. Die Integrity mit ihren dazugehörigen Leveln werden im
Annex B, C, D und E des Easy Access Rules for Unmanned Aircraft Systems der EASA
dargelegt. [18] Die Art der Assurance kann hingegen pauschaler umrissen werden. Bei dem
Level low ist eine Erklärung, dass die Integrity erreicht wurde ausreichend. Beim Level
medium muss vom Antragsteller ein Nachweis gegeben werden, dass die Integrity erreicht
wurde. Dies geschieht standardmäßig durch Tests von Personal oder Technik. Für das Level
high ist ein Audit durch eine dritte Partei vorzunehmen, welches die Integrity bestätigt. [18]

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Element 4-1 - Robustheit Matrix [18]
 Low Assurance Medium Assurance High Assurance

 Low Integrity Low Robustness Low Robustness Low Robustness

 Medium Integrity Low Robustness Medium Robustness Medium Robustness

 High Integrity Low Robustness Medium Robustness High Robustness

4.3. Aufbau der SORA-Analyse
Die SORA-Analyse ist das von der EASA definierte Standardverfahren zur Risikoanalyse für
den Betrieb von UAS unter der Zulassungskategorie “Speziell”. Es bietet sowohl den
zuständigen Behörden, als auch den Betreibern einen Leitfaden um festzustellen, ob die
angestrebte Drohnenoperation sicher ist. Hierbei wurde von der Erstellung genauer
Voraussetzungen abgesehen und alternativ Operational Safety Objectives (OSOs) definiert,
welche je nach Art der Operation mit einer festgelegten und angemessenen Robustheit
erfüllt werden müssen. [18]

Die SORA-Analyse besteht aus 10 Schritten [18] und endet mit der Erstellung eines
umfassenden Safety-Portfolios, welches mit des SORA-Analyse, dem Betriebskonzept und
dem Antrag an die zuständige Behörde übergeben wird.:

 1. Die Erläuterung des initialen Betriebskonzepts (ConOps).
 2. Die Bestimmung der intrinsischen Ground Risk Class (GRC).
 3. Die optionale Minderung der GRC und die finale Bestimmung der GRC.
 4. Die Bestimmung der initialen Air Risk Category (ARC).
 5. Die optionale Anwendung von strategischen Risikominderungen und die Bestimmung
 der verbleibenden Air Risk Category.
 6. Feststellung der geforderten taktischen Risikominderungen für die verbleibende ARC.
 7. Auslesen des Specific Assurance and Integrity Levels (SAIL)
 8. Auslesen der zu erfüllenden Operational Safety Objectives (OSOs)
 9. Untersuchung der angrenzenden Bereiche des operationellen Volumens
 10. Erstellung des umfassenden Safety-Portfolios unter Einbeziehung der abgearbeiteten
 Schritte

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4.3.1. Initiales Betriebskonzept
Die Erstellung des initialen Betriebskonzepts für den angestrebten Drohnenbetrieb stellt die
Basis für alle folgenden Analysen und Klassifizierungen dar. Im Zuge dessen sollte es so
umfassend und genau wie möglich gestaltet sein. Alle für die Risikoabwägung benötigten
Daten sollten hier aufgeführt werden. Dies bezieht sich im Besonderen auf technische,
operationelle und systemische Informationen, kann aber aber auch weit über diese
hinausgehen. Weitere geforderte Aspekte sind Informationen über die Sicherheitskultur des
Betreibers und eine klare Definition, wann und wie mit den Air Navigation Service Providers
(ANSP) interagiert werden soll. Sollte eine bestimmte Operation angestrebt werden,
impliziert der Detailgrad der hier geforderten Informationen einen iterativen Ansatz für die
Erstellung des Betriebskonzeptes, gespeist aus den Schritten, Risikominderungen und OSOs
der SORA-Analyse. Sollte jedoch nur die Durchführbarkeit einer Operation unter einem
gegebenen Betriebskonzept geprüft werden, kann die SORA-Analyse auch nur einmal
durchlaufen werden. [18]

4.3.2. Intrinsic Ground Risk Class
Wie bereits angedeutet, bezieht sich die GRC auf das Risiko, dass eine Person von einem
außer Kontrolle geratenen UAV getroffen wird. Um die intrinsische GRC feststellen zu können
werden sowohl physische als auch operationelle Daten benötigt. Die Wahrscheinlichkeit
eines Absturzes wird für alle Operationsarten als gleich angenommen, somit betrachtet diese
Analyse nur die möglichen Auswirkungen eines Absturzes.

 Element 4-2 - Operationsbereich [18]

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Zum einen wird das Schadenspotential des UAV miteinbezogen. Dies geschieht über die
physische Dimension (größte Entfernung zwischen zwei Punkten am UAV) und die typische zu
erwartende kinetische Energie, abhängig von von der Masse des UAV, der 
(Reisegeschwindigkeit bei Starrflüglern) oder der Fallendgeschwindigkeit (bei Multicoptern)
[19]. Zum anderen wird die Wahrscheinlichkeit, bei einem Absturz auch wirklich einen
Menschen oder kritischer Infrastruktur zu treffen, betrachtet. Hier spielen die
Bevölkerungsdichte unter dem operationellen Volumen und der Ground Risk Buffer (siehe
Element 4-2) eine entscheidende Rolle. Gleichzeitig wird bei einer Operation in Visual Line of
Sight (VLOS) eine bessere Übersicht des Safety Pilot zur Vermeidung von Menschen
angesetzt, als im Beyond Visual Line of Sight (BVLOS). Diese Abwägungen ergeben nun eine
Tabelle, aus der die Ground Risk Class (GRC) zwischen 1 und 10 abgelesen werden kann. [18]

 Element 4-3 - Intrinsische Ground Risk Class [18]
 Intrinsische Ground Risk
 Class

 Max. physische Dimension 1m 3m 8m >8 m

 Typische kinetische Energie < 700 J < 34 kJ < 1 084 kJ > 1 084 kJ

 Operationsarten

 VLOS/BVLOS über 1 2 3 4
 kontrolliertem Gebiet

 VLOS über dünn besiedeltem 2 3 4 5
 Gebiet

 BVLOS über dünn 3 4 5 6
 besiedeltem Gebiet

 VLOS über besiedeltem 4 5 6 8
 Gebiet

 BVLOS über besiedeltem 5 6 8 10
 Gebiet

 VLOS über 7
 Menschenansammlungen
 Certified
 BVLOS über 8
 Menschenansammlungen

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4.3.3. Finale Ground Risk Class
Die ermittelte GRC kann nun durch drei Arten von Risikominderungen herabgesetzt werden.
Die Absenkung des Risikos durch strategische Maßnahmen (M1) bezieht sich auf die
Reduktion der Menge der Menschen im Risikobereich. Dies kann durch vorige Kontrollen der
Umgebung, zeitlich beschränkte Operationen (z.B. bei Nacht) oder physische Beschränkung
des operationellen Volumens (Anbinden der Drohne) geschehen. Eine weitere Möglichkeit
bietet die Verringerung des Aufprallschadens (M2). Entweder muss hier die Aufprallenergie
oder der Bereich des Aufpralls verkleinert werden. Ein einfaches Beispiel wäre ein Fallschirm,
der sich bei Kontrollverlust selbstständig entfaltet. Zuletzt beeinflusst die Implementierung
eines Emergency Response Plan (ERP) (M3) auch die Ground Risk. Hierbei sollen die
Auswirkungen eines Kontrollverlustes (z.B. ein Absturz, eine Mid Air Collision oder ein Fly
Away), sobald dieser absehbar ist, eingedämmt werden. Im Besonderen wird hier Bezug auf
die Alarmierung der Rettungskräfte oder des ANSP genommen. [18]

 Element 4-4 - Minderung der Ground Risk [18]
 Minderung der Ground Robustheit: Robustheit: Robustheit:
 Risk None / Low Medium High

 M1 - Strategische None → 0 -2 -4
 Maßnahmen Low → -1

 M2 - Verringerung des 0 -1 -2
 Aufprallschadens

 M3 - Emergency response 1 0 -1
 plan (ERP)

Um wieviel die GRC letztendlich geändert wird, hängt maßgeblich von der bereits erwähnten
Robustheit der Risikominderungen ab. Zuletzt werden die Änderungen der GRC addiert und
von der intrinsischen Ground Risk abgezogen. Hierbei ist es wichtig zu erwähnen, dass die
minimale GRC nie kleiner werden darf als die kleinste Klasse der anwendbaren Spalte aus
Element 4-3. Als Beispiel kann ein UAS mit physischen Dimensionen von 8 Metern niemals
eine GRC von unter 3 erreichen. [18]

4.3.4. Initiale Air Risk Category
Bei der initialen Ermittlung der Air Risk Category (ARC) wird von einer fatalen Folge einer
Kollision in der Luft ausgegangen. Somit fließt in die Risikoermittlung nur die
Wahrscheinlichkeit für eine Kollision und nicht die Dimension der Drohne ein. Hierbei wird
die anzunehmende Dichte des bemannten Flugverkehrs genutzt um einem definierten

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Bereich eine ARC zwischen a und d zuzuweisen. Kategorie d stellt hierbei die größte
Verkehrsdichte und somit das größte initiale Risiko dar. Für den Betreiber gibt es zwei
Möglichkeiten diese initiale ARC auszulesen. Entweder bieten die zuständige
Zulassungsbehörde, der ANSP oder andere U-Space Serviceanbieter eine statische oder
dynamische Karte für das Kollisionsrisiko und somit die ARC an, oder sie kann aus der
generalisierten Luftraumtabelle (siehe Element 4-5) der EASA abgelesen werden. In diese
fließen Faktoren, wie die Flughöhe, kontrollierter gegen unkontrollierter Luftraum,
Entfernung zu einem Flugplatz, Luftraum über Stadt oder Land und zuletzt ob es sich um
einen öffentlichen oder gesperrten Luftraum handelt, ein. Um jedes angegebene Szenario
der Flugumgebung eindeutig zu klassifizieren, wurde abhängig von Entfernung, Geometrie
und Dynamik des jeweils auftretenden Luftverkehrs untereinander eine Airspace Encounter
Category (AEC) vergeben. [18]

 Element 4-5 - Generische ARC Bestimmung [18]
 Operationelle Umgebung Generalisierte Zugehörige AEC Initiale ARC
 Verkehrsdichte

 Airport/Heliport Umgebung

 Airport/Heliport mit Luftraum 5 AEC 1 ARC-d
 der Klasse B, C oder D

 Airport/Heliport mit Luftraum 3 AEC 6 ARC-c
 der Klasse E, F oder G

 Operationen zwischen 400ft AGL und FL 600

 In Mode-S Veil oder TMZ 5 AEC 2 ARC-d

 In controlled 5 AEC 3 ARC-d
 airspace

 In uncontrolled airspace über 3 AEC 4 ARC-c
 urbanem Raum

 In uncontrolled airspace über 2 AEC 5 ARC-c
 ländlichem Raum

 Operationen unter 400ft AGL

 In Mode-S Veil oder TMZ 3 AEC 7 ARC-c

 In controlled 3 AEC 8 ARC-c
 airspace

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In uncontrolled airspace über 2 AEC 9 ARC-c
 urbanem Raum

 In uncontrolled airspace über 1 AEC 10 ARC-b
 ländlichem Raum

 Weitere

 OPS > FL 600 1 AEC 11 ARC-b

 atypical/segregated Airspace 1 AEC 12 ARC-a

4.3.5. Strategische Minderung der ARC
Die Minderung der ARC durch strategische Maßnahmen bietet dem Betreiber die
Möglichkeit, bei einer Operation in einem generisch ermittelten Luftraum mit einer
bestimmten ARC, eine geringere Verkehrsdichte nachzuweisen. Strategisch sind in diesem
Fall Maßnahmen, welche die Air Risk vor dem Start der Operation bereits minimieren. Dies
könnte die strikte Beschränkung des Operationsvolumens (z.B. automatische
Notabschaltung), Operationszeiten außerhalb der normalen Flugzeiten der bemannten
Luftfahrt, sehr kurze Flugzeiten der Drohne (time of exposure), einen quasi beschränkten
Luftraum oder gemeinsame Flugregeln von bemannter und unbemannter Luftfahrt,
beinhalten. Über diesen Ansatz ist es möglich die ARCs herunter zu argumentieren, indem
man die jeweils niedrigere lokale Verkehrsdichte der bemannten Luftfahrt nachweist. Diese
Argumentation stellt jeweils einen Prüffall dar, für den klare Beweise erbracht und der
explizit von der zuständigen Behörde genehmigt werden muss. [18]

 Element 4-6 - ARC Reduktion [18]
 AEC Generalisierte Initiale ARC Argumentierte Finale ARC
 Verkehrsdichte Verkehrsdichte

 AEC 1, 2 5 ARC-d 4 oder 3 ARC-c

 2 oder 1 ARC-b

 AEC 3 4 ARC-d 3 oder 2 ARC-c

 1 ARC-b

 AEC 4 3 ARC-c 1 ARC-b

 AEC 5 2 ARC-c 1 ARC-b

 AEC 6, 7, 8 3 ARC-c 1 ARC-b

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AEC 9 2 ARC-c 1 ARC-b

 AEC10 and AEC 11 are not included in this table, as any ARC reduction would result in
 ARC-a. A UAS operator claiming a reduction to ARC-a should demonstrate that all the
 requirements that define atypical or segregated airspace have been met.

4.3.6. Taktische Minderung der finalen ARC
Um nun das je nach verbleibender ARC noch vorhandene Restrisiko einer Kollision mit einem
bemannten Flugobjekt weiter zu minimieren und somit die Sicherheitsziele der EASA für UAS
zu erfüllen, müssen taktische Minderungen des Risikos implementiert werden. Von einer
taktischen Minderung wird gesprochen, wenn ein System aktiv in den Flugverlauf der Drohne
eingreift um eine Kollision mit einem weiteren Flugobjekt zu verhindern. Solange die
Operation in Visual Line of Sight (VLOS) oder Extended Visual Line of Sight (EVLOS), wo ein
Beobachter im Kontakt mit dem Safety Pilot steht, durchgeführt wird, ist keine weitere
taktische Minderung nötig. Dies basiert auf der Annahme, dass der Safety Pilot eine Kollision
durch “sehen und ausweichen” verhindern wird. Sobald die Operation Beyond Visual Line of
Sight (BVLOS) stattfindet sind taktische Minderungen über ein “erkennen und ausweichen”
(DAA) System anzuwenden. Eine Ausnahme stellt ARC-a dar, da hier die Wahrscheinlichkeit
einer Kollision mit einem bemannten Flugobjekt als verschwindend gering angenommen
wird. Das jeweils zu erfüllende Level an taktischer Minderung unter BVLOS und das
dazugehörige zu erfüllende Systemrisiko ist im untenstehenden Element 4-7 dargestellt. [18]

 Element 4-7 - TMPR Matrix [18]
 Finale ARC TMPR TMPR Systemrisiko Ziel

 ARC-d high Systemrisiko ≤ 0.1

 ARC-c medium Systemrisiko ≤ 0.33

 ARC-b low Systemrisiko ≤ 0.66

 ARC-a None N/A

4.3.7. Specific Assurance and Integrity Level
Die aus den Daten des initialen Betriebskonzepts erarbeitete GRC und ARC wird nun
zusammengeführt und ergibt ein Specific Assurance and Integrity Level (SAIL). Dieses Level
repräsentiert das Vertrauen darin, dass der UAS Betrieb unter Kontrolle bleiben wird. Das
Specific Assurance and Integrity Level erstrecken sich von 1 bis einschließlich 6. Alle
Operationen, welche einem Wert über 6 erzielen sind in der Kategorie “Speziell” nicht

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zulässig und müssen das Verfahren der Kategorie “Zulassungspflichtig” durchlaufen. Aus dem
SAIL ergeben sich die anzuwendenden Operational Safety Objectives (OSOs), die jeweils zu
erfüllenden Kriterien und die zu erbringende Nachweise, dass die OSOs auch erfüllt wurden.
[18]

 Element 4-8 - SAIL Bestimmung [18]
 Finale ARC

 Finale GRC a b c d

 =< 2 I II IV VI

 3 II II IV VI

 4 III III IV VI

 5 IV IV IV VI

 6 V V V VI

 7 VI VI VI VI

 >7 Kategorie certified

4.3.8. Operational Safety Objectives
In diesem Schritt sind 24 Operational Safety Objectives (OSOs) dargelegt, welche für sechs
SAILs die zu erreichende Sicherheitsstandards festlegen. Auch hier wird wieder die
Philosophie der drei Level der Robustheit eingesetzt und durch das unterste Level "optional”
ergänzt. Die OSOs bilden Gruppen, basierend auf dem Risiko, welches sie herabsetzen sollen.
Somit kann es vorkommen, dass es in verschiedenen Gruppen das gleiche OSO gibt und
somit eine Dopplung entsteht. [18]

4.3.9. Angrenzende Bereiche des operationellen Volumens
In dieser letzten Betrachtung des Risikos, welches von einer Drohne ausgehen kann, wird
noch einmal die Gefahr des Kontrollverlustes angesprochen und klare Kriterien zum Schutz
von Dritten genannt. Dieses Mal wird die unmittelbare Umgebung sowohl in der Luft als auch
am Boden um das Operationsvolumen in Betracht gezogen. Wichtig ist hierbei, ob sich die
GRC oder ARC in diesem angrenzenden Bereich zuungunsten der Sicherheit verschlechtert. In
jedem Fall darf kein voraussichtlicher Fehler im UAS oder einem externen System dazu
führen, dass das Operationsvolumen verlassen wird. Sollten sich in der Umgebung

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Ansammlungen von Menschen, ARC-d Luftraum oder urbanes Gebiet befinden, stellt dies
beim Eindringen einen so starken Anstieg des Risikos dar, dass Besonders scharfe Regeln
gelten. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein UAV das operationelle Volumen verlässt muss in
 −4
diesem Fall unter 10 liegen, die Software und Hardware müssen besonders robust sein und
kein einzelner Fehler darf zum Verlassen des Operationsvolumens führen. [18]

4.3.10. Comprehensive Safety Portfolio
Das Safety Portfolio stellt den Abschluss der SORA-Analyse dar und ist letztendlich eine
Zusammenfassung der vorangegangenen Schritte. Es zeigt die finale Methodik der
Risikominderungen der Operation und unterfüttert diese mit Erklärungen oder Nachweisen,
dass die geforderten Operational Safety Objectives auch wirklich erfüllt wurden. In dem
Safety Portfolio sollten die Minderungen der drei angewendeten Arten (GRC Minderungen,
ARC taktische und strategische Minderungen) aufgeführt sein und letztendlich alle zu
erfüllenden OSOs dargelegt werden. Sollten die Minderungen und OSOs zufriedenstellend
und in Einklang mit den Vorgaben der SORA-Analyse belegt sein, ist hiermit der Nachweis
erbracht, dass der angestrebte Betrieb sicher durchgeführt werden kann. [18]

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5. Betriebskonzept für Drohnenoperationen im
SAIL II
An dieser Stelle muss erwähnt werden, dass das Betriebskonzept sowohl den Input für die
SORA liefert, als auch von den Ergebnissen der SORA beeinflusst wird. Normalerweise sind
das Betriebskonzept und die SORA zwei verschiedene Dokumente und müssen quasi
gleichzeitig gelesen werden. Um weitere Dopplungen der Informationen in dieser
Masterthesis zu verhindern, den inhaltlichen Ansprüchen der EASA zu genügen und dem Leser
die SORA-Analyse verständlicher zu machen, ist das Betriebskonzept in den folgenden Seiten
in Gänze gegeben. Dies stellt einen Bruch in der kontinuierlichen Beschreibung der
Arbeitsabläufe der Masterthesis dar, was jedoch in Kauf genommen wird.

5.1. Zusammenfassung des Betriebskonzepts
Unter Einbindung der DLR Standards für Organisation und Sicherheit wird ein
Drohnenbetrieb am Institut für Flugführung angestrebt. Die Operationen sollen unter SAIL II
Bedingungen über ländlichem Gebiet rund um das nationale Erprobungszentrum für
unbemannte Luftfahrzeugsysteme Cochstedt im VLOS und BVLOS stattfinden. Die
Zusammensetzung der Crew orientiert sich stark am DLR Standard für Crews von Fixed Wing
Drones, ist jedoch für den Betrieb im SAIL II abgewandelt. Ein robustes Wartungs- und
Configuration Management ist dargelegt. Die angestrebte Operation findet in der
Kontrollzone am Flughafen Magdeburg-Cochstedt statt, also im Luftraum der Klasse D. Für
die Flugplanung werden neben geografischen Einschränkungen, wie bebautem Gebiet und
Freizeitzielen, auch ökologische Faktoren, wie das Natur- und Vogelschutzgebiet Hakel,
berücksichtigt. Gleichzeitig werden Sicherheitsstandards für die Wetterbedingungen und die
zulässigen Betriebszeiträume definiert und Überwachungsverfahren dargelegt. Die erstellten
Betriebsverfahren in Normal Operations, Contingency Operations und Emergency Operations
sind mit einer Abwägung von Umsetzbarkeit und Sicherheit erstellt. Sie sollen durch die
Einbindung der automatischen Sicherheitsfunktionen der Drohne und einer klaren Multi
Crew Coordination einen effizienten und sicheren Ablauf der Operation garantieren. Als
zentrale Hardware kommt der batteriebetriebene Multikopter “DexHawk” zur Anwendung.
Es handelt sich um einen Eigenbau des Instituts für Flugführung. Er fungiert als
Forschungsdrohne und Sensorträger mit einem MTOW von 14 kg und einer maximalen
Abmessung von 1620 mm. In der Drohne sind moderne Sicherheitssysteme wie GeoFencing
und ein Fallschirm verbaut. Außerdem wurde auf hohe Redundanz bei der C2 Verbindung
geachtet. Die Steuerung erfolgt per Fernbedienung oder durch eine Ground Control Station.
Betriebsverfahren, Hard- und Software bilden zusammen eine Einheit, welche den
Operational Safety Objektiven des SAIL II genügen.

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5.2. Organisatorischer Überblick
Das DLR ist das nationale Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und
Raumfahrt. Es leistet Grundlagenforschung und angewandte Wissenschaft in den Feldern
Luft- und Raumfahrt sowie Energie, Verkehr, Digitalisierung und Sicherheit. Vom
Hauptquartier in Köln oder einer seiner weiteren 30 Standorte kooperiert das DLR mit
Partnern in der Industrie und Forschung. [1]

Das DLR ist ein eingetragener Verein und ist als solcher eine juristisch selbstständige Person
mit einer Satzung und verschiedenen satzungsgemäßen Gremien. Der Vorstand setzt sich aus
einer vom Senat bestimmten Anzahl von Mitgliedern aus verschiedenen Arbeitsfeldern
zusammen. Der Senat bildet das Aufsichtsorgan des DLR und besteht aus 33 Mitgliedern, aus
den Feldern der Forschung, Industrie, Wirtschaft und dem öffentlichen Sektor. Den Vorsitz
des Senats hat der Staatssekretär des in der Bundesregierung für das DLR zuständigen
Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie inne. Finanziert wird das DLR über die
programmorientierte Förderung der Helmholtz-Gemeinschaft, wobei das Bundesministerium
für Wirtschaft und Energie 90% der Kosten trägt und 10% von den jeweiligen Sitzländern der
30 Standorte des DLR getragen werden. Zusätzlich werden Drittmittel aus der Industrie oder
Förderprogrammen eingesetzt. [20]

Das Institut für Flugführung des DLR fungiert als Betreiber der Drohnenoperation. Es ist
geteilt in die Abteilungen Lotsenassistenz, Pilotenassistenz, Air-Traffic-Management
Simulation und die Abteilung Systemergonomie. Die Abteilung Pilotenassistenz ist in dem
hier angestrebten Betrieb federführend. [5]

 Element 5-1 - Organigramm der Betriebsstruktur für UAS-Operations im DLR [21]

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Der Vorstand des DLR ernennt einen verantwortlichen Betriebsleiter für alle
Drohnen-Operationen im DLR. Dieser hat fachliche Weisungsbefugnis und kontrolliert oder
auditiert die UAS-Operations der verschiedenen DLR Institute und Einrichtungen. Die
jeweilige verantwortliche Crew der spezifischen Operation wird von der jeweiligen
Institutsleitung mit der Durchführung der Operation beauftragt. [21]

Das DLR ist ein beim Luftfahrt Bundesamt registrierter Betreiber von Unmanned Aircraft
Systems (UAS) unter der identifikationsnummer:
 - e-ID DEUu3vtmt4tt9e8y [21]

5.2.1. Sicherheit im DLR
Das Sicherheitsmanagement des DLR wurde in Anlehnung an ISO 9001 erarbeitet. Durch alle
Führungsebenen wird die Verantwortung für die operative Sicherheit wahrgenommen und
durch Pflichtenübertragung konkretisiert und dokumentiert. Gleichzeitig stellt die Abteilung
DLR-Sicherheit eine eigenständige Institution dar, welche über DLR-interne Sicherheitsaudits
beratend und kontrollierend auf die Institute und ihre Abläuft einwirkt. Dieser Aufbau ist im
folgenden Element dargestellt. [22]

 Element 5-2 - Sicherheitsmanagement im DLR [22]

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Für den Betrieb von Drohnen der Kategorie “Offen” werden, seit der Vorstandsentscheidung
vom 25.04.2021, DLR-weit einheitliche Vorschriften angewandt. Diese regeln den Umgang
mit den folgenden Themenbereichen:

 - Versicherung
 - Piloten Qualifikation
 - Kennzeichnung von UAS
 - Dokumentationspflicht
 - Abgrenzung zur “Speziell” Kategorie
 - Flugvorbereitung

Werden diese Regeln vom betreibenden Team der angestrebten Drohnenoperation
angewandt, so dürfen sie Operationen der Kategorie “Offen” selbstständig durchführen. [22]

Gleichzeitig gibt es einige Projekte, welche einen Drohnenbetrieb der EASA Kategorie
“Speziell” betreiben. Regeln für diese Zulassungsverfahren und den Betrieb werden
kontinuierlich DLR-intern erarbeitet und ergänzen das Regelwerk für die Offen Operationen.
Zur Zeit gibt es noch keinen einheitlichen Standard, sodass für die in diesem Fall angestrebte
Operation folgende Verteilung der sicherheitsrelevanten Aufgaben definiert ist: [22]

Verantwortliche/r Betriebsleiter/in UAS-Betrieb (DLR gesamt):
 - Sicherheit und Erfüllung von DLR Drohnen Operationen
 - Durch den Vorstand bestimmte Kontaktperson für Behörden
 - Qualitätssicherung von Betriebsbeiträgen für DLR Operationen
 - Dokumentation (Drohnen im Einsatz, Flugbewegungen, Personal)
 - Berichterstattung über Vorfälle

Verantwortliche/r UAS-Betrieb im Institut:
 - Überprüfung und Hilfe bei Zulassungsanträgen für UAS-Operationen
 - Berichterstattungs- und Dokumentationsverpflichtung gegenüber Verantwortliche/r
 Betriebsleiter/in UAS-Betrieb
 - Überwachung von Qualifikationen und Training des Personals im Institut

Flight Test Lead:
 - Organisation und Durchführung von Flugtests
 - Implementierung und Einhaltung von EU, nationalen und DLR internen Regularien
 - Erstellung des Betriebskonzepts und Durchführung der SORA-Analyse
 - Koordination der Crew, Briefings und Rollenzuweisung

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Über die Angestellten hinaus, welche direkt mit der Operation betraut sind, unterstützt das
DLR das Team mit weiterem sicherheitsrelevanten Personal im Institut und am Standort
Cochstedt: [22]

 - Security Administrator: Sicherheitsüberprüfung von (externen) Angestellten,
 Sicherheitsmaßnahmen, Zugangskontrollen für das Gelände
 - Safety Engineers: Unterstützung bei operationeller Sicherheit, Bewertung von
 Arbeitsplatz und Aufgaben, angewandte Sicherheitsberatung
 - Safety Assistant: Einführung von Sicherheitsregeln in der Abteilung, Ausbildung
 neuer Angestellter
 - Paramedics: Notfallbehandlungen von Arbeitsunfällen, Gesundheitsberatung
 - First Aid: Nicht lebensbedrohliche und Notfallbehandlungen
 - Fire Safety Assistant: Umsetzung von Brandschutzregeln

Weitere sicherheitsrelevante Prozesse, welche innerhalb des DLRs normiert sind und hier
angewendet werden, umfassen: [22]

 - Safety Briefings: Ein jährliches Briefing an dem alle Angestellten teilnehmen. Bei
 neuen Angestellten erfolgt es am ersten Arbeitstag.
 - Safety Audits: Ereignisgesteuerte Safety Audits erfolgen regelmäßig und im Falle
 eines Vor- oder Unfalles.
 - Safety Assessments: Sicherheitsbewertungen für Aufgaben mit erhöhtem Risiko (z.B.
 Produktion oder Flugversuche) werden von einem dedizierten Safety Engineer
 durchgeführt.
 - Quality Management (QM) System: Behandelt Sicherheitsaspekte wie den
 Dokumentationsstandard, Nachverfolgbarkeit, Nachweisbarkeit und Transparenz.

5.2.1.1. Sicherheitskultur im UAS-Betrieb
Die Sicherheitskultur des angestrebten UAS-Betriebes leitet sich aus den 5 Grundpfeiler einer
Sicherheitskultur definiert von James Reason ab: Informed Culture, Reporting Culture, Just
Culture, Learning Culture und Flexible Culture. [23] Das DLR im Allgemeinen und das Institut
für Flugführung im Besonderen ist sich der menschlichen Fehlbarkeit bewusst. Um diese
unvermeidlichen menschlichen Fehler so selten wie möglich zu halten, sie einzudämmen und
aus ihnen zu lernen, wird eine Sicherheitskultur gepflegt. Im Zentrum dieser Kultur steht der
einzelne Mitarbeiter, der sich der Risiken seiner Aufgaben bewusst sein sollte. Um dies zu
gewährleisten, strebt das DLR eine extensive Bildung in sicherheitsrelevanten Aspekten an
(Informed Culture). Dieses beinhaltet ein klares Verständnis der verschiedenen
Sicherheitsnetze, welche helfen sollen die Sicherheit des Betriebes zu erhöhen. Im Falle der

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