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Drohnendetektion in überbauter Umgebung

Tieffliegende Drohnen sind für das menschliche Auge und auch mit technischen Hilfsmitteln schwierig zu erkennen. Noch schwieriger wird die Erkennung aufgrund der beschränkten Sicht in überbauter Umgebung. Aus diesem Grund untersuchte armasuisse W+T neue Wege zur Drohnendetektion im Armeeübungsdorf in Bure. Hierbei wurden modernste Detektoren auf Dächern, auf Fahrzeugen und am Boden verteilt.

09.09.2020 | Forschungsmanagement und Operations Research, Dr. Peter Wellig

Drohnendetektion
Bei der Drohnendetektion im Armeeübungsdorf Nalé auf dem Waffenplatz in Bure sollten hoch und tieffliegende Drohnen detektiert werden.

Drohnen waren bis vor einiger Zeit oft dem Militär vorbehalten. Seitdem kleine Drohnen jedoch günstig im Fachhandel zu erwerben sind, werden sie vermehrt von zivilen Personen genutzt – auch missbräuchlich. So verwendeten Kriminelle und Terroristen in der Vergangenheit kleine käufliche sowie selbst gebastelte Drohnen für illegale Zwecke. Ein bekannter Vorfall war die Blockade des Londoner Flughafens Gatwick, als sich mehrere Drohnen über 32 Stunden lang illegal im Luftraum des Flughafens befanden. Das sichere Landen und Starten aller Flugzeuge war gefährdet. Andere Fälle betrafen den Terror im Irak- und Syrienkrieg, indem Terroristen mit Drohnen mehrere Anschläge auf Menschen und Infrastruktur verübten.


Deshalb stellen Firmen Systemlösungen zur möglichst frühen Erkennung von Drohnengefahr zur Verfügung. Mit diesen Systemen lassen sich tieffliegende Drohnen bereits aus grosser Entfernung gut detektieren. Aber wie erfolgt die Drohnendetektion in unübersichtlicher und überbauter Umgebung?
Um neue Wege der Drohnendetektion in überbauten Gebieten zu untersuchen, führte armasuisse Wissenschaft und Technologie auf dem Waffenplatz Bure im Kanton Jura vom 24. – 28. August 2020 einen Praxistest im Sinne eines Forschungsexperiments durch. Dabei stellte das Armeeübungsdorf Nalé eine überbaute und unübersichtliche Situation nach, in welcher verschiedene Detektoren wie Radargeräte, Mikrofone und Kameras Drohnen erkennen sollten. Bei den modernen Detektoren handelte es sich um kommerzielle wie auch um experimentelle Systeme, die noch nicht käuflich sind.

Mikrofone und Kameras zeigten sich als vielversprechend in überbauter Umgebung

Um Drohnengeräusche wahrnehmen zu können, auch wenn die Drohne beispielsweise hinter einer Mauer schwebt, wurden im Armeedorf gleichmässig Mikrofone verteilt sowie auf einem Fahrzeug installiert. Nicht nur die Mikrofone zeigten sich als vielversprechend in der Drohnendetektion im überbauten Gebiet, sondern auch die eingesetzten und getesteten Kamerasysteme. So konnte eine mit Kameras ausgestattete Drohne auf ca. 80 Metern Höhe das Armeeübungsdorf überwachen und anfliegende Drohnen über den Dächern gut erkennen. Die Überwachungsdrohne war mit einem Strom- und Datenkabel mit dem Boden verbunden und konnte die Überwachung über Stunden durchführen ohne die Batterien wechseln zu müssen. Auch der Einsatz einer Spezialkamera, der sogenannten Eventkamera, war von Interesse. Sie erkennt schnelle Veränderungen, wodurch sie anfliegende Drohnen als solche gut detektieren konnte. Im Weiteren zeigten Kameras, welche in unterschiedlichen spektralen Bereichen Bilder machten, dass sie sich gut ergänzen. Zukünftig könnte deshalb die Fusion von Bildern verschiedener Kameras den Kontrast von Drohne zum Hintergrund erhöhen und somit eine gute Erkennung in überbauter Umgebung ermöglichen.

Einsatz von neuartigen Sende-Empfangs-Geometrien für Radargeräte

Auch Radargeräte können zur Erkennung von Drohnen eingesetzt werden. Hierzu wurden in Bure neue Wege betrachtet. So nutzte zum Beispiel ein multistatisches Radarnetzwerk, bestehend aus einer Sende- und zwei Empfangseinheiten, eine neuartige Sende-Empfangs-Geometrie zur Drohnendetektion. Es wurde auch ein sogenanntes kognitives Radarnetzwerk mit vier kleinen Radargeräten verwendet um Strassenschluchten auszuleuchten. Auch die Detektionsleistungen eines Passivradarsystems wurden getestet. Passiv daher, da das Radargerät selber keine Radarwellen aussendet, jedoch Signale von Rundfunksendern empfängt. Die empfangenen Signale wurden von Drohnen reflektiert und sollten somit erkannt werden, was aber erst die weitere Analyse zeigen wird.

Im Nachgang zum Praxistest werden armasuisse W+T und ihre Forschungspartner die aufgezeichneten Messdaten analysieren und die Erkenntnisse aufarbeiten. Die abgeleiteten Empfehlungen sollen aufzeigen, welche Technologien sich für die zukünftige Drohnenerkennung eher eignen als andere und welche Entwicklungen es sich empfiehlt weiter zu beobachten.