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StartseiteForschung aktuellIllegale Drohnen09.09.2016

Bedrohung aus der LuftIllegale Drohnen

Drohnen sind inzwischen so billig und leicht zu steuern, dass immer mehr Menschen eine haben, ohne zu wissen, wo man damit fliegen darf und wo nicht. Kriminelle missbrauchen Spielzeug-Drohnen, um Ziele auszuspionieren oder Drogen ins Gefängnis zu schmuggeln. Die Sicherheitsbehörden sind alarmiert und suchen nach Mitteln, um illegale Drohnen aufzuspüren.

Von Ralf Krauter

Eine ferngesteuerte Drohne mit einer Kamera schwebt in der Luft. (picture alliance / dpa / Sven Hoppe)
Drohnen werden immer häufiger für kriminelle Machenschaften genutzt. (picture alliance / dpa / Sven Hoppe)
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Michael Caris, Experte für Millimeterwellenradarsysteme, Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik

Atomkraft und Terror Sabotage am strahlenden Objekt

"Wir sind auf unserem Versuchsgelände. Ganz hinten auf der Wiese steht aufgebaut der Hexacopter AR200. Davor die Bodenstation, dann ein Kamerasystem, bestehend aus Tageslichtkamera und Infrarotkamera. Und daneben das Millimeterwellenradar, das gerade am Drehen ist."

Torsten Fiolka arbeitet in der Abteilung Sensordatenfusion des Fraunhofer-Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie, kurz FKIE, auf dem Wachtberg bei Bonn. Die tragbare Ausrüstung zur Drohnendetektion, vor der er steht, passt in einen Minivan. Auffälligste Komponente ist die rotierende Antenne des Millimeterwellen-radars, montiert auf einem hüfthohen Stativ. Daneben steht eine Überwachungskamera, wie sie zum Schutz von Industrieanlagen eingesetzt wird. Ihr Objektiv zeigt im Winkel von 30 Grad gen Himmel. Fiolka:

"Mein Kollege wird jetzt gleich das UAV starten. Also der wird dann halt das UAV in die Luft bringen und vor der Kamera platzieren. Dann wird das System auf dem Bildschirm detektiert werden."

Das UAV, das unmanned aerial vehicle, ist ein Hexakopter für Profis, mit sechs Rotoren und 2,20 Meter Spannweite.

Greifvogel stört die Muster-Erkennungs-Algorithmen

Der Pilot Janning Fliege hat sich eine Fernsteuerung umgehängt. Er startet die Drohne, lässt sie kurz über dem Boden schweben und fliegt dann ins Blickfeld der Überwachungskamera. Deren Videosignal wird in Echtzeit analysiert: Von einem Computerprogramm, das nach bewegten Objekten Ausschau hält, deren Form einer Drohne ähnelt. Fiolka:

"Also hier auf dem Display sieht man halt das Videobild der Kamera. Und sobald das UAV in den Sichtbereich fliegt, sollte die rot umrandet werden. Da haben wir das UAV. Es wird halt rot umrandet. Es sind natürlich jetzt auch Fehldetektionen, zum einen durch die bewegten Bäume im Hintergrund. Zum andern sieht man hier auch sehr deutlich Vögel. Da das Kamerasystem leicht im Wind schwankt, wird hin und wieder auch der Hintergrund detektiert."

Der gut 20 Meter entfernte Hexakopter erscheint als rotes Rechteck auf dem Monitorbild. Ein neugieriger Greifvogel, der sich links von der Drohne nach oben schraubt, scheint den Mustererkennungsalgorithmen allerdings auch immer wieder verdächtig und wird rot umrahmt. Fiolka:

"Janning, fliegst Du ein Bisschen weiter weg?" - Die Drohne entfernt sich.

Je weiter die Drohne weg fliegt, umso schwieriger wird es, sie optisch zu erkennen und von einem zufällig vorbeifliegenden Vogel zu unterscheiden. Um unerwünschte Flugobjekte auch hunderte Meter entfernt zuverlässig aufzuspüren, nutzen die Forscher weitere Sensoren: Mit Richtmikrofonen lokalisieren sie das verräterische Surren der Rotoren, mit Funkempfängern belauschen sie jene Frequenzen, auf denen Drohnen üblicherweise Bilder übertragen oder Steuerbefehle empfangen. Die Herausforderung besteht darin, all diese Sensordaten in Echtzeit so zu verarbeiten, dass anfliegende Drohnen zuverlässig entdeckt, geortet und klassifiziert werden - und Fehlalarme äußerst selten sind.

Per Radar Rückschlüsse auf Drohnentyp und Nutzlast ziehen

Das Millimeterwellenradar, das Michael Caris vom benachbarten Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik mitgebracht hat, könnte dabei künftig eine wichtige Rolle spielen. Dank räumlicher Auflösung von 15 Zentimetern kann es auch kleine Objekte detektieren, die normalen Radaranlagen durch die Lappen gehen:

"Wir können hier an dem Bild auch noch Aussagen über den Rückstreuquerschnitt des Objektes machen. Das heißt, wir können ungefähr abschätzen: Aus welchem Material ist die Drohne? Wie groß ist die Drohne? Und vielleicht auch noch abschätzen: Wie viele Rotoren hat die Drohne? Das ist unser Ziel, dass wir irgendwann mal sagen können vom Radarbild her: Das ist der und der Typ Drohne. Und vielleicht können wir auch über den Rückstreuquerschnitt noch Rückschlüsse auf die Nutzlast ziehen. Also dass wir sagen: Okay, da hängt was großes Metallisches drunter. Das könnte was potenziell Gefährliches sein."

Die aktuellen Tests auf dem Wachtberg laufen im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Drohnenabwehr, an dem neben Partnern in der Industrie auch das Bundeskriminalamt beteiligt ist.

Mehr dazu wie man unerwünschte Drohnen nicht nur detektieren, sondern im Ernstfall auch vom Himmel holen kann:
Wissenschaft im Brennpunkt am Sonntag, 11. September 2016 um 16:30 Uhr.
Titel: "Gefahr im Anflug - Wie holt man Drohnen vom Himmel?"

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