Mit Hightech, Spiegel und Ballon den Drohnen auf der Spur

• DLR-Forscher haben ein mobiles System entwickelt, um kleine Drohnen in unübersichtlichen Gebieten schnell und zuverlässig aufzuspüren.
• So können zum Beispiel Großveranstaltungen besser überwacht werden.
• Kernelemente sind ein Ballon mit Wölbspiegel in der Luft über dem zu beobachtenden Gebiet sowie ein Erfassungs- und Auswertungssystem am Boden.

Oft hört man sie, bevor man sie sieht: kleine Drohnen mit ihrem charakteristischen Summen. Vollgepackt mit Elektronik sind sie auch für Anfänger leicht zu steuern und für wenig Geld erhältlich. Ihr Einsatz ist bisher wenig reguliert. Aus Sicherheitsaspekten möchte man diese kleinen, schnell beweglichen unbemannten Flugsysteme (Englisch: unmanned aerial systems, UAS) nicht überall in der Luft wissen. 

Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeiten deshalb an einem mobilen System, mit dessen Hilfe sich diese kleinen Drohnen zuverlässig und schnell aufspüren lassen. So können zum Beispiel Großveranstaltungen besser überwacht werden. Da das Detektionssystem rein optisch arbeitet, kann es auch Fluggeräte erkennen, die ihre Flugroute automatisch abfliegen, also ohne jegliche Funkverbindung zum Boden unterwegs sind.

Ballon mit Spiegel in der Luft, Detektionssystem am Boden

Vor allem in Städten sieht man Drohnen aufgrund von Gebäuden oder Bäumen oft erst spät. Ein solch unübersichtliches Gebiet zu überwachen, bindet zusätzliches Sicherheitspersonal. Wissenschaftler vom DLR-Institut für Technische Physik in Stuttgart verfolgen einen neuen Lösungsansatz: Sie lassen einen mit Helium gefüllten Ballon mit einem Durchmesser von rund drei Metern aufsteigen. Dieser ist am Boden verankert und wird über der zu beobachtenden Zone gehalten. 

Am Ballon hängt ein gewölbter Spiegel mit einem Durchmesser von ungefähr einem Meter. "Das mobile System für die Erfassung und Auswertung – die ganze Hightech – bleibt am Boden", erklärt DLR-Forscher Dr. Ivo Buske. Es besteht in einer ersten Version aus einem Teleobjektiv mit Kamera. Diese Detektionseinheit ist auf einer speziellen Plattform montiert, welche die Bewegungen des Ballons im Wind ausgleicht. 

Leistungsfähige Rechner für die nachgeschaltete Bildverarbeitung werten die Datenströme dann unmittelbar aus. "Mit Hilfe des Ballons verlagern wir unsere Beobachtungsposition in den Himmel und können so frühzeitig tief fliegende und verdeckt anfliegende Drohnen erkennen", beschreibt Ivo Buske die Vorteile des Systems. Der Ballon ist schnell einsatzbereit, kann tagelang an einer Position bleiben und benötigt im Gegensatz zu fliegenden Systemen keine eigenständige Energieversorgung. Gleichzeitig sind die Kosten für einen solchen Balloneinsatz gering.

Weiterentwicklung des Systems mittels Lasersensorik

Schritt für Schritt wollen die Wissenschaftler ihr System weiterentwickeln und die Detektionsverfahren verfeinern, um so immer präzisere Informationen sammeln zu können. "Zunächst geht es darum, überhaupt festzustellen, dass sich etwas im Luftraum befindet, was dort nicht hingehört. Dann gilt es zu unterscheiden, ob es sich wirklich um eine Drohne handelt und nicht etwa um einen Vogel. Zum Schluss wollen wir die Drohne möglichst genau identifizieren, sprich Aussagen zu Typ, Größe und transportierter Last machen", fasst Buske zusammen.

Erste Tests mit einem Demonstrationssystem haben die DLR-Forscher bereits erfolgreich absolviert. Dabei zeichnete das Kamerasystem eine typische Szene mit einfliegender Drohne auf. Diese wurde mit einer eigens entwickelten Bildverarbeitung analysiert und als potenzielles Objekt markiert. Derzeit müssen diese Objekte noch manuell überprüft werden. Das Ziel der weiteren Entwicklungsarbeiten ist es, den Prozess zu automatisieren. Zukünftig soll außerdem Lasersensorik dabei helfen, schnelle und genauere Positionsbestimmungen der Objekte durchzuführen.