Gute Drohnen, schlechte Drohnen

01.07.2021 – Drohnen können Netzbetreibern wertvolle Dienste leisten – oder auch eine ernsthafte Gefahr darstellen. Spezialisierte Detektionssysteme ermöglichen einen wirksamen Schutz.

Drohnen sind längst nicht mehr nur ein Spielzeug, das sich auch in Deutschland großer Beliebtheit erfreut. So weist der Bundesverband der deutschen Luftverkehrswirtschaft (BDL) für den März 2021 385.500 privat genutzte Drohnen in Deutschland aus. Die kommerzielle Nutzung von Drohnen steigt stark an und liegt für Deutschland laut BDL aktuell bei 45.200.

„Gute Drohnen“ können in der Energiewirtschaft unterschiedlichste Aufgaben übernehmen. Von der Prüfung von Überlandleitungen, über die Inspektion von Solar- und Windkraftanlagen bis zum Monitoring von Umspannwerken. „Schlechte Drohnen“ hingegen stellen eine Gefahr besonders für zentrale Knotenpunkte wie Umspannwerke dar. Dort können sie enormen Schaden verursachen. Schlimm genug, wenn es sich um einen unaufmerksamen Hobbypiloten handelt, der sein Spielzeug nicht beherrscht. Bedrohlich, wenn eine Drohne gezielt zum Auskundschaften eingesetzt wird oder um größtmöglichen Schaden anzurichten.

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Angesichts der steigenden Zahl von Drohnen überwachen viele Betreiber kritischer Infrastrukturen inzwischen systematisch den Luftraum über ihren Anlagen. Foto: AARONIA AG

Risiken durch Schutzsystem verringern

Ein entsprechendes Schutzsystem kann solche Risiken für Netzbetreiber verringern. Wer sich allerdings auf die Suche nach einem geeigneten System zur Drohnendetektion und -abwehr macht, wird schnell feststellen, dass es eine unüberschaubare Vielzahl von Anbietern gibt. Vor diesem Hintergrund lohnt es sich, nicht nur den Markt, sondern auch die Funktionsmechanismen von Drohnendetektion und -abwehr näher zu betrachten. Zudem sollte man wissen, was es dabei rechtlich zu beachten gilt.

Voraussetzungen für eine effiziente Drohnenerkennung

Auf dem Markt für Drohnenerkennung und -abwehr gibt es derzeit über 500 Anbieter unterschiedlichster Systeme. Die meisten Systeme dieser Anbieter bestehen lediglich aus einem Radar mit Kamera. „Diese Kombination führt extrem häufig zu Fehlalarmen, weil das Radar Drohnen nicht zuverlässig von Drachen, Ballons oder Vögeln unterscheiden kann“, erläutert Thorsten Chmielus, Experte für Hochfrequenz-Messtechnik und Gründer der AARONIA AG. Ein weiterer Nachteil sei die sehr begrenzte Reichweite, wodurch diese Systeme für eine effiziente Drohnendetektion ungeeignet wären. Das, so Chmielus, gelte auch für einfache Funkdetektion, die sich auf WiFi-Frequenzen beschränkt: „Eine Lösung, die kaum zielführend ist. Denn Drohnen kann man mittlerweile ganz leicht so manipulieren, dass sie in anderen beziehungsweise illegalen Frequenzbereichen fliegen können.“

Entwicklung des AARTOS Systems

Vor diesem Hintergrund entwickelte der Technologieanbieter aus der Eifel das AARTOS System, das eine hohe, den Anforderungen entsprechend skalierbare Reichweite, eine 3D-Funkpeilung sowie die Überwachung des gesamten Frequenzspektrums in sich vereint. Thorsten Chmielus: „Der zentrale Unterschied von AARTOS zu anderen auf dem Markt angebotenen Systemen ist, dass der patentierte Funkdetektor auch die Höhe eines Objekts bestimmen kann. Und da Drohnen fliegende Objekte sind, ist die Höhe nun einmal der entscheidende Parameter für ihre zuverlässige Erkennung. Denn nur mit Hilfe der exakten Position im Raum lässt sich bestimmen, von wo und wie genau sich eine Drohne dem zu schützenden Objekt nähert.“

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Drohnen können einerseits Netzbetreiber bei Prüf- und Inspektionsaufgaben unterstützen. Andererseits können Drohnen auch eine ernsthafte Gefahr darstellen. Foto: pixabay (Pexels)

Drohnenerkennung

AARTOS ist ein dreistufiges System. Die erste Stufe ist die Detektion per Funk, als zweites kommt ein Radar zum Einsatz und zuletzt wird eine Kamera hinzugeschaltet.

AARTOS spürt zunächst den Funkverkehr der Drohnen auf und ermittelt über Triangulation die Position der Drohne im Raum – mehrere Hundert Mal pro Sekunde. Das Besondere ist, dass das System den gesamten Frequenzbereich überwacht. Dadurch werden die legalen, schmalen WiFi- oder DJI-Drohnen-Frequenzen ebenso auffindbar, wie illegale Frequenzen, in denen Drohnen operieren können, unabhängig vom Hersteller oder ob es sich um einen Selbstbau handelt. „Da das AARTOS Funkdetektionssystem eine extrem hohe Reichweite von bis zu 50 Kilometern bietet, könnten nicht nur Drohnen in unmittelbarer Nähe eines Umspannwerks erkannt werden, sondern bei Bedarf gleichzeitig auch die zuführenden Stromtrassen im entsprechenden Radius mit beobachtet werden“, ergänzt Chmielus.

Präzise Positionserfassung über das Radar

Das Radar kommt erst zum Einsatz, wenn die Drohne nähergekommen ist. Mit ihm lässt sich dann die Position eines Objekts auf wenige Meter genau erfassen. Weil zu diesem Zeitpunkt nur bereits zuvor detektierte Ziele erfasst werden, funktioniert die Radarortung dann sehr gut und Fehlalarme sind praktisch ausgeschlossen. Im letzten Schritt wird dann noch eine hochauflösende Kamera hinzugeschaltet. Mit Hilfe des Videobildes lässt sich erkennen, ob es sich um eine gefährliche Drohne handelt, die beispielsweise etwas transportiert oder ob es sich bestenfalls um ein Spielzeug handelt. Für diesen Zweck geeignete Kamerasysteme kommen im Nachtsichtmodus bereits auf rund zwei bis vier Kilometer Reichweite.

All das läuft bei AARTOS vollkommen automatisch ab. Sobald eine Drohne sich dem zu schützenden Bereich nähert, bekommt man eine Nachricht vom System und die Sensoren werden Schritt für Schritt zugeschaltet.

Drohnenabwehr

Die einzigen derzeit in Deutschland zulässigen Maßnahmen sind die passive Abwendung einer Gefahr, die durch eine Drohne droht, sowie das Aufspüren des Verursachers und die Weitergabe seiner Position an die Polizei, damit diese den Drohnenlenker aufspüren kann. Dazu stellt AARTOS die Koordinaten von Drohne und Operator allen am System angeschlossenen Nutzern in Echtzeit, etwa auf ihrem Smartphone zur Verfügung, so dass notwendige Maßnahmen wirksam koordiniert werden können. „Unser System bietet diese Möglichkeit, weil es über die Auswertung des Funksystems der Drohnen funktioniert und somit auch in der Lage ist, zu ermitteln, von wo aus die Drohnen gesteuert werden“, führt der Experte aus. „Der Operator braucht die Drohnen dafür noch nicht einmal abheben zu lassen. Die Kommunikation am Boden genügt bereits: Sofort können Drohne und Fernsteuerung geortet und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden.“ Dabei verfüge das System über eine Reichweite, die meist über die maximale Entfernung zwischen Drohne und zugehöriger Fernsteuerung hinaus geht.

Darüber hinaus gäbe es weitere technische Möglichkeiten eine Drohne, von der eine potenzielle Gefahr ausgeht, unschädlich zu machen – etwa indem man das Funksignal stört. Thorsten Chmielus: „Die Drohne würde dann automatisch landen, weil sie die Verbindung zum Operator verliert. Genauso verhält sich eine Drohne, wenn man per Jamming das GPS-Signal unterbricht. Alternativ lassen sich Drohnen hacken, um sie zu übernehmen und aus dem gefährdeten Luftraum fliegen zu lassen.“ Diese Möglichkeiten darf man in Deutschland und Europa allerdings aktuell nicht nutzen. Denn hierfür fehlt zurzeit noch die rechtliche Regelung. (pq)

AARONIA AG
Thorsten Chmielus
mail@aaronia.de
www.aaronia.de

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