Zuverlässig Drohnen akustisch erkennen
Nicht in Sicht-, aber in Hörreichweite: Drohnen dank intelligenter Sensordatenfusion erkennen und lokalisieren
Das Fraunhofer IDMT in Oldenburg hat eine intelligente Sensorlösung entwickelt, die Drohnen auch außerhalb der Sichtlinie erkennt. Die akustische Erkennertechnologie kann als Ergänzung mit Radar, Kamera und Lidar zu einem System kombiniert werden.
Nicht in Sicht-, aber in Hörreichweite: Die Lösung des Fraunhofer IDMT detektiert und lokalisiert Drohnen außerhalb des Sichtfeldes mittels intelligenter akustischer Sensorik.
Wenn sich eine Drohne (auch »Unmanned Aerial System«, kurz: UAS) unerlaubt einem sicherheitskritischen Bereich nähert, stellt sie damit eine potenzielle Gefahr dar. Optische Sensoren, Funk und Radar sind in einigen Fällen durch Gelände, Wetter, oder technische Maßnahmen gestört und können eine Drohne nicht zuverlässig erfassen.
Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT in Oldenburg hat zur Drohnendetektion und -lokalisation eine integrierte akustische Sensorlösung entwickelt. Angesichts der zunehmenden Bedrohung durch unbemannte Luftfahrzeuge in sicherheitskritischen Bereichen füllt das System eine entscheidende Lücke: Es »hört um die Ecke«. Die Akustik kann in Ergänzung zu Radar, Kamera und Lidar zu einem robusten Sensordatenverbund fusioniert werden. Anders als rein optische und radarbasierten Verfahren, die etwa auf die Sichtverbindung angewiesen sind, ermöglicht die Technologie, dass selbst in bebauten oder bewaldeten Gebieten Drohnenoperationen aufgespürt werden können.
Seit 2016 hat der Institutsteil Hör- Sprach- und Audiotechnologie in den öffentlich geförderten Verbundprojekten AMBOS (BMBF) und ALADDIN (H2020) die akustische Erkennung von Drohnen vorangetrieben. Am Projekt AMBOS waren 12 Partner unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE an der Forschung beteiligt. Für ALADDIN haben sich 18 Verbundpartner aus neun europäischen Ländern zusammengeschlossen, darunter die CS Group als Projektleitung. In zahlreichen internen Vorhaben wurden die Algorithmen und Systemkomponenten kontinuierlich verfeinert. Heute können die Forschenden neben den leicht integrierbaren Algorithmen zur Erkennung und Lokalisation der UAS auch auf eine vollintegrierbare Systemlösung zurückgreifen.
Glasfasergelenkte Drohnen oder autonome Flugobjekte bleiben der Funkaufklärung häufig verborgen, während hochauflösende Radar- und Kamerasysteme hohe Kosten und energieintensive Rechenleistung erfordern. Die akustische Lösung des Fraunhofer IDMT dagegen arbeitet mit geringem Energiebedarf, sodass ein autonomer Betrieb mit Akkus möglich ist. Auch das Aufwecken »WakeUp« weiterer Sensorkomponenten nach einem akustischen Kontakt bietet Vorteile. Die Technologie kann eine 360°-Abdeckung erreichen. Die Detektions- und Lokalisierungsreichweiten liegen je nach Störgeräuschumfeld zwischen 50 und 200 Metern, bei einer zeitlichen Auflösung von einer Sekunde. Eine Ausweitung auf weitere akustische Ereignisse, von Fahrzeugen bis hin zu Schussgeräuschen, ist denkbar. Durch die gute Verfügbarkeit können die akustischen Sensoren flächendeckend ausgebracht werden.
Christian Rollwage, Gruppenleiter »Akustische Signalverbesserung«, forscht mit seinem Team an den Algorithmen zur Drohnendetektion.
»Mit unserer akustischen Technologie bieten wir eine preiswerte und wartungsarme Ergänzung zu bestehenden Drohnendetektionssystemen«, erklärt Christian Rollwage, Gruppenleiter »Audiosignalverbesserung« am Fraunhofer IDMT.
Insbesondere Unternehmen im Wehr- und Sicherheitsbereich, die bereits Drohnenerkennungssysteme – basierend auf Radar, Optik oder Lidar – entwickeln, sowie Systemintegratoren mit dem Wunsch nach eigener Sensorik und Drohnenhersteller, die Signale aus der Luft detektieren möchten, sind die adressierten Zielkunden der neuen Technologie.