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HF-Detektion und Sensorfusion Die technischen Möglichkeiten bei modernen Anti-Drohnen-Systemen

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 3 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

AARONIA AG
MES Electronic Connect GmbH & Co. KG
IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG
Eurocircuits GmbH

Nach den jüngsten Drohnensichtungen wird der Schutz kritischer Infrastruktur immer wichtiger. Isolierte Einzelmaßnahmen, wie einfache Störsender, reichen nicht aus. Die Breitband-HF-Detektion ist das unverzichtbare Herz der Früherkennung und wird durch Sensorfusion ergänzt.

Mit der Breitband-HF-Detektion sollen sich Drohnen frühzeitig aufspüren lassen. Solch ein C-UAS-System integriert mehrere Sensoren und Verarbeitungsebenen.(Bild: Aaronia)
Mit der Breitband-HF-Detektion sollen sich Drohnen frühzeitig aufspüren lassen. Solch ein C-UAS-System integriert mehrere Sensoren und Verarbeitungsebenen.
(Bild: Aaronia)

Die Bedrohung durch unbemannte Flugsysteme (UAS) hat sich von einer theoretischen Möglichkeit zu einer akuten sicherheitsrelevanten Herausforderung entwickelt. Mehrere Störungen des Luftverkehrs in Europa, darunter auch Vorfälle in Skandinavien, verdeutlichen das Risiko für öffentliche Sicherheit und wirtschaftliche Abläufe. Auch in Deutschland häufen sich Sichtungen über kritischer Infrastruktur wie Flughäfen oder Energieanlagen. Behörden sprechen inzwischen von einer dynamischen und systematischen Bedrohungslage, die robuste und mehrschichtige Gegenmaßnahmen erfordert (Counter-UAS, C-UAS).

Ein wirksames Schutzkonzept berücksichtigt das gesamte Spektrum der Detektion und Abwehr. Einzelmaßnahmen wie Jammer oder physische Barrieren sind nicht ausreichend, da sie nur begrenzt wirken. Moderne Systeme stützen sich stattdessen auf eine Kombination verschiedener Sensoren und die Fusion der erfassten Daten. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Hochfrequenz-(HF-)Detektion, die eine frühzeitige Identifizierung ermöglicht.

Es beginnt mit der Breitband-HF-Detektion

Ein umfassendes C-UAS-System integriert mehrere Sensoren und Verarbeitungsebenen. Darunter gehören HF-Detektion, Radar, sowie optische und akustische Sensoren. HF-Detektoren arbeiten in der Regel passiv, indem sie die von Drohnen und deren Steuerung ausgesendeten Funksignale erfassen. Die anschließende Sensorfusion führt alle erhobenen Informationen in einem konsolidierten Luftraumbild zusammen, was eine präzise und schnelle Klassifizierung der Bedrohung ermöglicht.

Besonders wichtig ist das breite Frequenzspektrum. Viele UAS nutzen ISM-Bänder wie 2,4 GHz oder 5,8 GHz, zunehmend kommen jedoch proprietäre Verfahren oder nicht-standardisierte Bänder zum Einsatz. Damit ein C-UAS-System auch diese Signale erfassen kann, ist eine große Abdeckung notwendig. Das bewegt sich typischerweise von etwa 10 MHz sowie 6 bis 8 GHz. Die Reichweite hängt stark von Umgebung, Geländestruktur und Antennenkonfiguration ab; unter optimalen Bedingungen sind Erfassungen über viele Kilometer möglich.

Das AARTOS-System von Aaronia bietet hierbei eine führende Funkdetektion:

Technische Kenndaten Werte / Beschreibung
Frequenzabdeckung 10 MHz bis 8 GHz – deckt die relevanten zivilen und viele militärische Bänder ab.
Reichweite Erfassungen sind in vielen Szenarien bis zu einer Entfernung von 80 km möglich. Das hängt allerdings von Topografie, Sendeleistung der Drohne, Empfängerempfindlichkeit und Störumfeld ab. Es ermöglicht damit auch größere Areale wie Flughäfen oder Industrieparks frühzeitig abzudecken.
Intelligente Signalverarbeitung Die empfangenen Signale werden nicht nur erkannt, sondern auch charakterisiert, lokalisiert und teilweise entschlüsselt. So können Informationen wie die Position der Drohne und des Operators, die Flughöhe, die Geschwindigkeit oder sogar die Seriennummer extrahiert und in Echtzeit dargestellt werden.
Jammer-Fähigkeiten Der AARTOS 360° Smart Jammer kann innerhalb eines sehr breiten Frequenzbereichs jede einzelne Frequenz gezielt stören – nicht nur Standardbänder. Damit lassen sich auch nicht-standardmäßige oder militärische Frequenzen adressieren und präzise Störungen ausführen, statt großflächig ganze Funkbereiche zu blockieren.

Signalverarbeitung und Lokalisierung

Rohdaten aus der HF-Erfassung werden in mehreren Schritten aufbereitet:

  • Charakterisierung und Klassifikation: Vergleich der Signale mit Signaturdatenbanken ermöglicht die Einordnung der Kommunikationsart oder in manchen Fällen des Drohnentyps.
  • Lokalisierung (Geolocation): Methoden wie Direction-of-Arrival (DoA) oder Time-Difference-of-Arrival (TDoA) erlauben die Bestimmung von Drohne und Bediener in Echtzeit.
  • Protokoll- und Telemetrie-Analyse: Je nach Hersteller und Verschlüsselung können zusätzliche Daten wie Flugrichtung, Geschwindigkeit oder Positionsinformationen gewonnen werden. Dies ist jedoch nicht für alle Systeme möglich.

Redundanz durch Sensorfusion

Da bestimmte Drohnenarten, etwa autonome Modelle oder sogenannte Kamikaze-Systeme, keine kontinuierliche Funkverbindung aufweisen, ist ergänzende Sensorik unverzichtbar:

  • 1. Radar liefert eine unabhängige Bestätigung der Flugbahn und kann Objekte anhand ihres Rückstrahlquerschnitts erfassen.
  • 2. Optische Sensoren (EO/IR) ermöglichen die visuelle Identifikation, die für eine abschließende Bewertung durch Sicherheitspersonal erforderlich ist.

Die Kombination dieser Daten verringert die Rate der Falschalarme und ermöglicht eine rechtlich abgesicherte Reaktion.

Für die Abwehr der Drohnen kommen verschiedene Techniken zum Einsatz (unter Berücksichtigung der rechtlichen Rahmenbedingungen):

  • Gezieltes Stören (Jamming): Moderne Systeme können einzelne Frequenzen innerhalb eines weiten Spektrums adressieren und so den Funklink der Drohne mit minimalem Einfluss auf unbeteiligte Dienste unterbrechen. Dennoch bestehen stets Risiken für benachbarte Kommunikationssysteme.
  • Spoofing: Manipulation von Navigationssignalen, um die Drohne zu einem Kurswechsel oder zur Landung zu veranlassen.
  • Takeover: Übernahme der Steuerverbindung durch Emulation des Steuerungsprotokolls. Dies ist technisch besonders anspruchsvoll und nur in besonderen Szenarien realisierbar.

Der Ablauf von der Früherkennung (HF), über die Verifizierung (Radar und Kamera), bis hin zu gezielten Abwehrmaßnahmen stellt die heute etablierte technologische Kette dar, die insbesondere für den Schutz kritischer Infrastruktur notwendig ist. Rechtliche und operative Rahmenbedingungen bestimmen dabei, welche Maßnahmen in der Praxis erlaubt und umsetzbar sind.

Der Beitrag ist mit Material von Aaronia entstanden. (heh)

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