Drohnendetektion mit Radar
Wie ein 77-GHz-FMCW-Radar kleine, nicht kooperative Drohnen erkennt und verfolgt – und wo der Ansatz heute nachweislich steht. Arbeitsname des Vorhabens: Drone Guardian.
Nicht kooperative Kleindrohnen können Unternehmensstandorte ausspähen, Betriebsabläufe stören oder sensible Anlagen anfliegen. Die heute üblichen Reaktionen darauf sind Sichtkontrolle durch den Werkschutz, ein Blick in vorhandene Kamerabilder und im Zweifel eine Meldung an die Polizei – alles Verfahren, die eine Sichtung voraussetzen.
Die verfügbaren technischen Alternativen haben jeweils eine harte Grenze:
- Remote ID erfasst nur Drohnen, die ihre Kennung auch tatsächlich senden.
- Passive RF-Detektion braucht eine auswertbare Funkverbindung zwischen Drohne und Pilot. Eine autonom nach Wegpunkten fliegende Drohne bleibt unsichtbar.
- Kameras brauchen Sicht, die richtige Ausrichtung und eine ausreichende Objektgröße im Bild.
- Leistungsfähige Spezialradare lösen das Sensorproblem, sind für viele private Standorte aber wirtschaftlich nicht tragfähig.
Eine Branchenumfrage zum Drohnenschutz in Deutschland nennt als Gründe, warum Unternehmen keine Schutzmaßnahmen ergreifen, vor allem drei: hohe Kosten, fehlendes Fachwissen und eine unklare Rechtslage. Die Kaufbarriere ist damit nicht in erster Linie fehlende Technik.
Kann Radar autonome Drohnen ohne Funksignal erkennen?
Ja – prinzipbedingt. Radar misst das vom Objekt zurückgeworfene Signal und ist damit nicht darauf angewiesen, dass die Drohne etwas sendet. Es misst zusätzlich direkt Entfernung und Radialgeschwindigkeit, was für Tracking und Priorisierung entscheidend ist, und arbeitet unabhängig von sichtbarem Licht.
Das ist eine Eigenschaft des Messprinzips, keine Leistungszusage. Ob aus einem Echo ein stabiler, korrekt bewerteter Zielkandidat wird, hängt von Entfernung, Radarquerschnitt, Flughöhe, Bewegungsprofil und dem Clutter am Standort ab.
Detektion
Das Radar sendet kontinuierlich Chirps im 77-GHz-Band. Aus den Echos entstehen über Range- und Doppler-FFT eine Entfernungs-Geschwindigkeits-Karte und daraus per CFAR-Detektor eine Kandidatenliste. Ein adaptiver Clutter-Filter unterdrückt gelernte statische Szeneanteile, ohne bewegungsarme Zielanteile pauschal mit zu löschen.
- Range-Doppler-FFT
- OS-CFAR-Detektor
- Adaptiver Clutter-Filter
Tracking
Einzelne Detektionen sind noch kein Ziel. Ein Kalman-basierter Tracker verknüpft sie über die Zeit zu Tracks, schätzt Position und Bewegungszustand und überbrückt kurze Aussetzer. Erst Track-Stabilität, Bewegungskonsistenz und Beobachtungsdauer machen aus Rohdetektionen einen belastbaren Kandidaten.
- 3D-Tracker mit Beschleunigungsmodell
- Track-Promotion über mehrere Frames
- Coasting bei kurzen Lücken
Track-Gültigkeit
Vor jeder semantischen Aussage steht die Frage: physisches Ziel oder Clutter beziehungsweise Artefakt? Bewegte Vegetation, Mehrwegeausbreitung und Verarbeitungsartefakte erzeugen trackähnliche Strukturen. Diese Stufe wird bewusst getrennt geführt, damit Clutter nicht als gleichwertige Objektklasse behandelt wird – und weil sie strukturell der wirksamste Hebel gegen Fehlalarme ist.
- Physischer Zieltrack vs. Artefakt
- Geisterziel-Behandlung
- Eigene Messgröße im Fehlalarm-Funnel
Semantische Zielbewertung
Ein gültiger Flugobjekttrack wird als Drohne, Vogel bzw. anderes Flugobjekt oder Unknown bewertet. Grundlage sind Micro-Doppler-Merkmale, Schwankungen des Radarquerschnitts sowie Track- und Zeitmerkmale. Rotierende Propeller und schlagende Flügel erzeugen prinzipiell unterschiedliche Signaturen; ob diese über Standorte hinweg robust trennbar sind, ist der zentrale Forschungsgegenstand.
- Micro-Doppler
- RCS-Schwankung
- Track- und Zeitmerkmale
Unknown-Handling
Unknown ist keine Fehlfunktion, sondern eine bewusste Systementscheidung. Ein Klassifikator, der bei dünner oder widersprüchlicher Evidenz eine Klasse erzwingt, produziert selbstbewusste Fehlentscheidungen – genau das, was eine Leitstelle nicht gebrauchen kann. Reicht die Evidenz nicht, wird der Track als unsicher gemeldet statt falsch etikettiert.
- Konservative Unsicherheitsbehandlung
- Keine erzwungene Klasse
- Definierter Degradationspfad
Geplante optische Verifikation
Zielarchitektur: Bei einem relevanten Kandidaten richtet das System eine vorhandene PTZ-Kamera des Kunden aus, sofern Sichtbedingungen, Entfernung und Zielgeometrie das zulassen. Radar- und Bildinformation werden zu einer konservativen Alarmentscheidung zusammengeführt; das Ereignis geht anschließend an Leitstelle oder VMS.
- Radargetriggertes PTZ-Cueing (FuE-Ziel)
- Keine dauerhafte Videoaufzeichnung vorgesehen
- Übergabe an Leitstelle / VMS (FuE-Ziel)
| Aspekt | Stand |
|---|---|
| Zulässiger Radar-Output | possible moving drone candidate oder Unknown |
| Belastbares Feld-Tracking (Kleindrohnen) | bisher eher 14–20 m |
| Abtast-/Auswertegrenze der aktuellen Waveform | rund 30 m (Konfigurationsentscheidung, keine Sensorgrenze) |
| Drohne/Vogel/Clutter im Feld | Entwicklungsziel, nicht robust belegt |
| PTZ-Cueing und VMS end-to-end | Entwicklungsziel, im Feld nicht belegt |
| Wetter- und Standortrobustheit | zu validieren |
| Aktive Abwehr | ausdrücklich nicht Teil des Systems |
Abtastgrenze, Modellprognose und reales Feldergebnis sind drei verschiedene Zahlen. Die Herleitung steht auf der Validierungsseite.
Ozense entwickelt zunächst für ein eng umrissenes Profil: mittelgroße zivile Hochwertstandorte mit eigener Werkschutz- oder Leitstellenorganisation, vorhandener oder integrierbarer PTZ-/VMS-Technik, einem konkreten Drohnen-, Ausspähungs- oder Störungsrisiko und einem räumlich begrenzten Schutzbedarf – also Standorte, für die Premium-Systeme wirtschaftlich oder organisatorisch überdimensioniert sind.
F&E-, Erprobungs- und Prototypenstandorte
Direkter Ausspähungs- und Know-how-Bezug, meist klar begrenzte sensible Bereiche und häufig private Beschaffung.
Ausgewählte sensible Industrieanlagen
Hochwertige Produktion sowie technische Anlagen – zunächst als Punkt- oder Sektorschutz, nicht als vollständiger Großperimeter.
Ausgewählte Rechenzentren
Nur bei drohnenspezifischem Szenario, exponierten Anlagenteilen und vorhandener Sicherheitsorganisation – nicht allein wegen der Branchenbezeichnung.
Bewusst zunächst nicht adressiert: Flughäfen und Behörden mit hohen Referenzanforderungen, öffentliche Plätze und Kommunen, großflächige unbemannte Anlagen ohne Reaktionsprozess sowie Consumer- und Wohnanwendungen.
Passt das zu Ihrem Standort?
Wir suchen Gesprächspartner, die das Problem aus der Praxis kennen – Sicherheitsverantwortliche, Errichter und Integratoren. Auch ein Interview ohne Pilotabsicht ist für die Entwicklung wertvoll.
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