3D-Detektionsverfahren zur Abwehr von Mini-UAVs

Problemstellung

Es kommt derzeit zu einer steigenden Anzahl dokumentierter Zwischenfälle, bei denen kleine UAVs absichtlich oder unabsichtlich als Gefährdung auftreten (UAV: engl. unmanned aerial vehicle, unbemanntes Luftfahrzeug, "Drohne"). Hierbei kann es sich um gezielte Angriffe auf Fahrzeuge oder Personen handeln, oder einfach nur um Bedienfehler bei Freizeitaktivitäten. Ein wichtiger Schritt zur zukünftigen Vermeidung von Zwischenfällen mit kleinen UAVs ist deren rechtzeitige Detektion, um zeitnah geeignete Maßnahmen zur Abwehr oder Reaktion einleiten zu können.

 

Lösungskonzepte

Durch LiDAR-Sensoren lassen sich Objekte im nahen und mittleren Entfernungsbereich detektieren, im Raum lokalisieren und verfolgen. Zum Schutz von Fahrzeugen vor UAV-bedingten Vorkommnissen bieten sich 360° LiDAR-Sensoren an, die derzeit ohnehin für den Fahrzeugeinsatz vorgesehen sind (autonomes Fahren, Fahrerassistenz). Es wurden Verfahren zur Detektion und Verfolgung kleiner UAVs in 3D-Sensordaten von 360°-scannenden LiDAR-Sensoren entwickelt und am Beispiel des Sensorfahrzeugs und Technologiedemonstrators MODISSA getestet. Auf MODISSA sind insgesamt vier 360°-scannende LiDAR-Sensoren installiert. Die Sensorreichweite ist auf maximal 120 m begrenzt, was aber zum Schutz des eigenen Fahrzeugs genügen sollte. In ersten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass in einem Bereich von bis zu 50 m UAVs selbst bei bewegtem Sensorträger mit scannenden LiDAR-Sensoren detektiert werden können. Eine Unterscheidung zwischen UAVs und anderen fliegenden Objekten (z. B. Vögeln) kann voraussichtlich aufgrund der Bewegungstrajektorie des verfolgten Objektes stattfinden. Dies ist Gegenstand laufender Forschungsarbeiten.

 

Video: Detektion und Verfolgung eines UAVs mit 360°-scannenden LiDAR-Sensoren.

 

Weitere Informationen

• Hammer, M., Borgmann, B., Hebel, M., Arens, M., 2020. A multi-sensorial approach for the protection of operational vehicles by detection and classification of small flying objects. Electro-Optical Remote Sensing XIV, Proceedings of the International Society for Optics and Photonics (SPIE) Vol. 11538, 115387. [doi: 10.1117/12.2573620]
• Hammer, M., Hebel, M., Borgmann, B., Laurenzis, M., Arens, M., 2018. Potential of LiDAR sensors for the detection of UAVs. Laser Radar Technology and Applications XXIII, Proceedings of the International Society for Optics and Photonics (SPIE) Vol. 10636, 1063605. [doi: 10.1117/12.2303949]