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Drohnen abwehren - Teil 3 der Serie "Leben mit Drohnen"

12.04.2017 | 12:00 Uhr |

Drohnen ermöglichen eine Vielzahl wirtschaftlich interessanter Anwendungsfälle im zivilen Bereich. Wie jedes Werkzeug können sie aber auch zu illegalen Zwecken genutzt werden. Im letzten Teil unserer Serie gehen wir darauf ein, was man gegen den Einsatz missbräuchlich eingesetzter Drohnen unternehmen kann.

Starten wir mit einem Szenario im Zusammenhang mit der privaten Nutzung von Drohnen:

Sie sitzen am Sonntagnachmittag bei Kaffee und Kuchen auf dem Balkon im dritten Stock und genießen Aussicht und Ruhe. Und dann sehen Sie sich unvermittelt einer Kamera gegenüber. Die schaut ein wenig, was Sie so machen, schwenkt noch, um einen vollständigen Überblick über den Kuchen zu erhaschen und schon ist sie wieder weg – zusammen mit der Drohne, die sie vor Ihren Balkon gebracht hat.

Kein gutes Gefühl...

Ist Ihnen Vergleichbares schon passiert - oder - Hand aufs Herz - haben Sie auch schon mal darüber nachgedacht, was die Nachbarin da oben wohl so macht …

Bislang sind geschätzt etwa 400.000 Drohnen in Deutschland verkauft worden und damit potenziell im Einsatz. Das aktuelle Weihnachtsgeschäft wird diese Zahl noch einmal um etwa 100.000 Systeme erhöhen; mehr als 98 Prozent dieser halben Million Fluggeräte befinden sich dabei in privater Hand.

Natürlich unterstellen wir, dass alle Systeme regelkonform, d.h. im Rahmen der gesetzlichen Vorgaben, genutzt werden. Dennoch kommt es immer wieder zu regelwidrigem Verhalten der Steuerer, was nicht selten vor Gericht endet.

Hat beispielsweise Ihr 12-jähriger Neffe das Weihnachtsgeschenk ausgepackt und steht vor seinem Jungfernflug, sollten Sie ihn eindringlich darauf hinweisen, dass im Unterschied zu dem bislang von ihm genutzten RC-Car hier ganz andere Regeln gelten, die sogar strafrechtlich relevant sein können.

In Deutschland und darüber hinaus in ganz Europa (und auch sonst in der Welt) ist die Nutzung von Drohnen rechtlich geregelt . Diejenige Person, die eine Drohne betreibt, ist Nutzer des Luftraums und muss daher die in dem jeweiligen Land geltenden luftrechtlichen Bestimmungen kennen und befolgen.

Hat die Drohne eine Kamera an Bord, gilt das, was grundsätzlich gilt, wenn eine Kamera genutzt wird: Der Bediener hat jederzeit die Privatsphäre anderer Personen zu respektieren und muss bei der Erfassung personenbezogener Daten (die Aufnahme von Kamerabildern und/oder Videos oder Tonaufnahmen gehören dazu!) die gesetzlich geltenden Vorschriften beachten.

Zusätzlich sollte Ihr Neffe wissen, dass der Betrieb seiner Drohne grundsätzlich ein Sicherheitsrisiko darstellen kann, aus dem Versicherungspflichten entstehen. Motivieren Sie Ihren Neffen eindringlich, sich vor dem ersten Flug auf der Internetseite www.dronerules.eu über die rechtlichen Rahmenbedingungen für Freizeitnutzer zu informieren und die Regeln einzuhalten – dann steht dem Vergnügen nichts mehr im Wege.

Die missbräuchliche Nutzung von Drohnen im privaten Umfeld ist überwiegend auf die Unkenntnis der Regelungen oder auf Fahrlässigkeit zurückzuführen; absichtlich regelwidrig durchgeführte Flüge sind hier eher die Ausnahme. Dennoch können auch von privaten Nutzern extrem große Gefahren ausgehen, wie Beispiele von Beinahe-Zusammenstößen mit Flugzeugen in Flughafennähe immer wieder eindrucksvoll belegen.

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Drohnen, ihre einfache Bedienung, die freie Beschaffung und nicht zuletzt ihre quasi anonyme Nutzung machen diese Systeme natürlich auch für diejenigen Zeitgenossen interessant, die a priori nichts Gutes im Sinn haben, die Drohnen bewusst für kriminelle oder sogar terroristische Handlungen einsetzen (wollen).

Spektakulär war vor gut zwei Jahren der Fall, in dem Drohnen über einem französischen Atomkraftwerk auftauchten. Für lebhafte Diskussionen sorgte ebenfalls der kürzlich ins Netz (Facebook, Youtube) gestellte Überflug eines AKWs in der Schweiz .

Immer wieder wurde auch darüber berichtet, dass Gefängnisinsassen mit illegalen Geräten oder Substanzen aus der Luft durch Drohnen versorgt wurden; auch Fälle von Industriespionage sind mittlerweile bekannt geworden.

Alle diese konkreten Fälle und das potenziell Denkbare haben bereits vor geraumer Zeit dazu geführt, über Abwehrsysteme nachzudenken, die das Eindringen von Drohnen in sensible Bereiche zumindest detektieren oder sogar verhindern. Erste Systeme sind bereits am Markt verfügbar und es ist davon auszugehen, dass sich hier ein weiteres Marktsegment entfalten wird, das die im ersten Teil dieser Serie gezeigte Wertschöpfungskette um eine weitere Komponente im Bereich "Operator" ergänzt.

Die Ankündigung der Deutschen Telekom vom November dieses Jahres, sich in diesem Marktsegment zu engagieren, unterstützt diese Einschätzung genauso wie die Tatsache, dass etliche Unternehmen in diesem Markt bereits nennenswerte Umsätze mit dem Verkauf und der Einrichtung entsprechender Systeme verzeichnen können.

Welche Möglichkeiten bieten sich nun, um Drohnen abzuwehren?

Die erste Idee, die einem in den Sinn kommt, wenn es um die Abwehr unberechtigt in einen Luftraum eindringender Drohnen geht, ist sicher: abfangen.

So kursieren verschiedene Lösungen im Internet, die darauf abzielen, den Eindringling beispielsweise mittels Netz "vom Himmel zu holen". Das Fangnetz kann dabei von einer anderen Drohne geschleppt oder von einer Drohne oder einer Station abgeschossen werden.

Als skurrile Lösung bekannt geworden ist sicher der von der niederländischen Polizei trainierte Adler…

Das Abfangen setzt natürlich voraus, dass das Eindringen einer Drohne in einen zu sichernden Luftraum überhaupt erst einmal erkannt wird. Die klassische Luftraumüberwachung basiert auf Radar, das von einigen Unternehmen in Spezialausführung auch zur Detektion von kleinen, in relativer Bodennähe operierenden Flugkörpern, also den hier besprochenen Drohnen, angeboten wird.

Der Vorteil des Radars gegenüber akustischen bzw. optischen Verfahren ist in der Reichweite zu sehen; Objekte können bereits detektiert werden, wenn sie noch einige Kilometer vom Schutzbereich entfernt sind.

Allerdings spielt hier die Physik eine nicht unerhebliche Rolle: Die Objekte müssen eine gewisse Größe und Flächigkeit aufweisen, damit sie vom Radar erfasst werden können; bekanntermaßen basiert Radar auf der Reflexion der von einer Station ausgesendeten elektromagnetischen Wellen. Radarsysteme lassen eine Ortung der Objekte zu, d.h., dass ihre Anflugrichtung und –höhe ermittelt werden können, was für weitere Abwehrmaßnahmen von Bedeutung sein kann.

Radarsysteme können Drohnen schon erfassen, wenn sie noch einige Kilometer entfernt sind
Vergrößern Radarsysteme können Drohnen schon erfassen, wenn sie noch einige Kilometer entfernt sind
© Uwe Meinberg

Überwiegend kommen akustische, optische und elektronische Verfahren zur Detektion und zur Identifikation zum Einsatz:

Jede Drohne emittiert während der Operation spezifische Schallwellen, die von Akustiksensoren erfasst und - nach entsprechender Filterung - ausgewertet werden können. In einer Umgebung, die nicht zu stark "lärmverschmutzt" ist, lässt sich so die Annäherung eines unbemannten Flugsystems erkennen. In Grenzen ist auch bei akustischen Verfahren eine grobe Ortung des eindringenden Systems möglich.

Zu Bewachungszwecken werden seit jeher Kamerasysteme eingesetzt, die sowohl im sichtbaren Spektrum als auch im nahen Infrarotbereich arbeiten. Auch zur Detektion von Drohnen werden sie in Verbindung mit entsprechender Bildauswertungssoftware genutzt. Letztere dient dazu, eine Drohne sicher von anderen fliegenden Objekten, etwa Vögeln, zu unterscheiden.

Je nach eingesetzter Software ist auf optischer Basis neben der reinen Detektion bereits eine Erkennung des Flugsystems möglich, indem die vom Kamerasystem aufgenommene Silhouette mit entsprechenden Merkmalen in einer Datenbank verglichen wird. Auf diese Weise kann beispielsweise eine erste Risikoabschätzung erfolgen: Trägt das System nur eine Kamera zu Spionagezwecken oder handelt es sich um eine größere Last, die vielleicht auch explosiv sein könnte.

Kamerabasierte Systeme stellen ihre Videostreams zudem für das Bewachungspersonal zur Verfügung, so dass dieses den Flugverlauf beobachten und einschätzen kann. Zudem werden die Videos in der Regel zu Dokumentationszwecken aufgezeichnet.

Akustische und optische Verfahren können im Unterschied zu Radarsystemen potenziell auch kleinere Objekte detektieren, operieren jedoch nur in vergleichsweise kurzen Distanzen von bis zu mehreren hundert Metern oder sogar darunter (Akustik). Zwischen der Detektion und dem Eindringen in den Luftraum durch das wahrgenommene Flugobjekt liegt somit nur eine kurze Zeitspanne, die für entsprechende Gegenmaßnahmen genutzt werden kann.

Elektronische Erkennungsverfahren machen sich zunutze, dass eine eindringende Drohne im Regelfall pilotiert wird und sehr häufig online Videodaten überträgt. Im zu schützenden Luftraum werden Funkscanner positioniert, welche die in diesen Bereichen (Fernsteuerung, Videodatenübertragung) typischen Frequenzbänder laufend überwachen. In Verbindung mit Verfahren der Signaturerkennung lässt sich aus den erfassten Datenströmen ableiten, dass eine Drohne im Bereich des gesicherten Luftraums betrieben wird. Ist die Entschlüsselung der Videodaten möglich, kann aus dem empfangenen Videostream auch grob abgeschätzt werden, wo der Eindringling gerade operiert.

Besonders komfortabel wird die Detektion und Identifikation dann, wenn die Drohne über WLAN gesteuert wird. In diesem Fall verhält sich das Flugsystem im Regelfall wie ein ungeschützter Access-Punkt, zu dem sich das Detektionssystem Zugang verschaffen und auf diese Weise sogar das spezifische Gerät anhand seiner MAC-Adresse identifizieren kann. Die Signaturanalyse der Datenströme sowie ihre Entschlüsselung setzen natürlich voraus, dass bekannte Datenübertragungsverfahren eingesetzt werden, es sich also um am Markt verfügbare Systeme handelt. Sollte es sich um professionell organisierte Drohnenattacken handeln, werden es diese Verfahren also schwer haben, ein Eindringen zu erkennen.

Ist das Eindringen einer Drohne in den zu sichernden Luftraum detektiert, werden in einer nächsten Eskalationsstufe entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet. Hierbei ist Vorsicht geboten: Es bestehen klare, aber sehr unterschiedliche gesetzliche Regelungen, wie gegen einen Eindringling vorgegangen werden darf! Eine unberechtigt eingedrungene Drohne zu orten und anschließend mit einem Laser unschädlich zu machen, erscheint zwar naheliegend, ist jedoch weitgehend illegal. Zudem gehen von dem zerstörten System bei seinem Absturz weitere Gefahren aus, die es ebenfalls zu berücksichtigen gilt.

Wollen Sie also Ihren Garten gegen Nachbars Drohnenflug schützen: Seien Sie vorsichtig…

Nach Erkennung eines Eindringlings und unter Beachtung der gesetzlichen Vorschriften bieten sich mehrere Möglichkeiten, um adäquat zu reagieren:

Dabei werden ganz unterschiedliche Zielsetzungen verfolgt.

Die erste Gruppe von Maßnahmen dient der absoluten Abwehr der Attacke, d.h. es soll unbedingt ein Eindringen in den Luftraum verhindert werden. Die bereits erwähnten Fangnetzlösungen und auch der niederländische Adler gehören genauso in diese Kategorie wie die im weiteren Verlauf dargestellten elektronischen Lösungen. Natürlich kann es auch von Interesse sein, den Piloten ausfindig zu machen, um des Urhebers der Attacke habhaft zu werden oder wenigstens die eindringende Drohne sicherzustellen.

Eine absolute Abwehr kann entweder durch die Einflussnahme auf die Steuerung des Flugsystems oder auf seine Kommunikationsverbindungen erfolgen. Die Beeinflussung des Onboard-Steuerungssystems erfolgt in der Regel mit destruktiven "brute-force"-Methoden, die das Fluggerät zerstören oder zumindest außer Kontrolle für den Piloten bringen, was schließlich ebenfalls den Absturz der Drohne zur Folge hat.

Der Beschuss mit Lasern oder aktuelle Entwicklungen von EMP-Phasern (EMP: electromagnetic pulse), die kürzlich in den USA getestet wurden , gehören zu diesen Abwehrmaßnahmen und setzen das Fluggerät effektiv außer Betrieb. Sie nehmen jedoch den Absturz und eventuell damit verbundene Risiken in Kauf.

Auch die Störung der Kommunikation zwischen Drohne und ihrer Bodenstation oder die Störung von GPS-Signalen führt im Ergebnis mit hoher Wahrscheinlichkeit zum Absturz. Zu diesen Zwecken werden starke Störsender eingesetzt. Die Methode ist auch als "Jamming" bekannt. Jamming hat den Nachteil, dass auch eigene Systeme im Umfeld der Störsender beeinflusst werden können.

Etwas "eleganter" sind nicht-destruktive Verfahren, die nicht die sofortige Zerstörung des Fluggerätes zum Ziel haben, sondern eher darauf ausgerichtet sind, die Drohne aus dem Luftraum fernzuhalten, sicher zur Landung zu bringen oder zum Startpunkt zurückzuleiten, beispielsweise, um den Piloten zu identifizieren. In diesen Fällen werden Verfahren eingesetzt, um die Drohne unter die eigene Kontrolle zu bringen.

Hier werden grundlegend drei Ansätze verfolgt, von denen zwei darauf basieren, dass das Fluggerät "bekannt" ist, es sich also um eine am Markt verfügbare Drohne handelt, deren Kommunikationsschnittstelle zur Bodenstation sowie die Software der installierten flight-control bereits analysiert werden konnte: Wird das Fluggerät über eine WLAN-Schnittstelle pilotiert, kann diese genutzt werden (offener Access-Punkt), um das System beispielsweise nach Einbringen einer Schadsoftware (zu einem guten Zweck) unter Kontrolle zu bringen. So kann man eine sichere Landung erzwingen oder beispielsweise die Coming-home-Funktion aktivieren, was die Drohne zum Piloten führen könnte.

Erfolgt die Steuerung über ein konventionelles RC-System (Fernsteuerung), werden Lösungen angeboten, die die Originalsignale übersteuern und so die Kontrolle über das eindringende System ermöglichen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch vom RC-Spoofing. Ein Upload von eigener Software ist auf diese Weise nicht möglich, das Ziel ist hier also, die Drohne zu landen und sicherzustellen.

Als dritte Möglichkeit bietet sich das sogenannte GPS-Spoofing an. Hier wird ein Verfahren genutzt, das einige von Ihnen sich vielleicht schon als App für ihr Smartphone heruntergeladen haben. In einer solchen App werden die originalen GPS-Daten Ihres Gerätes überschrieben, so dass Sie sich virtuell an einem anderen Ort bewegen oder Ihren Freunden im sozialen Netz einen anderen Standort vorgaukeln können.

Genau dasselbe erfolgt bei der Abwehr von Drohnen: Die regulären Satelliten-Signale, die der GPS-Empfänger der Drohne zur Navigation beim automatischen Flug und zur Unterstützung des Piloten nutzt, werden durch einen starken Sender übersteuert und der Drohne somit falsche Positionsdaten signalisiert. Da die Wegpunktplanung an Bord nicht bekannt ist, kann das System nicht gezielt zu einem Punkt geleitet oder gelandet werden - sehr wohl aber bietet sich so die Möglichkeit, das Fluggerät vom zu schützenden Luftraum fernzuhalten. Auch hierbei ist zu beachten, dass eigene Systeme ebenfalls beeinflusst werden können.

Im Zuge der weiteren Integration unbemannter Flugsysteme in den Luftraum ist von einer wachsenden Regelungsdichte auszugehen, die sich momentan in den Diskussionen um die Registrierung der Flugsysteme, ihr Tracking und Tracing sowie der Lizenzierung der Piloten widerspiegelt. Im Sinne des "normalen" Betriebs wird so aktuell viel für die sichere Operation und darauf aufbauende Geschäftsmodelle in Bewegung gebracht.

Dennoch wird sich auch der Markt für Abwehrsysteme weiter entwickeln. Wie schon erwähnt, bieten Drohnen eben auch für kriminelle oder sogar terroristische Aktivitäten ein großes Potenzial. Registrierungen und Lizenzierungen werden hier kaum zum Schutz beitragen können.

Und neue Themen könnten auf uns zukommen: Drone-hijacking und Drone-hacking könnten gerade vor dem Hintergrund der wachsenden Zahl der Systeme im Markt für Kriminelle interessant werden …

Und hier finden Sie die beiden ersten Teile unserer kleinen Drohnen-Serie:

Teil 1 der Serie "Leben mit Drohnen" - So halten Drohnen Einzug in unser Leben

Teil 2 der Serie "Leben mit Drohnen" - Was Drohnen noch lernen müssen

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