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.
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.
»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.
Das Fraunhofer IDMT hat auf seinem YouTube-Kanal ein Video zu der
Detektion und Lokalisation von Drohnen veröffentlicht:
https://youtu.be/cSuV9xzcgXY
Hör-, Sprach- und Audiotechnologie HSA am Fraunhofer-Institut für
Digitale Medientechnologie IDMT in Oldenburg
Der im Jahre 2008 unter der Leitung von Prof. Dr. Dr. Birger Kollmeier und
Dr. Jens-E. Appell gegründete Institutsteil Hör-, Sprach- und
Audiotechnologie HSA des Fraunhofer-Instituts für Digitale
Medientechnologie IDMT steht für marktnahe Forschung und Entwicklung mit
Schwerpunkten auf
- Sprach- und Ereigniserkennung
- Klangqualität und Sprachverständlichkeit sowie
- Mobile Neurotechnologie und Systeme für eine vernetzte
Gesundheitsversorgung.
Mit eigener Kompetenz in der Entwicklung von Hard- und Softwaresystemen
für Audiosystemtechnologie und Signalverbesserung setzen die
Mitarbeitenden am Standort Oldenburg wissenschaftliche Erkenntnisse in
kundengerechte, praxisnahe Lösungen um.
Über wissenschaftliche Kooperationen ist der Institutsteil eng mit der
Carl von Ossietzky Universität, der Jade Hochschule und der Hochschule
Emden/Leer verbunden. Das Fraunhofer IDMT ist Partner im Exzellenzcluster
»Hearing4all« und im Sonderforschungsbereich »Hörakustik«.
Weitere Informationen auf www.idmt.fraunhofer.de/hsa
