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DROHNEN IN DER SICHERHEIT


Drohnenmagazin - epaper ⋅ Ausgabe 3/2019 vom 09.07.2019

Die fortschreitende Technik der unbemannten Luftfahrt und die Weiterentwicklung in der Sensorik machen Drohnen immer leistungsstärker – und damit zu einem wertvollen Einsatzmittel in der Sicherheitsbranche.


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FOTOS: DREAMSTIME, MULTIROTOR

Die Sicherheitsüberwachung schützenswerter Objekte und Personen ist ein weites Feld und wird in der Regel zu Fuß von Personal durchgeführt, das speziell geschult ist. Dabei werden sowohl Wachhunde eingesetzt als auch stationäre Kameras, deren Bilder an eine Leitzentrale gesendet werden. Durch den Einsatz von Drohnen werden die Observierungsmöglichkeiten sowohl horizontal ...

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... als auch vertikal deutlich verbessert. Die nicht oder nur schwer einsehbaren Bereiche, die im toten Winkel liegen oder zu Fuß kaum zu erreichen sind, können mit Hilfe von Drohnen überwacht werden. Der UAV-/ UAS-Drohnenfl ug optimiert die Observierung für eine möglichst vollständige Abdeckung des Objekt-und Personenschutzes.

Die Objektüberwachung im Bereich Security betrifft ganz unterschiedliche Sparten: Pförtnerdienst, Veranstaltungsschutz, Baustellenüberwachung, Banken, Werkschutz, archäologische Ausgrabungen, Verhinderung von Vandalismus und Diebstahl auf Flugplätzen und in Sportstätten, Kfz-Handel, metallverarbeitende Betriebe, Liegenschaft en von Städten und Gemeinden, Tankstellen, Telekommunikationsanlagen, Bahngelände etc. In der Regel wird auch der Personenschutz auf dem Gelände bzw. im Objekt dem Schutzbedürfnis des Auft raggebers angepasst. Die Leistungen im Bereich des Objekt-und Personenschutzes werden in der Regel von Wachleuten durch Begehen und Befahren in zyklischen Abständen ausgeführt. Bei etwaigen Feststellungen werden weitere Schritte von der Leitzentrale eingeleitet.

Die Objektüberwachung eines Gebäudes ist je nach Schutzbedürfnis des Auft raggebers individuell und muss entsprechend geplant und angepasst werden. Wie zuvor beschrieben, unterstützt der UAV-/UAS-Drohneneinsatz die Arbeit der Security-Kräft e. Dies erfolgt unabhängig von Ort und Zeitpunkt mit speziellen, auf den Zweck abgestimmten Sensoren. Diese ergänzen die menschlichen Sinneswahrnehmungen. So können zum Beispiel ein Brand, noch bevor er sichtbar wird, oder der Austritt von gefährlichen Gasen durch eine Drohne festgestellt werden. Die üblichen Foto-und Video-Drohnen werden zusätzlich mit IR-und Gasdetektoren ausgerüstet und für die Überwachungsfunktion individuell erweitert.

Die Drohne wird je nach Zweck mit unterschiedlichen Sensoren und Kameratypen bestückt. Mit einem UAV/UAS-Flug ist das Observieren aus ungewöhnlicher Perspektive kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen möglich. Mit entsprechenden Sensoren können Bewegungen und Wärmequellen auf einem Grundstück aus ungewöhnlicher Perspektive erfasst werden. Infrarot-Sensoren spüren Wärmestrahlen von Objekten, Personen und Tieren auf. Diese IR-Sensoren messen sehr genau und können auf eine gewünschte Temperatur (Alarmschwelle) eingestellt werden, bei deren Überschreiten Aktionen ausgelöst werden. Das Livebild ist mit der Leitzentrale verbunden, und der individuell auf die Temperatur oder den Temperaturbereich abgestimmte Hotspot dient als Alarmschwelle bei ungewöhnlichen Wärmequellen. Die am UAV/UAS montierten Kameras und sonstigen Sensoren werden zur visuellen Kontrolle genutzt. Die Kombination beider Systeme, der IR-und der RGB-Kamera, erlaubt bei jeder Tageszeit die Observation von Personen und Objekten.

EINSATZSZENARIEN

Im Rahmen des Objektschutzes eines Anwesens fl iegen Drohnen mit IR-Sensoren, Kameras und Lautsprechern das Gelände in unregelmäfligen Abständen ab. Mittels Live-Bildübertragung werden die Daten an die Leitzentrale übermittelt. Die Möglichkeit, die Alarmschwellen der Sensoren individuell einzustellen, erleichtert die Detektion am Monitor. Wenn die Drohne ein Objekt überfl iegt und die Sensoren Werte oberhalb der Alarmschwellen erfassen, wird das Security-Personal unverzüglich informiert. Die Leitzentrale kann über einen Lautsprecher, der unterhalb der Drohne montiert ist, mit der festgestellten Person in Kontakt treten. Einige hochaufl ösende Kameras erlauben eine Verfolgungsfunktion. Mit diesen Kameras wird die Situation vor Ort über einen DataLink an die Leitzentrale übertragen. Die in der Drohne aufgezeichneten hochaufl ösenden Fotos und Videos können für die Erkennung und Dokumentation der Situation im Nachgang ausgelesen und offl ine ausgewertet werden.

Werden von der UAV-/UAS-Drohne Objekte oder Personen erkannt, werden diese von der Security identifi ziert und ggf. für die automatische Verfolgung markiert. Der Tracking-Auftrag der markierten Person oder des Objekts erfolgt von der Security direkt am Monitor. Das visuell oder mittels IR-Kamera verfolgte Objekt kann auch aus grofler Entfernung unbemerkt observiert werden. Bei zugeordneten Bewegungsrechten des Objektes oder der Person werden die Bewegungsmuster verfolgt, und bei Verlassen der erlaubten Wege wird entsprechend gehandelt.

Für die präventive Erkennung von Objekten und Personen aus der Luft ist die Drohne ein ideales Werkzeug. Der Flugeinsatz kann sowohl im Fern-als auch im Nahbereich erfolgen. Ist die UAS-Drohne mit speziellen Kamerasensoren bestückt, ist das Security-Unternehmen in der Lage, die Überwachung des Geländes von außerhalb der Grundstücksgrenzen durchzuführen. Die schutzbedürftigen Besucher oder Nutzer werden bei UAS-Flügen aus großer Entfernung weder durch Sichtkontakt noch durch Fluggeräusche daran erinnert, dass eine ständige Observierung des Geländes und der darauf befindlichen Personen stattfindet. Bei regelmäßigem Überfliegen des Geländes werden auffällige Veränderungen, wie z.B. ungewöhnliche Bewegungen von Personen oder Objekten (Bewegungserkennung ab 2 Pixel), automatisch mit Marker gekennzeichnet und dokumentiert.

Die UAS-Technik ermöglicht das automatische zielgenaue Abfliegen von Flugrouten, so dass eine systematische Abdeckung auch in zeitlich unregelmäfligen Abständen und Routen erfolgen kann. Das erschwert die Ausspähung der Obervierungsabläufe im Vorfeld einer Straftat, sowohl was die zeitlichen Abläufe als auch die Flugroute der Drohnen angeht.

Die hochauflösenden Aufnahmen im Nahbereich halten das Geschehen für die Archivdokumentation fest. Bei der Verwendung mehrerer Drohnentypen können die Aufgaben der Observierung aufgeteilt werden. Die VTOLDrohnen übernehmen geostationäre Aufgaben. Die flächigen Aufgaben werden von Tragflächen-UAS oder auch VTOL-Drohnen wie Tiltwing und Tiltrotor ausgeführt.

Hafenanlagen sind besonders unübersichtlich und gelten gemeinhin als Umschlagplatz für geschmuggelte Waren aller Art. Regelmäßige Patrouillenflüge mit Drohnen können helfen, unauthorisierte Vorgänge am Boden festzustellen und zu verfolgen. Der Hersteller Multirotor aus Deutschland plant den Einstieg in die Sicherheitsbranche und wird in der zweiten Jahreshälfte seine UAV der “Surveying Robot”-Serie in verschiedenen Szenarien testen.


Das aus der Ferne überwachende UAV muss unter Umständen lange Flugzeiten und große Strecken bewältigen. Um eine flächendeckende und zeitlich lückenlose Observierung erreichen zu können, müssen mehrere Drohnen im Wechsel eingesetzt werden, da die Akkus aufgeladen und regelmäflig eine Kurzwartung vorgenommen werden müssen. Sobald die Drohne am Boden wieder geladen ist, kann sie in den Observierungsvorgang wieder eingegliedert werden.

Für die energieeffizienten Tragflächen-UAV muss eine hindernisfreie Start-und Landebahn auf dem Gelände gegeben sein. Wenn diese Aufstiegs-und Landezone nicht zur Verfügung steht, werden VTOL-, Tiltwing-und Tiltrotor-Drohnen eingesetzt. Helikopter oder Multicopter werden für die Nahaufklärung und im Bedarfsfall eingesetzt. Bei der Überwachung kleinerer Objekte wie Hallen und kleine Industriegebiete sind Multicopter aufgrund ihrer Auslegung sinnvoll. Bei größeren Gebieten und Industrieanlagen kann ein Mix aus Multicoptern für den Nahbereich bzw. schwer einsehbare Geländeteile in niedriger Flughöhe und Trägerplattformen als Tiltwing oder Tiltrotor für die Flächenabdeckung die Überwachung aus größerer Höhe optimieren.

Für die Werksfeuerwehr ist das frühzeitige Erkennen von Feuer, Schwelbränden oder Brand ohne Lichterscheinung sehr wertvoll. Die Infrarotkamera zeigt die Hotspots mit der voreingestellten Temperaturschwelle an. Diese besonders ausgestatteten Drohnen können im Zuge des Objektschutzes einen über die Security hinausgehenden Aufgabenbereich abdecken.

ERFASSUNG BIOMETRISCHER MERKMALE

In naher Zukunft können Trackingfunktionen noch mehr als nur Personen und Objekte verfolgen. Drohnen werden auch für die Erfassung und Aufzeichnung von biometrischen Daten eingesetzt, sodass Personen nach erstmaliger Erfassung wiedererkannt, markiert und ihr Weg verfolgt werden kann. Während der Observierung werden die Bewegungsmuster der Personen erfasst und gespeichert. Diese Personenmustererkennung bezieht sich nicht nur auf das Gesicht, sondern auch auf Körperhaltung und Gangart, sodass die nachfolgende Identifizierung auch ohne Gesichtserkennung sicher erfolgen kann.

Durch die zukünftige Optimierung und Miniaturisierung der Unifunktionsdrohnen können große Gelände flächendeckend mittels spezieller Software automatisch observiert werden. Das Programm plant eigenständig die simultane vollständige Observation nicht nur durch stationäre Kameras und Sensoren, sondern auch durch Einsätze von unterschiedlichen Drohnen-Typen. Der Einsatz kann von den Security-Kräften in der Leitzentrale verfolgt werden, und wenn die Drohnen eine Unregelmäßigkeit feststellen, wird dies auf einer Karte angezeigt. Weitere Drohnen zur Erfassung benötigter Feindaten und zur Klärung von Unregelmäßigkeiten werden unmittelbar zu der entsprechenden Stelle geschickt. Dadurch werden Bewegungen auf dem Gelände automatisch verfolgt und Bewegungsrechte und Unregelmäßigkeiten werden direkt erkennbar. Durch Algorithmen, die die vollflächige Observierung für die aktuellen Einsätze des Security-Personals und der Drohnen ständig berechnen und verfolgen, können unterschiedliche Drohnenrouten erzeugt werden, um ausspähbare Muster zu verhindern. Die Observierungssoftware optimiert die Wartezeiten bei den Ladevorgängen mit der optimalen Entfernung aller eingesetzten Einzeldrohnen. Damit sind im Ernstfall oder in kritischen Situationen die verfügbaren Drohnen sehr schnell am Ort von Interesse (POI = Point of Interest). Im Bedarfsfall starten Reservedrohnen, sodass eine automatisierte 360/7/24-Observierung und Absicherung möglich ist.

SICHERHEIT IM SCHWARM

Im Drohnenzeitalter der selbst koordinierenden Schwarmlösung können sich die zur Objektüberwachung eingesetzten Drohnen untereinander bereits rudimentär abstimmen und nach Identifizierung und Lokalisierung die Art des Geschehens erkennen und darauf reagieren. Innenräume wie beispielsweise große Lagerhallen können von Minidrohnen zusätzlich observiert werden. Mittels LIDAR erstellen die UAV eigene Live-3D-Karten, anhand derer sie sich auch im Havariefall sicher bewegen können.

Als weiteres zukünftiges Szenario ist denkbar, dass bei einem verdächtigen Wärmewert oder einer festgestellten Bewegung unverzüglich eine Drohne diesen Ort von Interesse (POI) aufsucht. Die Erkennungsdrohne wird das Objekt oder die Person identifizieren, lokalisieren und anschließend auf dem Gelände tracken. Bleibt die automatisierte Identifikation aus, so startet eine weitere Drohne, warnt über Lautsprecher oder übermittelt Audio-Anweisungen der Security-Kräfte aus dem Leitstand. Kameras dokumentieren diesen Vorgang. Die Security-Kräfte leiten angemessene Maßnahmen ein.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass der Drohnenschwarm zusätzlich zur Objektüberwachung die präventive Brandmeldung übernimmt. So können Unifunktionsdrohnen Luftschadstoffe erkennen, Feuer mit Lichterscheinungen oder noch unentdeckte Brände (Schwelbrände) durch Hotspots laufend detektieren und bei Überschreitung eines Schwellenwerts auch lokalisieren. Im Ernstfall erfolgt die Aufschaltung auf eine Brandmeldezentrale und direkt weiter zur Feuerwehr. Dieses Einsatzszenario wäre für Werksfeuerwehren von Industrieanlagen, Frachthäfen, Betrieben der Chemischen Industrie und Raffinerien denkbar. Auf diese Weise leisten Drohnen in mehrfacher Hinsicht wertvolle Dienste im Sinne der Sicherheit – vom Schutz vor unauthorisierten Handlungen bis hin zur Abwehr von Katastrophenfällen.

Zum Laden der Schnelllade-Akkus können Multicopter und VTOL-Drohnen direkt auf einer Ladeplattform landen. Sobald die Drohne auf dieser ca. 1x1 m groflen Plattform gelandet ist, greifen Konnektoren am Landegestell in Löcher in der Ladeplatte, und die Akkus werden geladen. Das Laden von Akkus in der Luft wird in naher Zukunft die Stromversorgung auch während der Observation sicherstellen. Unterbrechungsfreie Observierung wird dadurch möglich.