Heutzutage werden Drohnen schon für Film- und Fotoaufnahmen, Paketzustellungen und erste Rettungseinsätze genutzt. Aktuell wird nach einer Möglichkeit geforscht, mit der die Drohnen in Zukunft weit aus dem Blickfeld des Piloten fliegen können. Technikjournal hat sich ein Forschungsprojekt dazu einmal näher angesehen. // Von Gonca Sirin und Morteza Yazdi
27.11.2017 // Die Deutsche Flugsicherung und die Deutsche Telekom arbeiten seit November 2016 gemeinsam an dem Kooperationsprojekt "Sichere Integration von unbemannten Drohnen in den Luftraum." Das Projekt verfolgt zwei Ziele. Drohnen sollen für die Flugsicherung sichtbar gemacht werden und dadurch das Fliegen außer Sichtweite des Piloten ermöglichen. Sie untersuchen auch, wie autonom fliegende Drohnen praxisnah eingesetzt werden können. Dazu werden Drohnen im Luftraum bei verschiedenen Anwendungen getestet.
Teilautomatisierte Drohnen per Mobilfunk
Damit die Drohne in Gebieten eingesetzt werden kann, wo sie vom Piloten nicht mehr gesehen wird, muss sie zunächst in den Luftraum integriert werden. Das geschieht, indem sie für die Deutsche Flugsicherung sichtbar gemacht wird. Der Kontakt zwischen dem Pilot und der Drohne wird über das bestehende Mobilfunknetz aufgebaut. Die Drohne selbst sendet über das Mobilfunknetz ihre Positionsdaten an die Flugsicherung. Die Daten werden von dort an eine Computerschnittstelle übertragen, die dafür sorgt, dass die Daten im System dargestellt werden. Dadurch erscheinen die Drohnen auf dem Radar der Flugsicherung.
Dadurch, dass die Drohnen sichtbar gemacht werden, können sie weite Strecken fliegen. Jedoch erlaubt dies die aktuelle Gesetzeslage nicht. Das Gesetz besagt, dass eine Drohne nur innerhalb der Sichtweite eines Piloten fliegen darf, damit er jederzeit eingreifen kann. "Wir wollen dem Gesetzgeber zeigen, dass es technisch möglich ist, Drohnen sicher und fair in den Luftraum zu integrieren", äußert sich dazu Philipp Kornstädt, Pressesprecher der Deutschen Telekom.
Drohnen mit Navigationssystemen
Die Drohnen können automatisch gestartet werden. Da die Drohnen GPS (Global Positioning System) besitzen, funktionieren sie wie Navigationssysteme. Sie fliegen zu dem zugewiesenen Standort. Dort suchen sie das Gebiet ab und senden Aufnahmen von der Gegend in Echtzeit an einen Einsatzwagen oder eine Leitstelle. Nach Erledigung des Auftrages fliegen die Drohnen selbstständig zu dem Flughafen, wo sie stationiert sind, zurück. Verglichen mit anderen Forschungsprojekten, soll in Zukunft keine Person mehr am Boden stehen, die mit einer Fernbedienung die Drohne steuert.
Die Drohnen besitzen einen automatischen Kompass. Wenn eine Drohne einmal ihre Verbindung zur Fernbedienung verliert, also ihr GPS ausfällt, fliegt sie automatisch zu ihrem Startpunkt zurück und landet dort selbstständig.
Automatisierte Drohnen reagieren auf Anweisungen
Die Projektteilnehmer bauen darauf, dass in Zukunft die Daten aller Drohnen bei der Deutschen Flugsicherung vorliegen. Dadurch sollen Kollisionen vermieden werden. Die Mitarbeiter der Flugsicherung würden, wie bei Flugzeugen auch, Drohnen Anweisungen geben und sie dadurch kontrollieren können. Die Drohne würde über Mobilfunk angewiesen werden, in eine andere Höhe zu wechseln, damit sie nicht mit einem anderen Flugzeug zusammentrifft. "Wenn Drohnen Aufträge autonom aufnehmen können, bedeutet das, dass sich der Feuerwehrmann, der vorher mit dem Steuern der Drohne beschäftigt war, nun auf ganz andere Tätigkeiten konzentrieren kann. Die Technik würde uns von solchen Aufgaben entlasten", äußert sich Hauke Speth, Branddienstdirektor der Feuerwehr Dortmund.
Technische Herausforderungen mit dem Mobilfunknetz
Die Anbindung von Drohnen erfolgt über das Mobilfunknetz. Die Deutsche Telekom in Deutschland versorgt über 98 Prozent der Fläche der Bundesrepublik Deutschland mit Mobilfunk. Aber dieses Mobilfunknetz ist auf die Nutzung mit Handys am Boden ausgelegt. Wenn das Handy eingeschaltet wird, empfängt es drei bis vier verschiedene Mobilfunknetze in der Nähe. Das Handy stellt selbst fest, welche Antenne die Stärkste ist und meldet sich bei dieser an. Das System weiß genau, wo sich jemand mit seinem Handy befindet. Dadurch kann es die Anrufe, die die Person bekommt, auch an sie durchstellen.
Wenn eine Drohne nun mit einem Mobilfunknetz ausgestattet wäre und in 100 Metern Höhe aufsteigen würde, würde sie 20 bis 25 Mobilfunknetze empfangen. Das liegt daran, dass keine abschirmenden Gebäude mehr im Weg sind. Die Drohne hat dadurch mehr "Blickkontakt" zu verschiedenen Antennen. Das Mobilfunknetz der Drohne muss die stärkste Verbindung herauszufinden und die Verbindung sicherstellen. Wenn sich die Drohne in der Luft bewegt, verlässt sie den Bereich einer Mobilfunk-Antenne und kommt in den Bereich der nächsten Mobilfunk-Antenne. "Das wird schwierig, je mehr Funkzellen ein solches Handy empfängt", äußert sich Kornstädt. "In der Luft haben sie einfach viel mehr Mobilfunk-Antennen, die sie empfangen können. Da müssen wir im Moment noch viel Arbeit reinstecken, damit das Handy auch in der Luft mit diesem sehr großen Informationsangebot zurechtkommt."
Kooperationspartner und Kosten des Projektes
Das Projekt wird von beiden Kooperationspartnern, der Deutschen Flugsicherung und der Deutschen Telekom, jeweils zu fünfzig Prozent finanziert. Da die Deutsche Flugsicherung im Auftrag des Bundes arbeitet, fließen auch öffentliche Gelder ein. Zu den Gesamtkosten des Projektes wollte die Telekom keine Angaben machen.
Die Deutsche Flugsicherung und die Deutsche Telekom arbeiten bei diesem Projekt mit mehreren Kooperationspartnern zusammen. Darunter sind auch die Feuerwehr Dortmund und die RWTH Aachen. Die Feuerwehr Dortmund arbeitet ehrenamtlich an dem Forschungsprojekt mit. Sie testet verschiedene Szenarien mit der Drohne außerhalb der Sichtweite des Piloten. Die RWTH Aachen baut die Drohnen und stellt sie dem Projekt zur Verfügung.
Damit die Drohne auch außer Sichtweite fliegen kann, muss sie einige Besonderheiten mitbringen. Hauke Speth, Branddienstdirektor der Feuerwehr Dortmund, erklärt im Video was die Testdrohne ausmacht.
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Zwischenfälle mit Drohnen werden vermieden
Einer der Hintergründe für das Projekt ist, dass es weltweit immer mehr Zwischenfälle mit Drohnen und Verkehrsflugzeugen insgesamt gibt. Das stellt auch die Deutsche Flugsicherung im deutschen Luftraum fest. "Wir sehen eine explosionsartige Zunahme von Drohnen und da ist jetzt die Frage: Wie schafft man es die Drohnen für die Flugsicherung sichtbar zu machen und damit in den Luftraum zu integrieren?", so Philipp Kornstädt. Die Lösung für das Problem soll das Mobilfunknetz sein, mit der die Drohne ausgestattet wird.
Erstes Forschungsprojekt zu Drohnen außer Sichtweite
Projekte zu Drohnen gibt es viele weltweit. Jedoch gab es bis jetzt noch kein Projekt, das darauf basiert, dass die Drohne auch außerhalb der Sichtweite des Piloten fliegen kann. Das Kooperationsprojekt der Deutschen Flugsicherung und der Deutschen Telekom ist das erste Projekt, das sich darauf spezialisiert.
Weit fliegende Drohnen in naher Zukunft?
Damit die Idee der weitfliegenden Drohne Realität werden kann, muss eine sichere Integration in den Luftraum erst einmal möglich sein, sodass dabei keine Menschen in Gefahr geraten können. Wenn bewiesen wird, dass das technisch möglich ist, müssten neue Gesetze erlassen werden. Dann sind auch neue Geschäftsmodelle realisierbar. Aber rein technisch ist es bereits heute möglich – das hat das Forschungsprojekt der Telekom und der Deutschen Flugsicherung unter Beweis gestellt. Wie lange das Projekt noch laufen soll, ist jedoch noch nicht geklärt.
Teaserbild: Morteza Yazdi
Die Autoren:
Gonca Sirin
Morteza Yazdi
